32位48-96 Mhz微处理器的优势（例如Arduino Due）

看来Arduino Due（基于32位，84 Mhz，基于ARM-Cortex-M3的SAM3X8E）已经发布了。

此外，显然，这一类别中有无数的处理器（32位/ 48-96 Mhz / ARM）以及相应的原型开发板：

• 恩智浦LPC1768 / mBed
• STM32 /发现
• PIC32 /芯片套件
• PIC32 /视差螺旋桨
• LM4F120 / TI启动板
• 等等

我试图理解这些“中间”微处理器的吸引力，在我看来，它们似乎位于低端AVR / MSP430 / etc之间。（优点：价格便宜，低功耗，占用空间小）和高端ARM7 / etc（优点：每秒能够提供更多指令）。

在什么情况或方式下，基于32位/ 48-96 Mhz / ARM的微处理器是合适的选择？更具体地说，我想知道在低端8位微控制器或超高端ARM7处理器上，它们将在哪种应用程序或哪些参数中为设计提供最佳选择。

这是可能引起高度争议的主题之一。有很多不同的观点，不同的事情对不同的人很重要。我将尝试给出一个全面的答案，但要理解的是，总会有人不同意。只是明白那些不同意我的人是错的。（开玩笑。）

快速摘要：

这个答案将是一个漫长的答案，所以让我先总结一下。对于绝大多数人来说，最新的ARM Cortex-M0 / M3 / M4芯片为您提供了最佳的解决方案和最佳的功能。将这些32位MCU与8位和16位祖先（如PIC和MSP430）进行比较时，甚至是这样。M0的购买价格低于1美元/枚，M4的购买价格低于2美元/枚，因此，除了价格非常敏感的应用以外，ARM解决方案非常出色。M0的功率非常低，对大多数人来说应该足够好了。对于那些对功率非常敏感的人，MSP430可能仍然是一个更好的选择，但是即使对于这些应用，M0也是值得考虑的。

如果您对更深入的分析感兴趣，请继续阅读，否则可以立即停止阅读。

现在，我将研究每个区域并比较不同的MCU：

执行速度

当然，32位MCU将更快。它们往往具有更快的时钟速度，但是每个时钟都需要做更多的工作。像ARM Cortex-M4这样的MCU包含DSP处理指令，甚至可以在硬件中提供浮点支持。8位和16位CPU可以在32位数字上运行，但是这样做效率不高。这样做会迅速消耗CPU寄存器，CPU时钟周期和闪存来存储程序。

易于发展

在我看来，这是使用现代32位MCU的最有价值的原因-也是最未被重视的原因。首先让我将其与8位PIC进行比较。这是最坏的比较，但也最能说明我的观点。

较小的PIC基本上要求以汇编语言进行编程。没错，甚至8位PIC都有C编译器，但是这些编译器是免费的也可以是免费的。您无法获得既好又免费的编译器。编译器的免费版本的优缺点不如“ Pro”版本好。Pro版本约为1,000美元，仅支持一个系列的PIC芯片（8、16或32位芯片）。如果您想使用多个家庭，则必须另外花1,000美元购买另一本。编译器的“标准”版本进行了中等程度的优化，每个芯片系列的成本约为500美元。按照现代标准，8位PIC速度较慢，需要进行优化。

相比之下，有许多不错的免费的ARM MCU C编译器。存在限制时，这些限制通常是所支持的闪存的最大大小。在飞思卡尔Codewarrior工具上，此限制为128 KB。对于这个论坛上的大多数人来说，这已经足够了。

使用C编译器的优点是您不必费心（尽可能多）CPU内存映射的底层细节。在PIC上分页特别痛苦，如果可能的话，最好避免分页。另一个优点是，您不必担心在8位MCU上处理16位和32位数字（或在16位MCU上处理32位数字）的麻烦。尽管用汇编语言执行此操作并不困难，但是这在后面很痛苦并且容易出错。

还有其他运行良好的非ARM C编译器。MSP430编译器似乎做得不错。赛普拉斯的PSoC工具（尤其是PSoC1）存在故障。

平面记忆模型

分页RAM /寄存器/闪存的MCU只是愚蠢的。是的，我说的是8位PIC。哑巴，哑巴，哑巴。这让我非常不喜欢PIC，以至于我什至都没有去研究他们的新产品。（免责声明：这意味着可能会改进新的PIC，而我只是不知道。）

使用8位MCU，很难（但不是不可能）访问大于256字节的数据结构。使用16位MCU可以增加到64 KB或kword。使用高达4 GB的32位MCU。

一个好的C编译器可以对程序员（又名You）隐藏很多这种东西，但是即使那样，它仍然会影响程序的大小和执行速度。

有很多MCU应用程序都不会出现问题，但是当然还有很多其他应用程序会遇到问题。这主要是在RAM或闪存中需要多少数据（数组和结构）的问题。当然，随着CPU速度的提高，使用更大的数据结构的几率也会增加！

包装尺寸

一些小型PIC和其他8位MCU的封装非常小。6和8针！目前我所知道的最小的ARM Cortex-M0在QFN-28中。虽然QFN-28对于大多数人来说足够小，但对于所有人来说还不够小。

成本

最便宜的PIC大约是最便宜的ARM Cortex-M0的价格的三分之一。但这实际上是0.32美元对0.85美元。是的，价格差异对某些人很重要。但我认为，该网站上的大多数人都不关心这么小的成本差异。

同样，当将功能更强大的MCU与ARM Cortex-M0 / M3 / M4进行比较时，ARM Cortex通常“大致均匀”或排名靠前。考虑其他因素（易于开发，编译器成本等）时，ARM非常有吸引力。

第二摘要

我想真正的问题是：为什么不使用ARM Cortex-M0 / M3 / M4？当绝对成本至关重要时。当超低功耗至关重要时。需要最小包装尺寸时。当速度不重要时。但是对于绝大多数应用程序，这些都不适用，ARM是目前最好的解决方案。

鉴于成本低，除非有充分的理由不使用ARM Cortex，否则使用它是有意义的。与大多数其他MCU相比，它将允许更快，更轻松的开发时间，更少的麻烦和更大的设计余量。

还有其他一些非ARM Cortex 32位MCU，但是我也看不到它们有任何优势。使用标准CPU架构有很多优点，包括更好的开发工具和更快的技术创新。

当然，事情可以而且确实会改变。我说的是今天有效，但可能从现在起一年甚至一个月后都无效。自己做功课。

大卫·凯斯纳（David Kessner）是正确的。我想补充以下内容。

1. 8位MCU是唯一易于使用且易于粘贴在原型面包板上的PDIP封装中的MCU。
2. 实际上，与8位MCU相比，32位MCU的功耗更低。小于20 MHZ的8位MCU的功耗不一定比Cortex M4少。
3. 业余爱好者经常使用8位MCU，这些爱好者通常不需要太多的MCU。也许几百行简单的C代码。

我同意这些天没有理由不使用32位MCU。我只将它们用于[8位MCU]有两个原因：我喜欢PDIP封装的简易性（无需焊接）；我通常不需要比8位MCU所能提供的更多的功率/复杂性。

破坏交易者确实是可用的工具。

我们使用一种相对不流行的飞思卡尔MCF52259，一种32位〜80Mhz的MCU。

选择的原因/思考过程是：

• 它取代了32位M.Core设备，因此移植相对简单
• 这也意味着我们可以坚持使用现有的IDE（CodeWarrior）
• 我们需要大量的IO：控制3个步进电机，4个PWM通道，3个UART，I2C和SPI的步进/方向。
• 发生了很多事情（请参阅最后一点），其中一些需要及时进行，因此我们需要确保有足够的CPU周期来完成所有工作。
• 遗留代码与M.Core的256k闪存大小和32k RAM发生冲突，因此使闪存和RAM加倍使生活变得容易起来，可以快速启动和运行。

如今，过分规范/扩展硬件功能（存储，速度，IO等）比花费宝贵的开发时间优化代码以挤入稍便宜/更小的MCU更为经济高效（且方便），除非占用空间或权力是大问题。

在我们的案例中，该器件的价格是M.Core规格的两倍，而价格仅为后者的一半，而采用更便宜的MCU则只能节省每板的便士，但会花费大量的开发时间，并且限制了未来开发的潜力，而无需再次更改MCU。

如果我们要建造一百万个电路板，则值得进行成本工程设计工作以缩减成本，但就目前而言，这是不值得的开发时间。