作者：e絡盟   Ankur Tomar,，飛思卡爾    Anthony Huereca

e絡盟社區(qū)致力于服務設計工程師已有8年時間。在這段時間內,，技術不斷發(fā)展,，32位架構上市,，使得工程師能夠前所未有地推進其設計，我們也得以親眼見證了微控制器市場的發(fā)展變化,。

在全世界每天使用的數十億件嵌入式設備中,，許多仍然采用傳統(tǒng)的8位和16位微控制器。很多嵌入工程師是跟著這些較老的架構一起成長起來的,，這些架構成本低,、功耗低而且十分簡單，即使32位設備發(fā)展迅猛也沒有妨礙它們的受歡迎程度,。但是,，32位設備聲望漸隆，我們有必要對這個新架構的差異,、優(yōu)勢和機遇進行詳細說明,。

現在，每個新項目都需要先回答下列問題：繼續(xù)采用8位架構會錯過什么,？32位架構能夠提供什么,？32位設備目前占據著嵌入式MCU銷售的領先地位，我們是否應該立即采取行動以避免落后,？

幸運的是,，我們的行業(yè)創(chuàng)新永無止境。有了Freescale®（飛思卡爾）,、Atmel®,、NXP®及其它設備所采用的ARM® Cortex®- M0+等內核，32位處理器就能夠媲美傳統(tǒng)8/16位MCU的實力,，同時還能夠提供眾多的優(yōu)勢,，讓升級變得極具吸引力。Cortex-M0+內核為轉換而生,，它的32位功能可將項目提升到一個全新的高度,。 

為什么要向32位轉換？

如果你問學工程的新生為什么要從8位向32位轉換,，那么你可能會得到這么一個明確的答案：32位是8位的4倍,，位越高當然越好,！實際上事情并非那么簡單，不過32位MCU十分重要自有其很多令人信服的理由,，即使對于“傳統(tǒng)的”8位和16位項目來說也是如此,。 

• 提高性能：向32位內核轉換之后，相對于目前使用的8位和16位架構來說,，每MHz性能可以提高2-40倍,。你可以獲得更快的32位數學運算處理速度，以及單周期32位乘法運算,。而且,，你還可以獲得單周期IO，用于位拆裂和軟件協議仿真,。

所有這些功能開啟了全新的可能性,，涉及軟件堆棧（USB、藍牙等）,、RTOS,、高級UI等等，而且還剩余充足的處理能力用于應用軟件的自定義功能,。

• 提高能源效率：Cortex-M0+內核效率極高,，其Coremark/mA較8位或16位競爭性產品高達2倍。嵌入式系統(tǒng)結合這種強大的Cortex-M0+內核,，可以更快地完成任務并返回睡眠模式,，從而節(jié)省能源。

即使睡眠模式也能夠很好地節(jié)省功耗：在飛思卡爾Kinetis® L 系列產品上進入9種模式中的最深度睡眠模式時,，其功耗低至<1uA,。而且，由于Kinetis系列產品上的外圍模塊采用智能設計,，因此你可以在不喚醒內核的情況下做更多的事情,，從而進一步節(jié)省功耗。

• 提高代碼密度：似乎違反直覺的是,，使用32位處理器將導致代碼長度減小,。不過，Cortex-M0+內核使用Thumb-2指令,，其中許多指令僅占用16位閃存,。而且請記住，8位處理器上的許多指令實際長于8位,。此外,，視具體應用而定，8位指令的多個字節(jié)可以用32位MCU的一個指令取代,，就像下面的16位乘法運算一樣,。

結果顯示,，向使用Thumb-2指令的32位架構轉換,，可以極大地提高代碼密度,。

• 可擴展：當項目和性能需要提升時，捆綁于某個制造商提供的某個8位架構的裝置不再是妨礙,。32位設備注重C碼而非裝置,，因此減少了開發(fā)和調試的時間，并且可以更加簡便地將代碼移植至新的設備,。隨著32位ARM MCU在全世界廣泛普及,，軟件生態(tài)系統(tǒng)將變得十分龐大，并且還將不斷擴展,。 
  

但是……

你覺得這一切聽起來真不錯,，但我仍然需要8/16位MCU為我的應用提供較小的尺寸、較低的成本和易于使用的特點,。幸運的是,，32位MCU也能夠做到這些：

• 尺寸：正如飛思卡爾Kinetis KL03系列產品上所見，32位MCU的尺寸小至1.6x2.0毫米,，是世界上最小的ARM MCU,，所以非常小的尺寸也能夠提供卓越的32位性能。
  

• 成本：設備起步價低至0.49美分,，所以32位MCU甚至可以用于此前望成本興嘆的各種應用,。而且因為代碼密度提高，所以需要的閃存也比較少,。

• 復雜性：令人稱奇的是,，32位架構在某些方面實際上更為簡單。有了32位地址空間,，便無需對內存地址進行分頁,，所以可以直接訪問。Cortex-M0+內核架構擁有一個全功能干擾控制器,，可簡化干擾處理,。此外，32位架構還附帶一個追蹤緩存,，可以方便調試,，并給希望繼續(xù)使用裝置的用戶僅提供56條指令，這樣一來,，向32位“跨躍”的一大步從復雜性的角度來說更像是一小步,。

利用32位開展開發(fā)工作：

使用32位ARM內核的主要優(yōu)勢之一，在于海量的可用軟件和硬件,，其中包括大量兼容的編譯器和調試器,。當項目在Cortex-M0+和更為強大的Cortex-M4等內核之間進行調整時,，我們可以十分簡便地重復使用各種硬件和軟件。此外,，因為飛思卡爾Kinetis MCU引腳和模塊具備兼容性,，并且該系列的設備數以百計，所以沿著性能/閃存曲線上下移動非常簡便,。

飛思卡爾進一步促進了32位的開發(fā)工作,，推出了Processor Expert®軟件建模工具和MQX™-Lite實時操作系統(tǒng)（RTOS），有助于迅速啟動和推進全新的32位項目,。Processor Expert軟件建模工具是一種GUI補充工具,，用于代碼生成，可創(chuàng)建客戶化的驅動程序,，從而極大地縮短開發(fā)時間,。

MQX-Lite RTOS是MQX RTOS的簡化版，專門針對內存低于4KB的微控制器設計,。RTOS驅動程序來自于Processor Expert軟件建模工具,，MQX-Lite RTOS是MQX RTOS的子集，因此未來可輕松升級至更為強大的設備,。它很好地補充了Processor Expert軟件建模工具,，而且對于帶有USB功能的設備，它還提供一個USB補充堆棧,。

 下一步

現在你想嘗試一下32位架構,，但是應該從哪里著手呢？

幸好,，有許多主板提供很好的32位評估平臺,，你花不到一個匹薩的錢就能夠買到。FRDM-KL05Z非常適合你初涉32位領域,，它引腳兼容飛思卡爾的8位S08設備,。FRDM-KL26Z增加了USB和更多先進的外圍模塊，而FRDM-KL46Z還進一步支持USB和segment LCD,?；蛘撸绻?V IO和電氣可靠性對于你的應用至關重要,，那么FRDM-KE02就是你要找的主板,。

所有這4個薄荷錫盒大小的主板均為Cortex-M0+內核，并采用了Processor Expert軟件建模工具,、MQX-Lite RTOS,、USB補充堆棧等。此外，這些主板還內置了一個稱為OpenSDA的調試電路,，所以一條簡單的USB電纜便可提供你所需要的全部調試,、串行通信和閃存編程功能。

而且,，這些主板以及整個飛思卡爾Freedom開發(fā)平臺系列均兼容Arduino™擴展板,，并可提供數字與模擬IO引腳。MEMS傳感器評估套件很好地說明了其中的各種可能性,，它將FRDM-KL25Z飛思卡爾Freedom開發(fā)平臺和MEMS傳感器評估擴展板相結合,，使Kinetis L MCU能夠獲得各種先進的傳感器，以便探索周圍的世界,。

在整個學習過程中，務必和其他工程師保持密切聯系,，e絡盟社區(qū)可以提供這方面的支持,。通常，你所面臨的問題,，其他工程師已經有了解決方案,，從這一點上來講，網絡社區(qū)是一個不錯的資源,。

32位的未來

科技從未停止進步,，越來越多的嵌入式應用將采用32位MCU，這種趨勢只會加速,。從開發(fā)套件到原型機和制造的每個設計流程階段,，e絡盟均為工程師提供支持，確保他們在選擇遷移至32位架構時胸有成竹,。較高的性能,、卓越的功率效率以及更好的代碼密度，現在就邁開腳步,，走向更加美好的32位未來吧,。