双核单片机之初体验--1

注：本文是作者以前发表在其个人博客，现在发布到“聚丰开发”专栏

不经意间，“酷睿双核”已经成为电脑CPU性能达标的代名词，双核从字面意思理解就是里面有两个CPU的核，原来一台电脑只有一个CPU核处理事情，如果用了双核CPU，就有两个CPU核来处理事情，这样速度和效能会更高。

       这样在一般人眼里，双核俨然代表了先进的技术和先进的性能，当然同时也代表着先进的价格，不信可以去回顾一下市场价格，同一时期双核电脑CPU要比单核的价格高不少。

 

       从性能和价格上电脑CPU和单片机是没有可比性，如果说电脑CPU是大佬，那么单片机就是大佬马仔的马仔的马仔的马仔的马仔。既然双核电脑CPU性能比单核的要强大不少，作为和电脑CPU八百年前祖上是一家的单片机，如果也用双核技术，想必性能也会提升不少。

       理论上讲设计出双核单片机完全没有问题，只是单片机要求价格便宜，要是设计出一款双核单片机，假设性能可以提升一倍，但价格也要上升许多，恐怕不会有多少人可以用。

       在我的潜意识里，一直都认为双核单片机是一种相对昂贵的产品，应该没有机会和现在大量价格不超过人民币1块钱的普通单片机进行竞争，直到去年底接触到***应广科技的一款双核单片机，才彻底改变了我这种认识。

        在介绍这种双核单片机之前，让我们一起了解一下目前市场上价格不超过人民币1块钱的一些单片机，这些单片机的具体性能参数不做介绍，这里只列举大致参考价格（可能存在少许偏差）。

 

义隆 EM78P153 市场参考价0.7~0.8元

飞凌 兼容版153 市场参考价0.55~0.6元
       博巨兴 兼容版153 市场参考价0.45~0.55元
       麦肯、佑华等公司性能相当型号 市场参考价 0.6~0.7元

 

      在让我们来看一下这款单片机的一些性能参数：
      内置2个FPPA处理单元
      1k Word OTP 程序存储器
      64 Bytes RAM 数据存储器
      包含跳转指令在内的绝大多数指令为单周期指令
      支持位操作
      支持硬件延时和等待指令 *注1 *注2
      13条双向IO口+1条输入口
      3通道8位A/D转换器
      IO支持VDD/2电压驱动LCD
      内部低速RC、内部高速RC、外部振荡器、外部RC、外部时钟可选
      休眠电流<1uA
      工作电压 2.5~5.5V
      工作温度 -40~105摄氏度

（*注1：该单片机支持delay 100指令，该指令为延时等待100+1个周期）
（*注2：该单片机支持wait1 pa.0指令，该指令为当pa.0为高时才执行下一条指令）

       以我个人的经验，现在市面上的单片机，如果想找出一款支持PWM、ADC、UART中任意一种功能的型号，价格一般都超过人民币1块钱，而且一般都只支持其中的一到两种，除非是价格达到2~3元的型号。而如果选用前面列举参数的单片机，本身硬件已经直接支持ADC，而且还可以通过软件在不影响主程序的前提下实现高速PWM和UART功能。

 

       上图为该双核单片机的内部构架示意图，从图可见该单片机内部有两个核，分别为FPP0和FPP1，每个核自己有独立的程序指针（PC）、堆栈指针（SP）、累加器（ACC）和状态寄存器（CF）。设计原理并不复杂，是让这两个核共享系统时钟，第一个系统时钟周期执行FPP0程序，第二个系统时钟周期执行FPP1程序，依次间隔往复，这样就可以让两个核各自运行自己的程序。

       两个核都可以访问控制RAM和特殊功能寄存器，因为在一个系统周期内只有一个核在工作，所以不会出现两个核同时写某个RAM或寄存器的状况。为了让大家更清晰地理解这个双核单片机的工作机理，下面我以问答的方式对部分特性进行说明。

      1.两个核的程序放在什么地方？如何执行？
样例代码：
地址    指令
0x000   goto main0
0x001   goto main1
...
main0:
...
main1:
...
回答：单片机上电后FPP0的程序指针指向0x000，FPP1的程序指针指向0x001，但是单片机系统只启动FPP0，FPP0跳转到main0开始执行该位置的代码，FPP1需要在main0代码设置相应控制寄存器位才能启动。
系统上电只启动FPP0是为了便于程序统一初始化各特殊功能寄存器，如果在FPP0和FPP1中都分别进行初始化，很有可能造成系统配置混乱。

      2.如果我在main1中使用跳转指令跳转到main0中，会有什么后果？
goto main0
goto main1
...
main0:
...
main0_loop:
...
goto main0_loop
...
main1:
...
goto main0    //***这里跳转到main0中***//
...
回答：编译器会报警出错，所以后果就是代码错误无法通过编译，需要删除该代码。

      3.会不会出现两个核同时写某个RAM变量而导致写失败的情况？
回答：每个系统时钟周期只有一个核会工作，所以不会出现两个核在同一时刻写同一地址的情况。

      4.既然FPP1需要FPP0的程序来启动，那不启动FPP1时是不是FPP0运行速度会增快一倍呢？
回答：启动FPP1与不启动FPP1不影响FPP0的运行速度，FPP0的速度总是系统时钟的一半，这个是由系统硬件自动进行分配的，不启动FPP1的影响是在属于FPP1的那一半时间单片机没有执行代码。