(华强电子世界网讯) 国际半导体贸易统计显示,8位芯片仍然占据着微处理器市场56%的销量和40%的销售额。最流行的8位intel架构的8051芯片平均每年销售33亿片-大约是32位pc微处理器销量的30倍。甚至最早于1971年面世的低端4位芯片的销量也只比它们的最高销量低15%。嵌入式系统开发者仍然在使用这些芯片,因为它们具有极低的价格、微功耗以及小的体积,可以为几乎任何应用增加智能化。
为了用功能更强大的器件取代8位和16位微控制器,philips半导体发布了基于arm7的32位mcu的新产品线。philips知道以其自身的条件无法击败最小的mcu,但philips相信这样一个以较小尺寸制造的、具有额外性能的32位mcu可以使一些开发者抛弃他们节俭的习惯。为了使吸引力更强,philips以特别的0.18微米coms工艺制造新的mcu,它提供了内嵌的flash存储器。
flash
philips新的lpc2100系列所有mcu都使用包含16位thumb指令、调试扩展(包含实时监视、实时跟踪和embeddedice)和32位乘法器的arm7tdmi-s内核。arm7-具有简单的3级流水线和冯·诺依曼结构-是最小的32位risc内核,业界对其提供了广泛的支持。虽然具有31000个门的arm7tdmi-s内核在规模上相当于80c51(具有大约9500个门)的3倍,但在使用0.18微米工艺时,这一差别并不明显。使用0.18微米工艺可以在1mm2的面积内集成10万个门,而sram单元只占用4.65μm2。当处理器核与外围功能以及片内存储器集成在一起时,这一差别就更小了。在一个要求连接网络(一个越来越普遍的功能)的嵌入式系统中,实现以太网媒体访问控制器需要6万到9万个门。同样,任何有用数量的片内sram都有可能使处理器占用的硅片面积减小。
为了降低成本和功耗,philips使用0.18微米工艺制造lpc2100芯片,它在1.8v操作电压下可达到60mhz频率。philips宣称它在业界率先采用了具有嵌入式flash存储器的0.18微米cmos工艺。零等待状态flash基于两晶体管单元,其访问时间在50ns之内。它通过一条非常宽的128位接口与处理器相连。这使处理器可以一次读取4个字,从而消除了一般flash读取时的等待时间。flash控制器还可执行智能的预取指缓冲,这样当处理器必须处理器中断服务程序时,保存在flash存储器中的指令立即可用。philips提供一个flash装载程序,它可通过一个串口下载用户程序并在现场升级系统。
供货
迄今为止,lpc2100系列所有器件都带有128k嵌入式flash,但将来的芯片将会提供小到64k,大到1mb的flash存储器。philips在今年晚些时候会提供具有256k flash的芯片,计划到2004年以更小的0.13微米工艺生产具有1mb flash的芯片。
lpc2100系列成员在sram的数量上有较大差别。lpc2104, lpc2105和lpc2106分别具有16k, 32k和64k sram。较大的片内存储器使lpc2105和lpc2106更适合于处理协议栈的网络应用。philips表示将来这一系列的芯片将增加以太网、usb、802.11、can以及a/d转换等逻辑。
集成flash的两种方法
philips不是第一家生产基于arm的mcu的公司,它甚至不是第一家集成flash存储器的公司。atmel、hynix和oki都提供基于arm7tdmi-s内核的带有flash的mcu,而且所有这些厂商的器件都比philips mcu的flash容量更大。最强大的竞争对手是atmel,它的at91系列就有4款这样的芯片-有些具有2mb的flash,16倍于现有的philips lpc2100系列器件。atmel mcu倾向于具有更多的sram,其中两款的时钟速度高于philips的芯片。
但是atmel、hynix、oki和philips所生产的基于arm7的mcu具有一个重要的区别,那就是:只有philips和hynix将flash存储器与处理器核集成在同一个管芯当中,atmel和oki将一个单独的flash芯片与处理器集成在一个多芯片封装当中。很自然,这对存储器性能、封装大小、功耗以及价格有着很重要的影响。
在atmel的mcu当中,flash 接口的宽度只有32位,而不是philips的128位宽度。访问时间大约110ns,只有philips flash存储器速度的一半。一个后果就是,atmel的mcu只有在执行sram,而不是flash中的代码时才能发挥其完全的性能。而philips mcu执行零等待flash存储器中的程序却不会有性能上的损失。oki的mcu速度更慢,因为连接处理器与flash存储器的多芯片接口只有16位宽度。虽然hynix的fla