MCU設(shè)計的四個重要方面介紹

MCU設(shè)計的四個重要方面介紹MCU的設(shè)計重點有四：安全感、豐富的連接性、低功耗和可靠性。如果能在IP階段融入這幾個關(guān)鍵要素，則對下游的MCU廠商來說，就可以省下不少的設(shè)計麻煩。同時，中國的MCU市場相對于全球，也會有一些特殊的特色需求。日前，安謀中國（Arm中國）推出了其首款星辰（STAR）處理器IP，安謀中國產(chǎn)品研發(fā)副總裁劉澍為我們介紹了其具體情況。并邀請到靈動微電子和全志科技的兩位發(fā)言人從應(yīng)用和中國市場的角度談?wù)摿诉@款I(lǐng)P是否符合他們的潛在需求。劉澍介紹說，星辰處理器是安謀中國對IoT應(yīng)用處理器系列產(chǎn)品的品牌命名?，F(xiàn)在發(fā)布的STAR-MC1處理器是它的第一個產(chǎn)品?！澳壳埃@款處理器已經(jīng)有很多的客戶進行了采用，并且已經(jīng)取得了一些流片，可能會有部分客戶立刻進入量產(chǎn)的階段?！眲硎荆皬娜ツ?月份，安謀中國對Arm的核心架構(gòu)進行了升級，加入了一個定制化的指令集。在今年6月30日，STAR-MC1發(fā)布了第二個版本，也是我們最終的版本，它支持了現(xiàn)在Armv8-M架構(gòu)里所有的特點和最新的指令擴展?！薄皬腁rmv6開始到v7架構(gòu)增加了更多的處理能力，包括SMID和DSP指令擴展以及浮點協(xié)處理器擴展，而使得處理能力不斷得到提升。到了Armv8-M的架構(gòu)里，除了所有的特色被繼承下來以后，還進一步拓展了重要的TrustZone安全性。在未來的智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備里，無論是生活還是工業(yè)生產(chǎn)、汽車電子等領(lǐng)域，安全性將會是下一個重點。因此，安謀中國也把搭載在手機AP里的安全技術(shù)引入到了這一面向IoT的微處理器里，進一步從一個生態(tài)可集成的角度來發(fā)展微處理器的安全技術(shù)?！卑仓\中國為合作伙伴在Armv8-M的結(jié)構(gòu)里植入了兩個用于定制化擴展的重要特色：第一，協(xié)處理器接口。對一個通用的處理器來說，很重要的一點是能在一些細分市場里突出一些特點。比如想加入一些FFT的加速，或者是加入某些編解碼的加速，這些加速可以通過接入一個協(xié)處理器快速完成，因此星辰處理器在Arm架構(gòu)上擴展了協(xié)處理器接口。第二，加入了用戶可定制化指令集的拓展。在新的Arm處理器中，客戶可以自己定制自己的指令集。這樣一方面可以把所需要的有特色的操作固化在CPU的流水線里面，提供非常高效的執(zhí)行效率。同時也能對客戶的知識產(chǎn)權(quán)做到很好的保護和差異化。STAR-MC1是非常緊耦合的高效的微處理器結(jié)構(gòu)，它的性能達到了1.5DMIPS、4.02Coremark/MHz的高性能水準，同時繼承了v7和v8結(jié)構(gòu)的DSP指令和浮點指令計算單元。這些新的結(jié)構(gòu)體系的升級使得它可以提供跟上一代的Arm處理器相比，在同一主頻下有20%的性能提升。此外，它還將A級別處理器的TrustZone安全方案（可以將運行環(huán)境隔離成安全區(qū)和非安全區(qū)）引入到了Armv8-M處理器中。STAR-MC1的創(chuàng)新性在于把整個Cache的結(jié)構(gòu)引入到M級別的處理器里，這個特色可以充分提高系統(tǒng)級的性能和效率?！坝泻芏嗵幚砥鲾?shù)據(jù)的讀取都要通過到總線或者是到外存去讀取，對系統(tǒng)的效率和功耗是一個很大的浪費。在以前的微處理器里，大家為了節(jié)省面積或者說一定的成本，沒有使用緩存技術(shù)?！眲f，“在STAR-MC1里面，我們秉承著繼續(xù)進一步降低功耗和面積，同時提升整個系統(tǒng)效率的思路，把緩存的技術(shù)引入到設(shè)計中?！薄斑@個可定制化指令集的特色是全球同步首發(fā)。從去年下半年Arm提出了Armv8-M架構(gòu)的更新以后，安謀中國的團隊是第一個對新的架構(gòu)進行實現(xiàn)，把它放在了STAR-MC1里面。在今年6月30號，我們是全球第一個推出新的指令擴展的處理器，和Arm的劍橋團隊幾乎同時推出，表明了我們的CPU設(shè)計的技術(shù)和速度也是全球領(lǐng)先的?！钡侥壳盀橹?，星辰處理器已經(jīng)有30個授權(quán)客戶，這些授權(quán)客戶里有21個客戶已經(jīng)有項目進行集成、設(shè)計，其中有7個項目已經(jīng)流片。其應(yīng)用領(lǐng)域也非常豐富，包括了通用的MCU、互聯(lián)芯片、系統(tǒng)控制、汽車電子、存儲、定位、傳感器控制等領(lǐng)域。此外，在工具鏈的IDE環(huán)境上，無論是從Arm的DS工具開始到KeilMDK還是IAR和Lauterbach，安謀中國都充分開放了不同的生態(tài)系統(tǒng)給不同的工具鏈進行集成。操作系統(tǒng)上，除了主流的操作系統(tǒng)，像MbedOS、FreeRTOS等等，只要是支持了ArmCortexv8-M的實時操作系統(tǒng)也都可以支持。此外，在編譯器和仿真器方面，GCC、ArmCompiler，IARCompiler以及Arm自己的ULINKPRO、ULINK2和DSTEAM的仿真器以及SEGGER:JLINK仿真器也都完全支持。MCU四個重要方面靈動微電子董事長兼總經(jīng)理吳忠潔重點介紹了MCU的四個重要方面：第一是要給用戶提供可靠的安全感。這個安全感又可以分四個層次來講：第一，是產(chǎn)品的可靠性、安全性要得到很大的提高；第二，是要在供應(yīng)鏈產(chǎn)能緊張的情況下也要給客戶帶來產(chǎn)品穩(wěn)定供貨的保證；第三，是要考慮到產(chǎn)品被破譯的可能性——產(chǎn)品容易被破譯會導(dǎo)致用戶的流失，所以對產(chǎn)品的加密手段和被破譯難度也是需要重點考慮的一個維度；第四，是應(yīng)用層面的安全?！罢w來說，安全性是我們認為MCU最重要的一點。很多產(chǎn)品賣不出去的原因，是很多人在MCU上投入了很多精力，做出了一個方案之后就被別人破譯了，導(dǎo)致了很多方案商遭受了很大的損失。”吳忠潔介紹說。第二，要有豐富的連接性。無論是輸入接口、模擬接口還是射頻接口，都需要帶有——未來物聯(lián)網(wǎng)對射頻的需求將會越來越多，包括對藍牙、WiFi、Zigbee甚至sub-G或者是433M射頻的傳輸要求也會越來越多。第三是低功耗。當(dāng)下我們所用的手持電源或者太陽能電池的方案，由于MCU是主控，所以對低功耗的要求越來越重要。第四是可靠性。這包括了電學(xué)的方方面面，包括靜電保護、閂鎖效應(yīng)、浪涌、脈沖干擾等等?！澳壳皣鴥?nèi)的MCU只進入了小家電和一些大家電的面板控制，基本還沒有進入大家電中的電調(diào)部分，最主要的原因還是可靠性。包括今天MCU在消費類上，國內(nèi)是有一些市場，但在工控、大的家電以及在汽車電子上沒有大的發(fā)展，原因就是在可靠性方面。所以我們認為這四個方面對MCU來說是未來很重要的要求。靈動也在這四個方面加大了投入?！眳侵覞嵧嘎丁oT芯片設(shè)計看重星辰處理器的原因全志科技模擬互聯(lián)事業(yè)部研發(fā)副總裁潘攀介紹了該公司最新發(fā)布的IoT芯片XR806，以及為什么看重星辰處理器。他介紹說，XR806是基于安謀中國星辰處理器開發(fā)的一款低功耗、高性能、安全的IoT芯片，支持WiFi和藍牙5.0的協(xié)議，能滿足智慧家居對各種復(fù)雜場景的連接需求。全志科技看重星辰處理器有三個方面：第一是基于Armv8-M架構(gòu)有更高的性能和能效比，第二是Arm環(huán)境的支持，第三是浮點和定點運算的DSPLPA單元。此外，XR806這個產(chǎn)品在看重星辰的特點上又有三個方面：第一是Armv8-M的架構(gòu)，第二是TrustZone的安全機制，第三是浮點和定點運算單元?！坝绕涫顷P(guān)于安全架構(gòu)這個方面，TrustZone機制，尤其是關(guān)于硬件安全區(qū)域和非安全區(qū)域的隔離方面，相比以前大家做安全的時候用軟件去實現(xiàn)有更好的機制，尤其對可信的應(yīng)用程序能做到分開，防止惡意軟件的篡改，這是很多客戶做IoT