同一款MCU,主頻居然從100MHz驟降到12MHz。在性能為王的時代,這樣做真的好嗎?跟隨豆豆和妮姐,一起探索吧——MCU主頻越高越好?現在一提到MCU的主頻,感覺如果主頻沒有上百MHz,都拿不出手了,還有那種極個別逆天的主頻高達800MHz。
主頻這一串數字,究竟代表什么?MCU的主頻指的是微控制器的時鐘頻率,是在單位時間內(通常是1秒)發出的脈沖數。100MHz就代表每秒有100百萬次脈沖。當然,這并不意味著MCU每秒能執行100萬條指令,因為執行一條指令可能需要多個時鐘周期。但,可以肯定的是主頻越高,MCU每秒能夠執行的指令就越多。所以,理論上主頻越高的MCU,處理能力肯定越強。
然而,想要高主頻,是有一定代價的:
功耗增加:高主頻的MCU在單位時間內完成更多指令,需要消耗更多的電能。高頻運行會直接導致功耗的增加。對于電池供電的設備來說,功耗的增加會縮短設備的續航時間。同時,高功耗還可能帶來散熱問題,需要更復雜的散熱設計。
穩定性下降:高主頻的MCU內部信號傳輸速度快,可能增加信號之間的干擾和沖突。當然也會更容易受到外部電磁干擾的影響,導致信號失真或丟失。有人就曾經測試過同一款MCU,在64MHz運行時,復位頻繁,而降低主頻到48MHz時,只是偶爾有復位。能夠看得出來,MCU的運行主頻率越低,系統的穩定性就越好,抗干擾的能力就越強。
如果MCU頻率過高,導致穩定性下降,放到整個系統中,就會導致系統頻繁出錯、復位或崩潰,影響設備的可靠性和穩定性。對于需要長時間穩定運行的應用場景,比如汽車電子、工業自動化等,這種風險就尤為嚴重。
此外,主頻越高,自然地成本就會相應的增加,而在設計時,設計難度也自然會增加不少的。
在項目開發中,就要針對具體的應用選擇合適的MCU,而不是主頻越高越好。
從A版到C版,只是主頻降低?
回到開頭視頻中所提到的MAX32675,這是一款ADI推出的高度集成混合信號超低功耗微控制器,A版100MHz主頻,而C版的主頻只有12MHz。
基本功能、應用場景,MAX32675C可以參考A版(MAX32675——原來你是這樣的MCU!),這里就不再描述了。
說點不一樣的,MAX32675的C版將啟動時鐘源由原來的100MHz更改為內部7.3728MHz,啟動電流將會減小到1.02mA。此外,還通過將內部主振蕩器頻率由原來的100Mhz更改為12Mhz,同時對芯片內部優化,將運行功耗從44.5μA/MHz降低至40μA/MHz。如此操作,整體運行功耗下降,可以說是更好地為低功耗服務。
當然,MAX32675從A版到C版并不是僅有主頻變化。C版更是升級了外設功能:
將空置的引腳更改為GPIO口;
SPI口從1路增加到2路;
I2C從2路增加到3路;
UART從2路增加到3路;
增加了1路低功耗的UART,1路低功耗定時器。
MAX32675C對芯片內部結構也進行了優化,封裝尺寸也相應做了更改,由原來的68腳TQFN封裝更改為72腳的LGA封裝。
如果要問為什么要這么做?一定是行業應用所需。
MAX32675C適用于工業應用,特別適用于4-20mA環路、變送器等應用。(關于MAX32657的變送器應用,這里有詳細的介紹)
在這些應用中,通常需要高精度的采樣,MAX32675C集成2個24Bit的ADC,這要比其他MCU的精度要高;系統穩定性比高性能更重要,正如前面說到的主頻低了,但穩定性高了;在注重低功耗的工業應用中,用主頻的下降換來更低的功耗,還是很劃算的。MAX32675C評測
全球排名前列的電子元器件授權代理商WT文曄科技為我們提供了一塊MAX32675C官方評估板。
額外介紹一下:經常看我們視頻的小伙伴,對世健肯定很熟悉,我們評測的很多ADI工業應用的板卡都是由他們支持的。世健于2022年被WT文曄科技收購。相信WT文曄龐大的專業團隊,加上原世健在ADI產品線上的深厚技術經驗,能給我們工程師帶來更好的支持與服務。
MAX32675C板與我們之前評測過的A板,從開發板布局、外設接口上看,基本一模一樣,唯一不同的就是中間的MCU主控芯片。
在硬件上,評估板使用USB接口供電,外接一個debug板,通過 SWD連接器進行編譯下載。這塊板子上重要的接口有:
模擬輸入:可以通過 SMA 連接器J1 和 J2 進行差分輸入,或者分別從 AIN0-AIN3單端輸入;
12位DAC輸出端口:可通過該端口評估測試12位DAC性能;
4-20mA電流環路及支持HART的設備通信的電路:可實現兩線環路信號及HART協議的通訊測試,這個在平時大家接觸的MCU中是見不到的。通過4-20mA電流環路及HART,可以在環路中傳輸模擬信號又可以傳輸數字信號,抗干擾性強,這是MAX32675最大的特點之一,也在工業應用中最受歡迎。
在軟件上,這次的C版還有一個會讓工程師更喜歡的升級,就是對Keil編譯環境的支持。很多從事工業控制的工程師比較習慣用Keil進行編譯、仿真。我們小小的上手嘗試了一下,Keil開發過程相當絲滑,具體看下面動圖吧:
好了,主頻下降,逆向升級的原因,現在真相大白了吧。別老盯著主控頻率多少了。合適的MCU才是最好的!
-原文轉自達爾聞說-
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