MCU和MPU傻傻分不清楚

时间: 2024-04-01 05:06:47 |   作者: MCU

  曾经,微处理器(MPU)与微控制器(MCU)有着清晰的分界线,二者是功用截然不同的两种器件。现在,随着塞入MCU中的模块越来越丰富,性能越来越强大,这种界限开始渐渐瓦解。

  近年来,许多厂商开始推出兼具MCU和MPU性能的MCU产品,MPU和MCU慢慢的开始“有机融合”,既保留传统MCU的实时性和控制力,又在性能上达到了MPU级别,让用户在开发一些特定应用方案时,不需要在实时控制和性能上做妥协。

  传统来说,MPU更多采用Arm Cortex-A系列核心,具备丰富的外设接口,MCU则大多采用Arm Cortex-M系列核心,也比MPU更便宜,更容易安装和使用。

  更简单粗暴地划分二者的方式是运行Linux就是MPU,基于实时操作系统(RTOS)就是MCU。MCU的目的是永远运行一个相当简单的控制循环,或者直到它中断或停止。

  随着技术和应用的发展,MCU现在可以做很多事情,包括更复杂的外围设备,现在一些MCU带有用于更复杂外设的简单软件驱动程序,此时和MPU界限便开始模糊。

  当下,MCU和MPU十分相似,现在主流划分方式最重要的包含两种:一种是通过细微的参数差别,即CPU功能、位数、操作系统、时序要求、核心数量等方面划分;另一种是按照应用划分,MPU注重通过较为强大的运算/解决能力,执行复杂多样的大型程序,外挂大容量的存储器,MCU则通常运行较为单一的任务,执行对于硬件设备的管理/控制功能,通常以单片集成的方式在单个芯片内部集成小容量的存储器实现系统的“单片化”。

  不过,依然有技术人员提出,MCU和MPU已经是过时的术语了,不仅性能上急剧提高,随着3D封装、Chiplet技术的进步,很多过去MPU才有的功能已经放到MCU。

  业界则喜欢用“跨界”这样的词语来解释这种趋势和潮流,并不断推出跨界产品。

  所谓跨界,就是把MPU才拥有的一些特性或硬件,放到MCU上,如MPU在摄像头输入、显示输出、USB等方面丰富的外设资源塞入MCU之中。

  这样,又能拥有MCU的低功耗、低成本、简单,又可以在一定程度上完成以往MPU才能做的应用。从各个芯片公司的动作来看,跨界MCU是布局的重点。

  蝴蝶扇动翅膀,便可让彼岸刮起暴风雨。STM32这只“蝴蝶”不仅掀起了MCU的风暴,还走进了工程师和千家万户。现在,它也开始把MCU和MPU融合在一起。

  STM32H7系列本身采用600MHz运行频率的Cortex-M7内核,性能非常强劲。ST将现有产品再细分为两个产品线通用MCU和图形解决能力增强的STM32H7R7/S7。

  之所以说是跨界,是因为两款MCU集成专用图形处理器和快速存储接口,这种硬件配置多数都放在MPU上。

  STM32H7Rx和STM32H7Sx在安全功能上也很强大,涵盖防止物理攻击、存储器保护、在运行时保护应用程序的代码隔离保护功能。此外,STM32H7S产品还增加了更多的强化的安全功能,集成了不可变的信任根、调试验证,以及硬件加密加速器。

  新产品可以在一定程度上完成往往需要用MPU才能跑起来应用,设备厂商可以更快、更经济地开发智能家电、智能楼宇控制器、工业自动化和个人医疗设施,满足终端市场用户日渐增长的需求。具体用例包括增加更丰富多彩的图形用户界面,同时执行多个不同的功能。

  虽然ST的新品还没有上市,但已被工程师广泛关注。一些工程师将其和国产SoC对比,部分工程师则对其定位存在疑问。

  目前来看,这款新品主打低成本和低功耗的图形显示应用,更多信息可能要到产品正式上市才能得知。

  要说业界谁最先开始布局跨界处理器,那一定是NXP(恩智浦)。自从2017年11月份NXP推出业界第一颗跨界处理器产品i.MX RT1050以来,NXP不断在这条路上扩展新产品。

  之所以恩智浦要做i.MX RT系列,是由于很多客户对MCU和工作速度的要求慢慢的升高,从而方便运行语音、图像、Wi-Fi等应用,而以前已有的MCU不足以满足这些要求,不得不用到Cortex-A系列核心。

  Cortex-A核操作系统很复杂,很多工程师不足以满足这些要求,加之实时系统放到Cortex-A核上没办法保证很好的吻合,因此,i.MX RT系列诞生了。

  随着产品功能慢慢的变多,对存储单元的要求也慢慢变得高,包括闪存和RAM。对于RAM来说,以前小的MCU都是几kB,甚至Byte级别的RAM,但是现在这些远远不足,因为要运行各种各样的要素。

  RAM大的好处是运行得快,另一个好处是更安全,因为RAM可以将任务分类,让其变得更安全。i.MX RT产品的RAM特别大,性能特别好。包括未来还会使用的RRAM、MRAM、PCM等新型存储。

  TI(德州仪器)也曾推出MCU与MPU相结合的Sitara AM2x MCU产品,与上述厂商不同的是,TI的产品更偏向于实时控制,更是在MCU里放入了Cortex-R系列核心。

  具体来看,TI将Cortex-R5F、Cortex-M4F、高性能RAM和DDR、信号处理加速器、工业通讯这种高速实时总线的接口联合在一起,再加入实时外设及功能安全和信息安全,设计出AM2x系列的处理器。

  通过传统MCU与传统MPU相结合,兼具处理器级计算性能和MCU的设计简易性,集成了实时处理、控制和通信功能,同时易于获取的工具和软件有助于简化开发流程。多个方面数据显示,相比于基于闪存的MCU,工程师可通过的解决能力提高了10倍。

  TI之所以推出这样的产品,是因为市场一直增长产生的需求——在性能上新兴应用需要更高等级的系统集成和边缘智能,在控制上工业和汽车系统依赖实时控制和决策,在通信上分布式通信和自动化趋势需要更高的网络带宽。

  那么,TI为什么把它称为MCU,而不是MPU?传统的界定方式中,MCU是将CPU、Flash、RAM和各种外设集成在单片芯片上,MCU适合处理某项单一任务;而MPU的CPU,包括CPU的运行和取值,对于内存管理的架构是完全不一样的,从应用上来讲,MPU在很多场合下需要在较复杂的操作系统上运行。

  而Sitara AM2x系列新产品兼具处理器级的高性能和MCU的设计简易性,是不同功能和外设的合体。AM2x系列主要是应用于需要高速运算,实时控制,实时通讯等场景。

  紧接着,又在2023年12月12日推出RA8D1微控制器(MCU)产品群,成为作为瑞萨RA8系列第二款产品。

  在跑分上,RA8系列很强,测试分数达到6.39 CoreMark/MHz,缩小了MCU与MPU之间的性能差距。

  而其最新推出的RA8D1 MCU主要目标是楼宇自动化、家用电器、智能家居、消费及医疗等大范围的应用的各类图形显示和语音/视觉多模态AI。

  2023年12月8日,英飞凌(infineon)推出搭载新型图形引擎的全新TRAVEO T2G-C系列车用MCU。在官网,英飞凌表示该产品“能以MCU的成本为汽车图形应用提供堪比MPU的性能”。

  从内核上来看,TRAVEO T2G-C同样是选择Arm Cortex-M7内核,两颗内核频率为320MHz。与此同时,TRAVEO T2G-C系列配有专用的图形加速器,同时采用全新的智能渲染技术,可将图形处理所需的内存减少3至5倍,降低功耗和成本,从而能够以MCU的成本,助力打造具有微处理器性能的仪表盘、车载信息娱乐和座舱系统。

  在存储方面,具有6MB的闪存和4MB的内部显存或1GB LPPDR4显存。该系列MCU采用基于英飞凌专利的创新的行缓存处理技术,与市面上同类半导体器件相比,只需要传统帧缓存方案10%的缓存大小,以此来降低功耗、内存需求和BOM成本。

  当然,除了从MCU跨界到MPU,MPU反向跨界MCU也是一个赛道,是打破高端MCU和低端MPU之间的界限的一种产品。

  跨界MPU就是将Arm Cortex-A系列核心作为主处理器,另外还会搭载Arm Cortex-M系列核心作为协处理器。这样做的好处是,能够在保持低功耗和实时性能的同时借助开源软件堆栈的能力,并保留传统MPU在摄像头输入、显示输出、USB等方面丰富的外设资源。

  STM32MP1基于Arm的32位单或双核Cortex-A7和32位Cortex-M4打造,工作频率达到800MHz,为高级HMI开发提供可选的3D图形处理单元(GPU),可以说,它的算力很强。

  而STM32MP1灵活的架构能够完全满足高性能、硬实时、低功耗和安全性的性能;同时,还传承了 STM32的生态系统,不仅有多种硬件开发板、三类软件开发包等,并可将之前基于M4的控制移植到MP1上,从而加快产品研究开发进度。

  从特征参数上看,跨界MPU极具魅力,不过,正如ST官方文档所说的,在使用MPU做产品设计时,要兼顾软件、硬件、PCB等多方资源,还应该要考虑MCU迁移和市场规律。

  该产品同样是Cortex-A7和Cortex-M4的双核产品,这样既可以运行在MPU流行的Linux操作系统环境下,待机时又兼具MCU级的低功耗。

  i.MX 7ULP很适合既有很强的显示,又不需要长时间的强计算,还要和网络/云端进行通信,低功耗的应用场景。例如智能手表、便携式健康监护设备、便携式设备、家庭控制、智能接入、智能锁等。

  这个产品的前身叫i.MX 7D,同样是双核Cortex-A7与Cortex-M4的双核设计,但功耗还是不够低。根据NXP彼时的介绍,客户真正的需求有尖端的性能,工作速度快,图像质量好,同时还需要待机时间长。因此NXP完全改变了构架,就有了i.MX 7ULP这个概念,兼具运行速度和低功耗,基于两个完全分离的内部构架。

  时至今日,业界从来就没对MCU与MPU的区分标准及定义达成过共识,未来也许也不会。

  不过目前两者之间的准确区分都已不再重要了。正如工程师所说的:“产品设计时,器件的选型难道不是在性能、成本、体积与功耗之间做取舍?谁会在乎它是叫MCU还是叫MPU?”

  YL-69的资料内程序有51单片机和Arduino的测试程序,我用的是51的程序。先说我的模块吧,四线制的,如果你买的是三线制的也没关系,看完就懂。 VCC GND的连线就不说了。 DO —— 自己定于一个IO口,程序定义的是 key1=P0^1 , AO —— J9 4 (AIN1) 这个要对照单片机原理图自己找 模拟量转数字量,用于LCD1602 显示准确数值(显示的是电压值,具体湿度要自己定义) 测试AO的时候我发现如果接上DO,LCD显示会出错,所以我接了AO线就会拔掉DO线,实际上的意思就是两种模式二选一就好了。 我从卖家那里获得的资料程序很简单,其程序单纯用于判断 干 或 湿。我加了个LED灯亮灭,也

  驱动YL-69土壤湿度传感器 /

  常规心电图记录仪是医生诊断心脏疾病的主要手段之一,但它仅能记录短暂心搏情况。由于在相当多的情况下难以记录到即刻发作时的心电图改变,导致没办法作出正确的诊断和治疗。因此对病人进行长时间的心电图记录有着非常非常重要的临床价值。而微型动态心电记录仪能及时记录到普通心电图检测时病人不易出现的短暂异常心电活动,为临床分析病情提供重要客观依据。 目前的便携式心电记录仪存储容量偏小,最多只能记录八小时的心电数据;而微机控制的监控分析仪,虽然性能优良,但其体积大,不适合病人家庭监护及心电短暂异常病人携带。因此开发了低功耗大存储容量的微型动态心电记录仪,该记录仪可完整地记录下超过200小时的心电信息;且功耗低,使用常见的五号两节镍氢、碱性或普通干电池供

  设计的低功耗大容量心电记录仪 /

  讨论DS1232如何用于对基于8051的系统来进行微监控。该监控电路提供上电复位(POR)、手动复位(按钮)输入、看门狗定时器(选通定时器)和早期电源故障比较器。复位阈值容差可设为为监视 5% 和 10% 电源容差系统。此外,还提供引脚可选的复位超时延迟。为了简化器件的使用,该器件包含一个软件执行程序,以显示8051处理器如何与DS1232配合使用。 介绍 Maxim的DS1232微控制器芯片是一种高度集成的解决方案,通过增加单个芯片,为您的微处理器系统增加上电复位延迟、按钮复位控制器、可靠的电源故障监控和看门狗定时器功能。该芯片还提供有源和低复位信号,以及看门狗超时周期和电压监控电平的选择性。高集成度降低了实施成本和所需的电

  的优势和演示DS1232使用的简单应用 /

  51单片机的工作寄存器一共有32个,为RAM中的00H--1FH单元,分为4组,分别是 0组:00H--07H单元、 1组:08H--0FH单元、 2组:10H--17H单元、 3组:18H--1FH单元, 每组的8个单元分别对应R0--R7。这四组中只有一组是当前工作寄存器,程序中使用的就是当前工作寄存器中的8个单元。当前工作寄存器是由程序状态字PSW中的第三第四位决定的。在PSW中,的PSW4、PSW3两位组合的00、01、10、11四个状态,分别指定工作寄存器的0组、1组、2组、3组,只需要用指令改变PSW的这两位状态,就能改变当前工作寄存器组。这样,实际上就是有32个工作寄存器可以选用。

  时基信号发生器: 时间基准信号,简称时基信号,来自于32768Hz实时时钟,通过频率选择组合而成。时基信号发生器的选频逻辑TMB1,为TimerA的时钟源B提供各种频率选择信号,并为中断系统提供中断源(IRQ6)信号。此外,时基信号发生器还能够最终靠分频产生2Hz、4Hz、1024Hz、2048Hz以及4096Hz的时基信号,为中断系统提供各种实时中断源(IRQ4和IRQ5)信号。 时基信号发生器通过对P_Timebase_Setup(写)($700EH)单元的编程写入来进行选频操作。 定时器/计数器: SPCE061A提供了两个16位的定时/计数器:TimerA和TimerB。TimerA为通用计数器;TimerB为

  /*采用行扫描法RAM占用空间较少(呵呵起码我写的程序是这样的,因为我刚开始学,还不是很懂各方面的程序优化)*/ #include pic.h __CONFIG(0x3F32); //芯片配置字 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int void delay10ms(uchar x); void beep(); void init(); uchar key; uchar LED_CODE ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0xbf}; void keyscan() { uc

  0 引言 脉诊之所以重要是由于脉象能传递机体各部分的生理病理信息,是窥视体内功能变化的窗口,可以为诊断疾病提供重要依据。但是传统脉诊主要依赖于医者的经验和主观判断,再加上被诊者的个体差异使得脉象的辨认、识别缺乏统一、精确的标准。因此,脉搏采集系统的研制有助于脉诊的客观化研究。脉搏采集系统模块设计难点在于如何模拟医者手指,在最佳取脉压力下获取清晰的脉搏波谱,并根据不同的压力变化,完成对寸、关、尺三个脉位复杂脉象的提取和识别。 自20世纪50年代以来,对于脉学的理论、脉诊方法、临床诊断和实验研究等方面均开展了大量工作,取得了较大的进展。英国人Marey最早设计了以弹簧为动力的杠杆式脉搏传感器,并记录了桡动脉脉搏波。1860年首次出现

  摘 要:介绍了一种利用双口RAM实现DSP与单片机高速数据通信的方法,给出了它们之间的接口电路以及软件实现方案。 关键词:DSP;双口RAM;接口电路;数据通信 1 引言 数字信号处理器(DSP)是一种适合于实现各种数字信号处理运算的微处理器,具有下列主要结构特点:(1)采用改进型哈佛(Harvard)结构,具有独立的程序总线和数据总线,可同时访问指令和数据空间,允许实际在程序存储器和数据存储器之间进行传输;(2)支持流水线处理,处理器对每条指令的操作分为取指、译码、执行等几个阶段,在某一时刻同时对若干条指令进行不同阶段的处理;(3)片内含有专门的硬件乘法器,使乘法可以在单周期内完成;(4)特殊的指令结构和

  创新实践应用.

  项目化应用教程(C语言)

  直播回放: 借助Sitara™ AM263x MCU 创造电气化的未来

  研讨会 : 用于感测应用 带可配置信号链元素的新型 MSP430™ MCU

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  1 定义第一步是要明确下,位段,位带和别名区这三个名词名词定义位段STM32用户参考手册使用的名字位带CortexM3参考手册使用的别名区地址总线定时器(二)定时器中断

  一、STM32定时器的分类1 1 按照内核、外核、特定、常规分为4大类:1)内核定时器:Systick2)外设定时器:特定应用定时器+常规定时器3)特 ...

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