嵌入式產(chǎn)品的生產(chǎn)商總是期待能做出使產(chǎn)品成本更低、又能更快地走向市場(chǎng)的微處理器解決方案。集性價(jià)比高、集成度高、靈活度高等各方面優(yōu)勢(shì)的微處理器才能在性能、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境中使得終端產(chǎn)品脫穎而出。而freescale的ColdFire微處理器卻給我們帶來(lái)的未有的體驗(yàn)，接下來(lái)我們將深入介紹有關(guān)微處理器方面的知識(shí)。

 　比過(guò)往更高的集成度

　　高集成度不但意味著有更豐富全面的功能、且有著更小更精細(xì)的封裝尺寸，還能有效地降低系統(tǒng)功耗，節(jié)約能源，簡(jiǎn)化工程師的設(shè)計(jì)。隨著對(duì)集成度更高的要求，微處理器片上不僅需要集成高性能內(nèi)核、大容量?jī)?nèi)存、大量靈活的I/O以及外設(shè)接口，還很可能要有加密、定時(shí)和系統(tǒng)保護(hù)等功能模塊。例如，看門(mén)狗電路能夠讓器件識(shí)別跑飛代碼并復(fù)位處理器，從而避免鎖死狀態(tài)；基于freescale微處理器的車(chē)輛識(shí)別代碼自動(dòng)采集系統(tǒng)；加密碼增速單元（CAU）可支持DES、AES、MD5和SHA-1等加密算法,微處理器的在集成度的發(fā)展是迫切需要的。

　　比如，F(xiàn)reescale的ColdFire系列32位微處理器，其100%的模塊化架構(gòu)更易于與存儲(chǔ)器、系統(tǒng)模塊和通信外設(shè)相集成，比以往更有效的提高了芯片的集成度，而且更加容易適應(yīng)的加工工藝。如圖1所示，推出的基于ColdFire V1內(nèi)核的MCF51JM128除了集成16KB SRAM，而且還擁有高達(dá)128KB的片上閃存，使用戶在各種實(shí)際環(huán)境中都可以充分利用在線編程功能。有效地利用片上存儲(chǔ)器能使工程師不再需要使用損失性能的代價(jià)，從而獲得更低的系統(tǒng)成本，而且極大提高了處理器的使用效率。 飛思卡爾32位處理器系列不斷豐富創(chuàng)新功能，并為今后多種行業(yè)的控制應(yīng)用確立了標(biāo)準(zhǔn)。因此，當(dāng)您的應(yīng)用需要具備有效控制、低功耗和智能化時(shí)，可采用各種飛思卡爾產(chǎn)品。

圖1 MCF51JM128頂層方框圖

　　比過(guò)往更豐富的外設(shè)

　　根據(jù)系統(tǒng)的性能需求，經(jīng)過(guò)技術(shù)的發(fā)展，USB、I2C以及SPI接口等外設(shè)都已能夠集成于單芯片之上。例如，針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化和控制應(yīng)用的微處理器需要集成控制器局域網(wǎng)（CAN）模塊，另外，對(duì)于尋求靈活的USB連接的開(kāi)發(fā)人員，集成的USB控制器也很大程度上簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)復(fù)雜度。比如，MCF51JM128，它是一個(gè)具有一個(gè)集成的USB控制器，支持USB 2.0全速主機(jī)、設(shè)備和On-The-Go（OTG）的配置，可以讓各種應(yīng)用實(shí)現(xiàn)通用的、經(jīng)濟(jì)型即插即用連接使得使用上更加方便，豐富的外設(shè)使得微處理器的使用更加廣泛，功能更加全面。

　　比過(guò)往更低的功耗

　　對(duì)于實(shí)用電池供電的便攜產(chǎn)品，電池使用壽命則是設(shè)計(jì)者和用戶共同關(guān)注的一大指標(biāo)。因此，如果能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就對(duì)電池使用壽命了如指掌，那么將給工程師帶來(lái)極大的便利。慶幸的是，F(xiàn)reescale的電池功耗計(jì)算器就提供了這樣的功能。這一工具能夠通過(guò)設(shè)置工作環(huán)境、電池型號(hào)、運(yùn)行周期等其他相關(guān)參數(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出電池的使用壽命，使用上十分的方便快捷，如圖2所示。

圖2 電池功耗計(jì)算器

　　包括微處理器在內(nèi)，所有電子元器件都本著不斷追求進(jìn)一步降低功耗的目標(biāo)，在節(jié)約功耗方面不斷進(jìn)行研究。不僅僅是針對(duì)電池壽命要求越來(lái)越長(zhǎng)的便攜市場(chǎng)，更是針對(duì)對(duì)功耗要求也越來(lái)越嚴(yán)格苛刻的工業(yè)產(chǎn)品和白色家電等應(yīng)用。因而，微處理器由于本身耗電，又控制著系統(tǒng)中其他組件的功耗，所以在實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)的過(guò)程中扮演著重要的角色，一旦實(shí)現(xiàn)，則將會(huì)節(jié)省出巨大的功耗。

　　比如，MCF51JM128，它總共有四種低功耗模式，因?yàn)樗茉诘凸牡臓顟B(tài)下能夠繼續(xù)執(zhí)行采樣功能，從而有助于降低系統(tǒng)總功耗。如表1所示，F(xiàn)lexis系列的首款產(chǎn)品QE128（MC9S08QE128 和MCF51QE128）除了正常工作模式之外還有以下五種節(jié)能模式，下面是這五種模式的詳細(xì)介紹。

　　當(dāng)?shù)凸倪\(yùn)行模式將穩(wěn)壓器設(shè)置為待機(jī)狀態(tài)時(shí)，將會(huì)節(jié)約出相當(dāng)一部分的電流，從而比普通模式節(jié)省出更多的電能。

　　在等待模式下，中央處理器（CPU）將會(huì)被關(guān)閉。根據(jù)總線頻率的不同，等待模式可比運(yùn)行模式節(jié)省30％～60％的電流。而且總線頻率越高，電能節(jié)省的幅度就越大， 這樣將會(huì)為系統(tǒng)節(jié)約一部分的功耗。

　　但用戶只能由低功耗運(yùn)行模式進(jìn)入低功耗等待模式，與低功耗運(yùn)行相比，低功耗等待一般可以節(jié)省將近50％的電流消耗。

　　停止3模式將系統(tǒng)時(shí)鐘終止，并將穩(wěn)壓器設(shè)置為等待狀態(tài)，也會(huì)節(jié)約一部分的電流。

　　停止2模式是QE128耗能的模式，該模式將中斷系統(tǒng)時(shí)鐘，并使穩(wěn)壓器斷電，可有效減少不必要的能源損失。 總而言之，該處理器能在廣泛的層面上節(jié)約電能，提高資源利用率。

　　比過(guò)往更強(qiáng)大的軟件和開(kāi)發(fā)工具支持

　　除去上述幾種需求之外，強(qiáng)大的軟件和開(kāi)發(fā)工具支持也將帶給工程師極大的自由發(fā)揮空間以及更多樣的開(kāi)發(fā)手段。工程師可以充分利用編譯器、匯編器、連接器、調(diào)試器、代碼轉(zhuǎn)換器、仿真器和評(píng)估測(cè)試工具等工具的支持，不但能有效縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，使其能夠更快速的進(jìn)入市場(chǎng)，而且能夠使終產(chǎn)品更有特色，更加具有競(jìng)爭(zhēng)力，節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間，節(jié)省了開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)，具有強(qiáng)勁的性價(jià)比。

　　Flexis JM系列的兩種評(píng)估工具套件可有效的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，在研發(fā)上節(jié)約出更多的時(shí)間卻不影響效率。經(jīng)濟(jì)型的DEMOJM演示套件配有8位或32位的Flexis JM子板，使開(kāi)發(fā)人員體驗(yàn)真正的8位到32位的兼容性，讓工程師真正體驗(yàn)到強(qiáng)大的軟件以及開(kāi)發(fā)工具的支持。

　　比過(guò)往更高的兼容性

　　使用相同的外設(shè)和開(kāi)發(fā)工具能夠?qū)崿F(xiàn)終的移植靈活性。多種器件之間引腳對(duì)引腳的兼容性保證了微處理器之間可以在不需重新設(shè)計(jì)電路板的條件下實(shí)現(xiàn)互換，極大的提高了工作效率，使得工程師無(wú)須再將寶貴的資源耗費(fèi)在重新設(shè)計(jì)上，使得節(jié)約出更多的時(shí)間，外設(shè)的兼容性也使得在產(chǎn)品轉(zhuǎn)移的過(guò)程中可以重復(fù)使用軟件。兼容性的提高也使得器件工作的效率也有相應(yīng)的提高。

　　比如，F(xiàn)reescale的微處理器，從入門(mén)級(jí)的RS08到性能的ColdFire V4，控制器統(tǒng)一結(jié)構(gòu)系列為上下兼容移植提供了簡(jiǎn)單的路徑，如此一來(lái)，處理器的兼容性將會(huì)得到顯著的提升。而且Flexis系列的推出更是實(shí)現(xiàn)了8位和32位微處理器間簡(jiǎn)單方便的移植，單一開(kāi)發(fā)工具和相同的外設(shè)也節(jié)省了8位和32位之間的軟件投資，并且引腳兼容使得在8位和32位之間互換時(shí)，可能地實(shí)現(xiàn)了硬件的重復(fù)使用，工作效率大大提升，如圖3所示。

　　亦或是以新推出的Flexis J M系列為例，它包括32位的MCF51JM128（ColdFire V1內(nèi)核）和8位的MC9S08JM60（S08內(nèi)核），它們的軟件和引腳都是兼容的，設(shè)計(jì)人員能夠快速輕松地從簡(jiǎn)單的8位設(shè)計(jì)移植到需要32位性能的更復(fù)雜的應(yīng)用設(shè)計(jì)上去。此外，由于V1內(nèi)核是V2 內(nèi)核的簡(jiǎn)化版本，保留了ColdFire內(nèi)核微架構(gòu)所共用的尋址模式和指令定義，一旦從 S08架構(gòu)轉(zhuǎn)換到V1內(nèi)核，就有機(jī)會(huì)進(jìn)一步沿性能路線圖向上移植到其他所有的ColdFire內(nèi)核（V2～V4）。

　　除了對(duì)集成度、外設(shè)、功耗、軟件和開(kāi)發(fā)工具以及兼容性的需求，對(duì)于成本敏感的應(yīng)用，價(jià)格也是關(guān)鍵的因素之一，滿足上述需求的微處理器由于能夠?yàn)楫a(chǎn)品帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)而將成為工程師的。而嵌入式微處理器ColdFire正是符合當(dāng)下潮流的產(chǎn)品，集集成度、外設(shè)、功耗、價(jià)格、軟件和開(kāi)發(fā)工具以及兼容性各方面的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)從眾多嵌入式微處理器中脫穎而出。

    市場(chǎng)對(duì)高性能和新特色產(chǎn)品的持續(xù)需求給便攜設(shè)備的設(shè)計(jì)為員出了種種難題，而freescale的微處理器卻能迎難而上，發(fā)開(kāi)出集性價(jià)比，集成度，低功耗各種優(yōu)勢(shì)于一身的微處理器，是工程師們的福音，亦是使用者的福音。ColdFire在各方面的突破超出了我們想象，是一款值得實(shí)用的微處理器。