盡管MCU在邏輯和功能密度方面不斷擴展,但今天設計的性能和功能要求往往難以提供單片解決方案。因此,嵌入式處理器在許多情況下實際上變成了集成處理器,RAM,閃存,甚至電源以及其他支持分立元件的模塊。從典型PC中的處理器開始的設計趨勢(處理器模塊在Pentium II時代開始取代單芯片解決方案)現在已經在嵌入式空間中完全出現,作為所需的功能量,并且要求選擇模塊可以是有效和高效地按時實施設計的最佳行動方案。
本文探討了可用的現成模塊,這些模塊封裝了各個功能以及整個系統處理功能。
雖然許多簡單的功能可以簡化為基本的邏輯功能,但使用離散邏輯芯片進行設計可能不是最佳方法,尤其是在開發階段,測試和觀察通常意味著改變邏輯或調整邏輯一點點。因此,可編程解決方案是最快的答案,因為邏輯功能的改變可以在不抬起烙鐵的情況下進行。
基于Microchip PIC16C56a,Parallax的BS1-IC Basic Stamp模塊值得一看(圖1)。載板上的簡單SIP直插式插座將電源和信號耦合到一個小型可編程處理器模塊。這是一個4 MHz微模塊,使用PIC處理器運行非常小且有限的基本程序,在一個只有16字節RAM的程序中提供8個I/O引腳和最多80條指令。
圖1:使用功能齊全且經過調試的SIP插件處理器模塊,您可以專注于手頭的應用程序,并縮短產品上市時間。
在某些情況下,模塊化的原因是升級能力,當處理器模塊進入標準的可擴展包時,這是一個非常容易的事情。 Parallax還提供基于Microchip PIC16C57c模塊的20 MHz BS2-1C模塊,采用24引腳DIN封裝,具有16位I/O和串行(最多9,600波特)端口,最多500條指令程序。在這個封裝中,可提供可擴展的BS2-IC和BS2sx-IC,后者采用Parallax 8位MCU,工作頻率高達50 MHz,提供更高的性能和I/O,但仍限于相當簡單的任務。
兔子季節
向上移動食物鏈的是Rabbit Semiconductor處理器模塊,它集成了一些更高級別的外圍設備和功能,如基于以太網的功能以及C可編程性。以兔子20-101-1306(核心模塊RCM5750)為例。這個50 MHz處理器模塊具有邊緣連接指狀物,便于插入和移除,1 MB閃存和128 KB RAM。它還允許使用API在C中進行編程,以訪問板載外設,包括多達35個I/O線,6個串行端口(部分具有SPI和HDLC功能),RTC以及以太網端口。參考設計顯示了用于網絡連接的集成以太網端口,以及免版稅的TCP/IP軟件。
Rabbit Semiconductor的RCM5700和RCM6700系列器件是小型PCI Express外形的緊湊型模塊。它們將Rabbit 5000和6000處理器與集成的10/100Base-T以太網功能和片上SRAM相結合。這些器件包括硬件DMA,與多達六個串行端口共用的I/O線,以及四級備用引腳功能,包括可變相位PWM,外部I/O總線,正交解碼器和輸入捕捉。
Zilog的EZ80L925048MODG模塊(圖2)提供類似的免版稅TCP/IP堆棧和帶以太網的OS處理器模塊,可添加Web服務功能。這款可擴展模塊是專為快速開發和部署需要控制和Internet/Intranet連接的嵌入式系統而設計的緊湊型高性能以太網模塊,由Zilog的eZ80L92設備提供支持,該設備是Zilog eZ80 Acclaim系列的成員。 48 MHz處理器還具有IRDA端口,兩個UART,一個SPI,一個IIC端口和RTC,1 MB閃存,以及512 KB的RAM用于編程和劃痕。兩個50針接頭可以快速方便地插入和移除主板。可以在Digi-Key的網站上找到該公司ez80 Acclaim系列的產品培訓模塊。
圖2:模塊中嵌入了完全集成的以太網功能以及免版稅的TCI/IP堆棧。這使得模塊化解決方案可以提供比UART,SPI和IIC更高級別的通信。
同一類是來自NetBurner的MOD5272-1001R。該模塊基于32位Freescale ColdFire 5272,運行頻率為62.5 MHz,帶有8 MB SDRAM和2 Mbytes閃存,具有10/100-Mbit/s以太網,兩個UART和SD/MMC閃存卡支持(圖3) )。
圖3:此模塊中的ColdFire處理器為免版稅堆棧添加了FTP和電子郵件服務器,以及實時操作系統除了Web服務器和以太網端口。還提供Wi-Fi版本。
使用C和C ++作為開發的網關,系統軟件包括TCP/IP堆棧和實時操作系統支持,Web服務器,FTP服務器和電子郵件支持。還有更多的編程資源以及8 Mbytes的SDRAM和2 Mbytes的Flash。與Zilog模塊一樣,50針DIN接頭允許輕松插入和移除,以及可擴展的升級能力。
更小的封裝中更大的性能
任何連接到有線以太網端口的東西都需要一個RJ45連接器。如果RJ45連接器是電路板并且嵌入了處理器怎么辦?這就是Digi-International用DC-ME-Y401-JT及其ARM?內核所做的事情(圖4)。
圖4:整個75 MHz ARM處理器模塊位于RJ45型以太網插孔內。這提供了更高的密度,并且可以執行更難以逆向工程的功能,特別是如果您認為它僅僅是連接器。
基于Digi的NS9210處理器和ARM926EJ-S內核,2 Mbit波峰焊接,75 MHz模塊連接器除了10/100以太網,UART,IIC和ITR外,還具有CAN接口。 SPI端口和AES 256位加密塊。 4-Mbit版本DC-ME-Y402-JT也可用于更多程序空間。
其他幾家制造商也采用了ARM核心模塊,ARM支持的各種性能和功能包括雙核部件和DSP配套產品。以Logic PD的SOMDM3730-20-2780AGCR Torpedo系統模塊為例。它們采用薄型,高密度,板對板連接器,在較小的空間內提供相當高的處理能力(圖5)。 Logic PD的Torpedo系統級模塊(SOM)系列采用基于德州儀器DaVinci DM3730數字媒體處理器和Sitara AM3703處理器的緊湊外形。 DM3730 Torpedo SOM占用不到一平方英寸,但速度高達1 GHz。
圖5:使用高密度連接器,模塊化1 GHz ARM內核處理器還包含一個用于計算密集型任務的DSP協處理器。小尺寸和模塊化允許多處理架構,是并行處理應用的理想選擇。
這些是高端1 GHz ARM Cortex?-A8處理器模塊,具有TMS320C64 DSP協處理器,可卸載計算密集型和DSP相關功能。這使ARM內核可以執行基于RTOS和通信的功能。
另一款帶有DSP掛鉤的雙核模塊來自Bluetechnix及其eCM-BF561核心模塊(100-1214-1)。該內核針對并行處理應用進行了優化,主要針對兩款基于ADI Blackfin的ADSP-BF561處理器,每個處理器的運行頻率為600 MHz。這些處理器具有128 MB的RAM和32 MB的閃存,適用于要求苛刻的應用,如實時視頻處理,面部識別和手勢解碼。
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