聚焦2012 MCU市场 产品解决方案精华集锦

　　电子发烧友网讯：尽管2012年全球MCU市场正经历着快速的转变，甚至所有供应商都在加速开发其下一代产品，但他们对性能、功耗、安全、性价比的追求却是永恒的主题。通过本文介绍，电子发烧友网编辑将跟大家一起来分享2012年MCU优秀产品及相关解决方案这份饕餮大餐。

　　传统的工业、消费电子领域依然是8位、16位MCU的热土；智能电网，物联网，医疗电子，电子仪表测量，照明等领域的智能控制应用将显著拉动高端32位MCU的需求。在接下来的文章中，我们将从不同应用或不同行业优势来给大家展示不同的MCU优秀产品和解决方案（如汽车电子最佳MCU产品和解决方案、功耗最佳MCU产品和解决方案、电机控制最佳MCU产品和解决方案、工控MCU优秀产品和解决方案、集成度最佳MCU产品和解决方案以及最易用开发工具等等）。希望通过详细的阐述和分析，能让大家对2012年MCU市场有更全面、更深刻的认识。

图 MCU市场正在发生转变

　　（一）汽车电子最佳MCU产品和解决方案

　　飞思卡尔S12G系列16位MCU产品简介

　　说到汽车电子最佳MCU产品，我们就不得不给大家介绍飞思卡尔的S12G系列16位微控制器芯片了。MC9S12G系列是经过优化的汽车级16位微控制器产品线，具有低成本、高性能、引脚数量少的显著特点。MC9S12G系列适合需要CAN或LIN/SAE J2602通信的一般汽车应用，如：空间受限的应用、电动门窗、车门模块、座椅控制器、HVAC 控制、防抱死制动系统 （ABS） 和电动助力转向（EPAS）系统、占位检测、电动转向模块。

　　
图 MC9S12G系列MCU内部硬件框图

　　MC9S12G系列具有16位MCU的所有优点和功效，同时保留了飞思卡尔现有8位和16位MCU系列用户所享有的低成本、低功耗、电磁兼容性（EMC）以及代码效率等优势。MC9S12G128/96和MC9S12GN32/16是MC9S12G系列在市场上最先推出的四款主要产品。

　　飞思卡尔汽车自动空调（HVAC）电子控制系统解决方案

　　飞思卡尔汽车自动空调电子控制系统解决方案为多功能型低功耗解决方案，价格便宜且可扩展，并能根据客户在12V或24V汽车HVAC系统中的具体需求进行定制。该解决方案集合了飞思卡尔S12G微控制器产品系列和模拟器件（MC33905、MC33932、MC33937），具有可驱动暖通空调系统中的直流无刷/有刷及步进电机等三种类型电机的功能。飞思卡尔汽车自动空调（HVAC）电子控制系统模块图如下图所示：

　
　图飞思卡尔汽车自动空调（HVAC）电子控制系统模块图

　　汽车HVAC控制平台

　　该解决方案是飞思卡尔平台上初步推出的产品，该平台旨在提供从入门级到高级汽车HVAC控制设计解决方案。汽车自动空调电子控制系统功能丰富：具有根据环境温度、湿度及空气质量等参数的变化自动调节车内温度和吹风模式的功能；具有去雾、自动切换空气内外循环等功能；而且，参考设计中的液晶屏（由飞思卡尔S08LG微控制器控制）可显示丰富的内容：包括日历、温度、风速等，从而实现更加便捷、舒适和安全的驾驶体验。汽车HVAC控制平台框图如下图所示：

　　
图 汽车HVAC控制平台框图

　　由于使用超低功耗的S12G微控制器，并采用可扩展的自动气候控制的软件算法；同时，还采用变频无刷直流吹风电机替代传统的直流有刷吹风电机，所以该参考设计具有节能、环保、噪音低等优点。该汽车HVAC参考控制解决方案，能够驱动大多数的HVAC电机类型，如无刷直流（BLDC）、DC和步进电机；设计中包含了节能模式、低噪音环境、可配置气候控制以及HVAC运行故障感测等高级功能；能够提供综合的生产就绪型软硬件支持，旨在缩短OEM厂商和一级供应商的开发周期并降低总体研发成本。

　　
图 HVAC电机控制模块电路框图

　　该解决方案的主要特点包括：1）超低功耗模式，可通过人机界面或LIN/CAN总线唤醒系统；2）能够驱动三种类型的电机（无位置传感器BLDC、DC和步进电机）；3）自动气候控制；4）支持多个温区；5）CAN/LIN通讯接口；6）带有两个编码器输入旋钮的3x3矩阵键盘；7）3x37分段式LCD显示器，背光可调节；8）支持温度、灯光、湿度和空气质量传感器；9）两个用于连接压缩机和除霜模块的逻辑继电器接口；10）实时时钟与日期显示，可调节日历；11）外置触摸式按键板或触摸屏；12）适用于12V和24V空调系统。

　　（二）功耗最佳MCU产品和解决方案

　　飞思卡尔Kinetis L系列MCU产品简介

　　飞思卡尔Kinetis L系列MCU是最佳功耗MCU产品代表。飞思卡尔Kinetis L系列的推出，为拥有8位和16位传统架构的用户向32位平台迁移提供了良机，并为日常设备带来额外的智能，但不会增加功耗、成本或体积。小家电、游戏配件、便携式医疗系统、音频系统、智能电表、照明和电源控制等应用现在可利用32位技术的能力及可扩展性来扩展到未来产品线，但价格和功耗均与8位和16位产品相当。8 位和16位架构的开发已经走到了尽头，那些架构无法满足物联网发展的要求。 Kinetis L系列MCU兼备高能效、低价格、易于开发和小巧性以及Kinetis 32位产品组合的增强性能、外设、支持工具和可扩展性，是互连应用的理想选择。

　　Kinetis L系列节能外设即使在MCU处于深度睡眠模式时也能维护正常功能，因此可实现少消耗多工作。在传统的MCU中，必须激活主时钟和处理器内核才能执行任务，即使是执行琐碎的任务，如发送或接收数据、捕捉或生成波形或模拟信号采样时也是如此。Kinetis L系列外设不用牵涉内核或主要系统就能执行这些功能，因而大大降低能耗、延长电池寿命。Kinetis L系列采用飞思卡尔屡获殊荣的创新闪存技术，提供业界最低功耗的闪存部署。这样，通过建立纳米级硅岛而不是采用连续胶片来存储电荷，可提高闪存对数据丢失主要因素的防护，从而改进了基于硅的传统电荷存储方式。Kinetis L系列MCU产品如下图所示：

　　
图 Kinetis L系列产品

　　Kinetis L系列产品采用ARM今年3月最新推出的Cortex-M0+内核，直接瞄准目前的8位/16位市场。ARM Cortex-M0+处理器的能耗大约是现有任何8位或16位处理器的三分之一，但性能却提高了2到40倍，其CoreMark/MHz值为1.77CoreMark/MHz，工作电压为1.71V～3.3V，静态功耗为深度睡眠模式仅耗电150nA，支持4.6μS快速启动的睡眠模式仅耗电1.4μA。动态功耗为50μA～84μA/MHz。Kinetis L系列主要应用领域包括电脑附件、消费类电子、楼宇控制、烟感、办公设备、验钞机等。

　　飞思卡尔可扩展Kinetis之ZigBee® 智慧能源无线解决方案

　　由于Kinetis L系列解决方案，飞思卡尔官方网站暂未公布，所以以下无线解决方案是基于飞思卡尔Kinetis KW20无线微控制器系列的解决方案。该解决方案也满足低功耗、高性能的条件。当然Kinetis L系列相应的解决方案在功耗上的效果就会更加突出了。（如果大家有相关的方案，也可以提交到电子发烧友网站。）

　　Freescale发布了首个ARM® Cortex™-M4处理器在智能能源、智能电表和大楼控制等应用的无线解决方案，进一步扩充了Kinetis微控制器 （MCU） 产品组合。Freescale新一代Kinetis无线解决方案在ZigBee®平台上提供高性能及安全性，设计者可以根据他们的特定应用来优化解决方案。

　
　图 飞思卡尔可扩展Kinetis之ZigBee®平台智慧能源无线解决方案模块

　　Freescale设计Kinetis KW20无线微控制器系列的目的是应对未来ZigBee智能能源和互联网协议规范所带来的不断增长的处理和内存要求。 Kinetis KW20无线微控制器整合了一个ARM Cortex-M4处理器与MC1323/4 RF收发器搭配形成一个强大的功能集，提供了一个可靠、安全且低功耗的ZigBee平台。工程师们可以选择KW20 MCU的单芯片解决方案，也可以选择将RF收发器和相对应的Kinetis MCU结合在一起，灵活地根据特定的应用需求定制。Kinetis KW20无线微控制器原理框图如下图所示：

　　
图 Kinetis KW20无线微控制器原理框图

　　Kinetis KW20无线微控制器提供高性能，满足智能能源应用的内存和安全需求，同时为设计师带来了最大程度的灵活性。Kinetis系列产品融入了ZigBee连接功能后，可以让用户的系统永不过时，同时获得更高的无线性能和额外的安全性。

　　Freescale的KW20无线MCU和MC13233/4 RF收发器通过低功耗和增加回路预算提供先进的RF性能。收发器是天线型分集收发器，可以增强RF可靠性，特别是在出现干扰的情况下。KW20无线MCU和MC13233/4 RF收发器的设计可以降低传输和接收功率，其低功耗运行模式可以优化能源的利用。MC1323/4 RF收发器原理框图如下图所示：

　　
图 MC1323/4 RF收发器原理框图

　　KW20无线MCU和MC13233/4 RF收发器具有独特的特性，提供双重个人局域网（PAN）支持，能够使用同一组件和两个ZigBee网络进行无线通信。此外，Freescale在组件中内含高端处理器中罕见的高级安全功能，满足客户对更先进的加密方法、密钥、安全内存及篡改侦查功能的需求。安全闪存保护代码和数据免遭非法入侵和修改，篡改侦查可以侦察到擦除事件，还可以异步擦除安全RAM并产生中断，使组件可以采取其他行动，包括系统重启。MMCAU（内存映像的加密加速单元）支持一套专门的操作来增强加密和解密操作的吞吐量以及消息摘要功能。自Freescale发布第一个32位ZigBee平台选择了IAR Systems的集成开发环境（IDE）直到现在，IAR System能够实现最有效的程序优化。

　　BeeKit 研发平台：无论开发者选择单芯片Kinetis KW20无线MCU解决方案，还是使用带有MC13233/4 RF收发器的多芯片解决方案，他们可以享用Kinetis MCU产品组合工具和软件。ZigBee协议软件已整合到Kinetis开发工具中，可以进一步加速开发时间。支持包括BeeKit无线连接工具箱，基于Eclipse™的CodeWarrior 集成开发环境（IDE）。Freescale MQX软件解决方案，和Tower System模块开发平台，可以快速提供原型产品。我们广阔的ARM生态系统还可以提供第三方开发支持，包括IAR的IDE。BeeKit 研发平台原理框图如下图所示：

　　
图 BeeKit 研发平台原理框图

　　（三）电机控制最佳MCU产品和解决方案

　　瑞萨电子RX62T单片机简介

　　RX系列MCU是基于RX CPU架构的新一代MCU，集成了原先瑞萨科技的32位CISC MCU的优秀特性。

　　RX62T单片机集成了增强的定时器单元（MTU3，GPT）、12位AD转换器（1微秒转换时间），每个AD转换单元还集成可调增益运放和窗口比较器，适用于各种电机控制和变频器应用。以100MHz运行的高集成度RX62T MCU可以在大幅度提升产品性能的同时有效的降低系统成本。

　　瑞萨电子基于RX系列单片机的先进电机控制算法解决方案

　　瑞萨先进电机控制算法集电机控制技术和单相交流电源功率因数校正技术于一体，配合瑞萨先进电机控制算法程序框架，为用户整体系统的开发提供了一个坚实的基础平台和友好的用户接口。以空调室外机为例，基于瑞萨的RX高性能单片机，开发者可以很容易的编写室外机控制程序，构建具备高质量、高性能电机驱动和功率因数校正功能的室外单芯片方案。

　　
图 瑞萨电机控制平台图

　　低能耗和舒适性已经是当今中国空调市场的主旋律，消费者希望找到物有所值的、高性价比的高质量、高性能产品。瑞萨先进电机控制算法和RX单片机的结合为客户提供了最终的选择。过去几年里，瑞萨中国在默默的磨练电机控制工程方面的能力，如今向世界展示一个完全在中国开发的先进电机控制解决方案。客户和瑞萨签订协议后，就可以得到长期而稳定的本地支持资源，通过高性能单片机和先进电机控制算法的紧密结合，设计出最好的产品。

　　瑞萨先进电机控制算法和RX单片机相结合，不但可以提供业界最精简的BOM，还可以在不增加BOM成本的情况下实现更多的功能。瑞萨先进电机控制算法有4大关键技术，详见下文。

　　关键技术之一：高级脉冲幅值调制技术 （Advanced Pulse Amplitude Modulation technology）

　　高级脉冲幅值调制技术保证输入功率因数》90%。在保证变频器正常输出的情况下，高级脉冲幅值调制技术可以跟随负荷变动，精确输出最低的直流母线电压。此外，高级脉冲幅值调制技术不需要交流电压过零点或幅值检测的硬件电路，可以降低系统成本。

　
　图 瑞萨高级脉冲调幅技术随负荷变动图

　　关键技术之二：先进的电动机驱动技术

　　瑞萨先进电机控制算法实现了180度正弦波电机驱动和矢量控制，并提供了与众不同的力矩控制技术。

　　G-type力矩控制（负荷波动补偿），将电机在低速运行时的振动减到最低，扩大了系统实际运行的低频范围； M-type力矩控制（恒力矩输出），保证恒力矩输出，降低电机相电流波形峰值，降低谐波与功率损耗，效率提升。具体对比图如下所示：

　　
图 G-type和M-type力矩控制时的相电流波形对比图

　　
图 no torque力矩控制时的相电流波形

　　
图 M-Type力矩控制时的相电流波形图

　　关键技术之三：过调制技术

　　使用瑞萨先进电机控制算法独创的过调制技术，在满足谐波失真度<10%的情况下，调制度可达200%。与高级脉冲幅值调制技术技术相配合，提高直流母线电压的利用率。

　　关键技术之四：弱磁控制技术

　　瑞萨先进电机控制算法的弱磁控制功能可以避免变频器输出电压饱和，在电源电压有限的情况下，保证输出要求的力矩。基于RX62T高性能32位CISC单片机，使用瑞萨先进电机控制算法实现空调压缩机控制时，可以实现如下系统规格：

　　表 瑞萨先进电机控制算法实现空调压缩机控制时可实现的系统规格

　　由于RX62T是基于RX CPU架构，并集成了增强的定时器单元（MTU3、GPT）、12位AD转换器（1μs转换时间），每个AD转换单元还集成可调增益运放和窗口比较器，因此它适用于各种电机控制和变频器应用。瑞萨电子也推出了相关的先进电机控制算法，其关键技术包括高级脉冲幅值调制技术、先进的电动机驱动技术等。基于RX62T高性能32位CISC MCU，使用瑞萨先进电机控制算法实现空调压缩机控制时，可以实现如下系统规格：适用空调器制冷量范围《8000W，低频振动最高振幅《300μm，压缩机转速范围为1～150rps，功率因数额定工况》0.9，满载高达100%，调制度《200%，电流检测方式为单电阻检测。它不但可以提供业界最精简的BOM，还可以在不增加BOM成本的情况下实现更多的功能。

　　注：【 瑞萨电子基于RX62T单片机的PMSM电机位置控制英文资料下载链接： 瑞萨电子基于RX62T单片机的PMSM电机位置控制 】

　　（四）工控MCU优秀产品和解决方案

　　恩智浦LPC1800系列MCU产品简介

　　LPC1800 MCU是具有业界性能最高的ARM Cortex-M3的微控制器，是工控MCU优秀作品典型代表。

　　LPC1800系列MCU具备的优势：LPC1800采用恩智浦90nm超低漏电制程技术工艺，带来低功耗高性能的大容量存储器，具有运行速度更快、动态功耗更低的特点，独有的低漏电最佳化设计将待机模式下的漏电流降低10-100倍；LPC1800为Cortex-M3提供业界最大的片内SRAM，多单元最高可达200KB，每个单元都有独立总线访问，具有更高吞吐量，可分别进行关断控制进入低功耗工作模式；双单元1MB Flash架构提供最可靠的应用中重新编程，支持不间断的Flash操作；LPC1800具有无缝高速四路SPI接口和可配置定时器子系统；LPC1800的其他外设包括两个高速USB控制器、片内高速PHY、高分辨率彩色LCD控制器和AES解密算法；它集存储、外设、架构以及ARM核技术于一体并予以整体优化，在引脚和软件方面极易升级兼容。

表 LPC1800系列 MCU 选型表

　　恩智浦LPC1800MCU硬件框图如下图所示：

　
　图 恩智浦LPC1800硬件框图

　　LPC1800系列MCU的标准特性：该系列所有产品标準特性包括含有启动代码的32 KB ROM和On-chip软体驱动器、8通道通用DMA （GPDMA）控制器，两个10位元ADC （Analog-to-Digital Converter）和一个转换採样速率为400k/s的 10位元ADC、马达控制PWM和正交编码器介面、4个UART、2个快速模式I2C、I2S、2个SSP/SPI、智慧卡介面、4个计时器、视窗监视计时器、警报计时器、具256位元电池供电备份暂存器的超低功耗RTC以及高达80个通用I/O引脚。

　　恩智浦LPC1800 MCU关于嵌入式闪存选型解决方案

　　目前恩智浦开发出一种新型外设接口技术，该技术在基于ARM Cortex-M3内核的最新LPC1800微控制器上已得到成功应用。嵌入式系统设计人员利用该技术可将串行闪存取代并行闪存，缩小封装尺寸，降低系统成本。这种称为SPI闪存接口（SPIFI）的技术目前已申请专利，通过该技术可将外部串行闪存映射到微控制器内存，实现片上内存读取效果。SPIFI为设计人员提供了一种创新解决方案，在保持系统性能的同时达到简化配置、缩小封装体积、减少板载空间占用和节约系统成本的目的。

　　外部闪存的作用

　　采用32位微控制器（MCU）的嵌入式应用目前越来越复杂，需要完成多媒体、照片和其他各种数据密集型内容的管理任务。特别是人机接口系统，用户现在都希望有图形显示，通过窗口、图片、动画、声音和其他多媒体方式实现人机对话。此外，随着市场的国际化，产品需要满足多国语言要求，支持各种字母和字符。所有这些都对系统存储资源提出了更高要求。

　　大部分32位微控制器都配有片上闪存，用于支持各种数据密集型功能，但是这种内存容量有限，通常无法满足整体应用要求。片上闪存通常不足1Mb，虽然能够解决主要应用代码存储，却无法满足其他应用资料的保存要求，比如：查找表单、图像、照片、声音文件、多国语言等。为此，设计人员通常要使用外部闪存。

　　与片上闪存相比，外部闪存成本要低很多，而且通常都有8Mb以上的现货。使用外部闪存可以增加系统灵活性，系统运行时能够更新升级软件。

　　并行闪存与串行闪存的艰难选择：对于外部闪存选型（串行和并行），设计人员通常要综合评估，折衷考虑。并行闪存的速度通常比串行闪存快，但需要使用更多管脚、PCB布线和板载空间。

　
　图 串行和并行闪存的典型传输速率

　　上图给出了串行和并行闪存典型的数据传输速率。对于并行闪存，图中假定无缓冲，固定存取时间为90ns。基于上述条件，16位并行闪存的最大传输速率22Mb/s。对于串行闪存，最大时钟频率80MHz的每位传输速率为80Mb/s，四通道串行闪存最大传输速率为40Mb/s。虽然该计算忽略了控制位，但四通道SPI闪存支持burst位，而SPIFI接口支持该功能，因此SPIFI接口可以达到上述传输速率。上图的分析，通过下表可以明显看出。

　　表 串行和并行闪存的典型传输速率

　　如上表所示，典型的16位并行闪存每秒传输速率为22Mb。对于使用32位微控制器和32位外部闪存通信总线的系统（如恩智浦产品），设计人员可以选择使用两个16位并行闪存达到40Mb/s的传输速率。但是，增加速度的同时也会增加成本。这种配置使用两个独立的并行闪存，每个闪存有数十个封装管脚，无论是封装尺寸、管脚数量，还是PCB空间占用，都会远远超出设计人员的承受范围。

　　串行闪存通常使用简单的四针串行外设接口（SPI），从空间占用、功耗和成本等因素考虑是并行闪存的理想替代产品，但是传输速率非常低。通过上图和上表我们可以看到典型SPI闪存50MHz的传输速率仅为5Mb/s，而采用两个16位并行闪存配置系统的传输速率是其8倍。另一个问题就是大多数微控制器SPI接口都与MCU外设矩阵连接，处理器访问数据前必须先由驱动器代码接收到内容并保存在板载RAM中。由于每次读取串行闪存都要通过SPI软件层，因此速度无法提高。对于采用标准SPI接口的外部闪存应用，速度可能无法满足要求。

　　新型四通道SPI闪存采用改进的6针SPI配置，数据传输速率远高于传统的SPI接口。如表所示，四通道SPI每秒最大传输速率可达40Mb，与两个16位并行闪存速度相当。由于减少了管脚数量和封装尺寸，与并行方案相比，四通道SPI串行闪存可有效降低成本。虽然四通道SPI闪存完全可替代嵌入式系统中的并行闪存，但目前32位微控制器设计并不支持四通道SPI闪存的最大传输速率。这主要是因为四通道SPI接口与传统的SPI接口连接方式相同，直接连接了微控制器外设矩阵。

　　恩智浦新开发的SPI闪存接口（SPIFI）可以彻底解决并行/串行闪存的选型困扰。已申请专利的SPIFI外设可以将低成本SPI和新型四通道SPI闪存映像到ARM Cortex-M3内存中。与外部并行闪存方案相比，使用SPI外部闪存的MCU性能损失非常小。由于外部SPI闪存完整的内存空间可以映像到MCU内存中，微控制器对外部闪存直接访问，无需使用软件API或库。

　　例如，使用四通道SPI闪存，SPIFI外设传输速率可达40Mb/s。设计人员可以选择更便宜的SPI闪存器件，在保证性能的基础上缩小脚位尺寸，简化配置。由于系统无需针对外部并行闪存使用庞大的接口设计，设计人员还可以选择体积更小、成本更低的微控制器。嵌入式系统采用SPIFI外设可以提高内存资源利用率，缩小尺寸，提高效率，降低系统总成本。

　　SPIFI外设是恩智浦LPC1800系列ARM Cortex-M3微控制器率先采用的一种专用技术。此外，即将面市的新产品还包括低成本Cortex-M0系列和Cortex M4数字符串行控制器（DSC）。

　　SPIFI支持目前市场上大部分串行闪存器件（含四通道读/写产品），配置编程非常简便，采用4/6引脚设计（取决于串行闪存类型），支持小型寄存器组，优化内存事务，其软件指令可降低CPU开销，提高内存数据交换效率。

　　SPIFI工作原理：下图给出了SPIFI外设的功能框图。SPIFI功能块与微控制器应用的高速总线（AHB）矩阵连接，后者主要用于处理器内核和片上内存。SPIFI将外部SPI闪存内容映射到微控制器内存中。当片上ROM启动代码激活SPIFI接口后，外部SPI内存与核心处理单元上的片上内存功能完全相似。

　
　图 SPIFI外设功能框图

　　初始化序列：SPFI接口的所有驱动程序全部保存在ROM中。对于读取操作，只需一个例程调用指令即可启动SPIFI外设。初始化序列结束后，整个SPI闪存可以象正常内存一样由处理器和/或DMA通道按字节、半字、整字访问。擦除和编程通过简单的API指令访问ROM命令调用即可，因此，使用外部SPI闪存与片上内存几乎没有差别。

　　从SPIFI启动：对于需要微控制器从外部串行闪存启动的系统，恩智浦LPC1800微控制器已配置了SPIFI启动功能。启动源的选择有两种方法：第一种是使用微控制器引脚确定启动源的接口；第二种由用户在非易失性内存中编程选择启动接口。使用非易失性内存编程可保留引脚的双重功能。

　　物理接口：下图给出了SPIFI外设的物理接口。本示例对于传统SPI闪存采用了标准的4引脚配置，如果是四信道SPI闪存，还需要增加两个引脚以支持四信道功能。

　　
图 SPIFI外设物理接口

　　不同的串行闪存厂商和产品需要不同的命令和命令格式。SPIFI外设为此提供了足够的支持，可兼容大部分SPI闪存及衍生产品，确保今后产品的兼容性。

　　小寄存器组：SPIFI外设小寄存器组既保证了接口的功能又简化了操作，通过8个寄存器控制SPIFI功能，连接外部SPI闪存，保存和检索数据以及监控操作。由于设置、编程、擦除等工作均由集成的ROM API处理，因此外部SPI内存操作只需要几个简单的调用命令。总体来看，SPIFI外设配置简单，应用方便。

　　软件命令：当软件读取内存映射的串行闪存内容时，外部闪存可以识别并接受微控制器软件发送的和SPIFI外设自动发送的命令。这些命令可分为操作代码、地址、中间和数据等字段，其中。地址、中间和数据字段为可选字段，这主要取决于操作代码。部分闪存支持“读”命令解释操作代码模式，以提高系统性能。根据操作代码不同，数据字段可进一步分为输入和输出数据字段。所有发送到外部SPI闪存的命令都可以通过调用ROM API指令进行处理。SPIFI ROM API驱动器允许通过简单的加载命令访问外部SPI闪存内容，保证应用操作代码延续其紧凑和易写的特点。

　　独立于CPU的运行：SPIFI软件可读取外部闪存数据，并将其写入RAM或外设，无需CPU支持。比如，对于集成LCD控制器的微控制器，此功能可以提高系统性能，节约功耗。外部闪存可以保存图像并通过LCD控制器读取。由于LCD控制器大多数按地址顺序读取数据，SPIFI外设可根据需要预先获取地址，无需等待。整个操作无需CPU参与，也不用将图像加载到片上RAM，而由LCD控制器直接获取。因此，系统对微控制器片上RAM的容量要求不高，或者可将现有RAM释放出来用于完成其他任务。由于LCD控制器直接获取图像，LCD显示屏图像刷新速度更快，简单的开关窗口等操作显得更加平滑流畅。另外，为降低功耗，系统还可以使用低时钟速率运行，不会对显示性能有太大影响。

　　直接执行代码：从软件的角度看，微控制器可以直接执行外部SPI闪存中的代码。直接执行代码有利于在线升级或者更新片上闪存的出厂功能。外部闪存可以存放通过验证的升级代码。例如，如果系统功能地址保存在片上闪存的表单中，通过外部闪存的例程地址即可对该表单重新编程。或者，如果包含原始例程起始信息的内存页保存在片上闪存中，通过外部分支长跳转到外部闪存的新例程即可更新内存页。对于上述两例，由于SPIFI外设可以实现外部闪存代码直接执行，因此新代码无需加载到片上RAM。

　　通过外部闪存执行代码的速度远不及片上内存。SPIFI外设设计并非针对需要峰值性能的实时运行功能，但是对于执行非关键代码序列，SPIFI具有很大的吸引力。

　　写/执行并行操作功能：SPIFI支持写功能和执行功能同时进行，换句话说，即使处理器正在执行片上闪存代码，也可以快速方便地对外部闪存进行编程和擦除。由于SPIFI外设可以独立运行，不受CPU影响，因此在外部串行闪存编程的同时，系统可以继续执行相关任务。

　　由于系统在执行关键应用代码的同时可以对外部闪存进行写操作，因此该功能可用于在线软件更新。例如，智能电表即使在更新软件时也需要不间断工作。利用SPIFI，公用工程公司可以配置系统，向外部闪存写入任何代码，无需中断智能电表的计量工作，最后再将新代码集成到系统中。同样，对于使用USB端口的系统，新代码可以先保存在便携式USB驱动器中，再传输到外部闪存，无需中断重要操作。

　　恩智浦LPC1800 ARM Cortex-M3微控制器首次采用的SPI闪存接口技术可以将外部闪存映射到微控制器内存中，实现片上内存功能。此项技术为设计人员带来更多的外置闪存选择机会，同时降低系统成本，缩小封装尺寸。SPIFI外设为设计人员提供了一种新的解决方案，可以利用低成本串行闪存替代昂贵的并行闪存，在缩小尺寸的同时仍能保证系统性能。串行闪存的低成本、小尺寸和简化配置等众多优势从此得以应用，而对系统性能的影响非常小。利用SPIFI，设计人员还可以选择无并行接口的微控制器，以小型低成本设计实现所需性能。恩智浦的SPIFI技术可以推广到其他Cortex-M产品上，包括低端Cortex-M0和即将上市的Cortex-M4数字信号控制器（DSC）。

　　（五）集成度最佳MCU产品和解决方案

　　恩智浦LPC4300系列MCU产品方案

　　LPC4300是迄今为止集成度最佳的MCU产品，也是速度最快的ARM Cortex-M4微控制器。LPC4300是全球首款同时采用Cortex-M4和Cortex-M0内核的Cortex-M架构这种双核架构既提高了系统性能，简化了代码划分，同时不会增加太多成本、复杂度及功耗。

　　
图 恩智浦LPC4300系列MCU硬件框图

　　双核性能：LPC4300采用独特的非对称双核架构，内置两个ARM处理器：一个Cortex-M4内核用于实时处理，而另一个Cortex-M0内核则用于实时控制，两个内核均可在204 MHz下运行。

　　
图 LPC4300独特的非对称双核架构

　　便于大家理解这种独特的非对称双核架构，我们举了一个例子。下图表示的是LPC4000对音频信号处理时，Cortex-M4内核和Cortex-M0内核各自所实现的职能：在对音频信号进行处理时，首先由Cortex-M0内核通过USB接口控制音频信号的输入；然后再由Cortex-M4内核对信号尽心处理；经处理后的信号通过I2S总线由Cortex-M0内核控制输出。

　
　图 LPC4000在对音频信号处理时非对称双核架构的表现

　　更多内存：LPC4300提供双组闪存来提高效率，此外还提供一个超大的DSP友好型SRAM。双组闪存既可作为单个存储器区域一起使用，也可分开使用以同时支持不同的操作模式。SRAM共有五个存储块，不仅有专门优化用于DSP功能、可通过Cortex-M4的高速总线进行访问的块，也有与标准AHB矩阵连接的块。这种分割块/总线架构可实现CPU和DMA同时访问，且可避免存储器争用问题。

　　高级外设：LPC Cortex-M4系列延续了恩智浦增加更多外设选项的一贯思路，配备了所有客户熟悉并喜爱的接口，包括：两个高速USB 2.0接口，一个内置了PHY；高分辨率全彩LCD接口；10/100以太网接口，支持硬件TCP/IP校验和计算；专用马达控制功能

　　独有可配置外设：LPC4300还为您提供了其他同类产品无法企及的功能选项；四通道SPI闪存接口（SPIFI） - 是增加闪存载荷的低成本方式；状态可配置定时器（SCT） - 是用于高级定时/PWM生成的灵活系统；串行通用IO （SGPIO） - 是用于创建任何串行/2b/4b/字节宽接口的可配置I/O。

　　（六）最易用开发工具

　　富士通半导体MB2100-01-E调试开发工具

　　MB2100-01-E是业内第一款实现了通过JasPar进行片上调试的开发工具；业内第一款单线调试工具；USB2.0 HS bus与PC通信；从仿真工具到MCU的连线长度可达10m，高达25Mbps通信速度；迷你尺寸（长×宽×高）∶84.8mm×53.6mm×21.3mm；无需通过CPU操作，直接进行内存读写；可无缝支持16位和32位系列MCU。

　　
图 富士通半导体MB2100-01-E调试工具应用图示

　　该开发工具软件下载速度极快，接口简单易用，体积小，采购成本低。目前在富士通的针对汽车市场的16位MCU及32位MCU系列产品中，几乎全部客户都使用了该开发工具进行开发。

　　系统配置：具体系统配置如下图所示。

　　
图 富士通半导体MB2100-01-E调试开发工具系统配置图

　　电子发烧友网编辑小结：

　　提到智能电网、物联网、智能家居、汽车电子，人们不会再陌生，这些领域正成为当下的热门应用。这些应用领域从概念到现实、再到直观的体会，然而MCU却是整个实现过程所必备的。正是有了MCU，这些热门领域的智能化才真正成为可能。同时，为了满足当前这些热门应用，MCU正朝着高集成度、低功耗、低成本的方向发展，而且是融合与分离并驾齐驱。

　　MCU的融合主要表现在向SoC方向发展。MCU接口越来越多，片上集成度越来越高。而且MCU将从单一产品向应用场景下的集群转变，从而实现功能的更加强大、多样和高效。MCU的分离则表现在细分产品的市场应用上。一方面，MCU开始从通用型转向细分的行业应用上。此外，对性能的需求使得由原来的8位和16位MCU为主流的市场进一步向32位MCU为主流过渡。MCU给我们带来的智能生活，深入认识、了解它对我们来说是非常必要的。

　　优秀MCU厂商都是经过市场和客户的多重优胜劣汰才能走到今天，并确立其超然地位的。但是想要在竞争如此激烈的MCU市场中继续立于不败之地或保持霸主地位，那就得找准定位也能踏上属于自己的“阳关道”（即：坚持做出自己的特色，保持着对产品性能、功耗、安全、性价比等方面的追求）。然而无论怎样出招，归根结底就是要用新产品、新技术带给客户更多的价值。因为客户不在意是什么工艺，而是更加关心能够降低多少功耗、增加什么性能、减少多少投入、提高多少开发易用性、缩短多少上市时间。

　　以上就是电子发烧友网编辑带来的2012年MCU优秀产品及相关解决方案相关介绍。希望能对大家有所帮助，同时也欢迎大家积极参与讨论。文中有哪些好的、不好的、需要完善或者论点出现偏差的地方，大家多多指正。


    ——电子发烧友网版权所有，转载请注明出处！！！