主頻從100M驟降到12M，什么樣的 MCU 敢這么做？

同一款MCU，主頻居然從100MHz驟降到12MHz。在性能為王的時(shí)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(xiàn)在一提到MCU的主頻，感覺(jué)如果主頻沒(méi)有上百M(fèi)Hz，都拿不出手了，還有那種極個(gè)別逆天的主頻高達(dá)800MHz。
主頻這一串?dāng)?shù)字，究竟代表什么？MCU的主頻指的是微控制器的時(shí)鐘頻率，是在單位時(shí)間內(nèi)（通常是1秒）發(fā)出的脈沖數(shù)。100MHz就代表每秒有100百萬(wàn)次脈沖。當(dāng)然，這并不意味著MCU每秒能執(zhí)行100萬(wàn)條指令，因?yàn)閳?zhí)行一條指令可能需要多個(gè)時(shí)鐘周期。但，可以肯定的是主頻越高，MCU每秒能夠執(zhí)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(qiáng)。

然而，想要高主頻，是有一定代價(jià)的：

功耗增加：高主頻的MCU在單位時(shí)間內(nèi)完成更多指令，需要消耗更多的電能。高頻運(yùn)行會(huì)直接導(dǎo)致功耗的增加。對(duì)于電池供電的設(shè)備來(lái)說(shuō)，功耗的增加會(huì)縮短設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。同時(shí)，高功耗還可能帶來(lái)散熱問(wèn)題，需要更復(fù)雜的散熱設(shè)計(jì)。

穩(wěn)定性下降：高主頻的MCU內(nèi)部信號(hào)傳輸速度快，可能增加信號(hào)之間的干擾和沖突。當(dāng)然也會(huì)更容易受到外部電磁干擾的影響，導(dǎo)致信號(hào)失真或丟失。有人就曾經(jīng)測(cè)試過(guò)同一款MCU，在64MHz運(yùn)行時(shí)，復(fù)位頻繁，而降低主頻到48MHz時(shí)，只是偶爾有復(fù)位。能夠看得出來(lái)，MCU的運(yùn)行主頻率越低，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越好，抗干擾的能力就越強(qiáng)。

如果MCU頻率過(guò)高，導(dǎo)致穩(wěn)定性下降，放到整個(gè)系統(tǒng)中，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)頻繁出錯(cuò)、復(fù)位或崩潰，影響設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的應(yīng)用場(chǎng)景，比如汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化等，這種風(fēng)險(xiǎn)就尤為嚴(yán)重。

此外，主頻越高，自然地成本就會(huì)相應(yīng)的增加，而在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)難度也自然會(huì)增加不少的。

在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，就要針對(duì)具體的應(yīng)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(kāi)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(hào)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(yīng)用場(chǎng)景，MAX32675C可以參考A版（MAX32675——原來(lái)你是這樣的MCU?。?，這里就不再描述了。

說(shuō)點(diǎn)不一樣的，MAX32675的C版將啟動(dòng)時(shí)鐘源由原來(lái)的100MHz更改為內(nèi)部7.3728MHz，啟動(dòng)電流將會(huì)減小到1.02mA。此外，還通過(guò)將內(nèi)部主振蕩器頻率由原來(lái)的100Mhz更改為12Mhz，同時(shí)對(duì)芯片內(nèi)部?jī)?yōu)化，將運(yùn)行功耗從44.5μA/MHz降低至40μA/MHz。如此操作，整體運(yùn)行功耗下降，可以說(shuō)是更好地為低功耗服務(wù)。

當(dāng)然，MAX32675從A版到C版并不是僅有主頻變化。C版更是升級(jí)了外設(shè)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(shí)器。

MAX32675C對(duì)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了優(yōu)化，封裝尺寸也相應(yīng)做了更改，由原來(lái)的68腳TQFN封裝更改為72腳的LGA封裝。

如果要問(wèn)為什么要這么做？一定是行業(yè)應(yīng)用所需。

MAX32675C適用于工業(yè)應(yīng)用，特別適用于4-20mA環(huán)路、變送器等應(yīng)用。（關(guān)于MAX32657的變送器應(yīng)用，這里有詳細(xì)的介紹）

在這些應(yīng)用中，通常需要高精度的采樣，MAX32675C集成2個(gè)24Bit的ADC，這要比其他MCU的精度要高；系統(tǒng)穩(wěn)定性比高性能更重要，正如前面說(shuō)到的主頻低了，但穩(wěn)定性高了；在注重低功耗的工業(yè)應(yīng)用中，用主頻的下降換來(lái)更低的功耗，還是很劃算的。MAX32675C評(píng)測(cè)

全球排名前列的電子元器件授權(quán)代理商WT文曄科技為我們提供了一塊MAX32675C官方評(píng)估板。

額外介紹一下：經(jīng)?？次覀円曨l的小伙伴，對(duì)世健肯定很熟悉，我們?cè)u(píng)測(cè)的很多ADI工業(yè)應(yīng)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(gòu)。相信WT文曄龐大的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，加上原世健在ADI產(chǎn)品線上的深厚技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，能給我們工程師帶來(lái)更好的支持與服務(wù)。

MAX32675C板與我們之前評(píng)測(cè)過(guò)的A板，從開(kāi)發(fā)板布局、外設(shè)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(píng)估板使用USB接口供電，外接一個(gè)debug板，通過(guò) SWD連接器進(jìn)行編譯下載。這塊板子上重要的接口有：

模擬輸入：可以通過(guò) SMA 連接器J1 和 J2 進(jìn)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(guò)該端口評(píng)估測(cè)試12位DAC性能；

4-20mA電流環(huán)路及支持HART的設(shè)備通信的電路：可實(shí)現(xiàn)兩線環(huán)路信號(hào)及HART協(xié)議的通訊測(cè)試，這個(gè)在平時(shí)大家接觸的MCU中是見(jiàn)不到的。通過(guò)4-20mA電流環(huán)路及HART，可以在環(huán)路中傳輸模擬信號(hào)又可以傳輸數(shù)字信號(hào)，抗干擾性強(qiáng)，這是MAX32675最大的特點(diǎn)之一，也在工業(yè)應(yīng)用中最受歡迎。

在軟件上，這次的C版還有一個(gè)會(huì)讓工程師更喜歡的升級(jí)，就是對(duì)Keil編譯環(huán)境的支持。很多從事工業(yè)控制的工程師比較習(xí)慣用Keil進(jìn)行編譯、仿真。我們小小的上手嘗試了一下，Keil開(kāi)發(fā)過(guò)程相當(dāng)絲滑，具體看下面動(dòng)圖吧：

好了，主頻下降，逆向升級(jí)的原因，現(xiàn)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(zhuǎn)自達(dá)爾聞?wù)f-