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双核单片机之初体验(1)
sjdai | 2011-03-05 20:11:28    阅读:6905   发布文章
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,直到去年底接触到台湾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,需要删除该代码才可以成功编译代码。

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。


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qin552011373  2011-03-11 20:16:24 

不太明白?

sjdai  2011-03-08 22:49:16 

没错,就是这么便宜,现在我知道市面上8位单片机封装片最低价格为0.46元,就是两个这样的单片机也才0.92元,其实芯片价格都很便宜,指示芯片公司不愿意自己放血让利给用户。 对于共享时钟的理解非常正确,只是并行的表象,实际上两个核是错开时序运行的,当然这两个核可以共享RAM、IO、定时器和其它特殊功能寄存器。

houxp  2011-03-08 22:37:07 

这种共享时钟方式仅仅是为了造成一种并行的表象而设计了两个核心?

halibote523  2011-03-08 14:53:34 

这么便宜?不会吧?

红舞林檬浩  2011-03-08 09:12:14 

budong 不懂呢

cm33  2011-03-07 12:48:35 

价格?

啰嗦一些以单片机应用为主的电子技术问题,偶尔发点牢骚。如果您想我了,邮件(daishangju@163.com)和MSN(sj_dai@hotmail.com)都能找到我。本博客提供《删繁就简-单片机入门到精通》一书下载链接,点击最底部的“查看更多”可翻页。
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