MCU設計的四個重要方面介紹

MCU的設計重點有四：安全感、豐富的連接性、低功耗和可靠性。如果能在IP階段融入這幾個關鍵要素，則對下游的MCU廠商來說，就可以省下不少的設計麻煩。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)言人從應用和中國市場的角度談論了這款IP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應用處理器系列產品的品牌命名?，F在發(fā)布的STAR-MC1處理器是它的第一個產品?！澳壳?，這款處理器已經有很多的客戶進行了采用，并且已經取得了一些流片，可能會有部分客戶立刻進入量產的階段?！眲硎荆皬娜ツ?月份，安謀中國對Arm的核心架構進行了升級，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，它支持了現在Armv8-M架構里所有的特點和最新的指令擴展?！?/p>

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“從Arm v6開始到v7架構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)網設備里，無論是生活還是工業(yè)生產、汽車電子等領域，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?！?/p>

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安謀中國為合作伙伴在Armv8-M的結構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權做到很好的保護和差異化。

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STAR-MC1是非常緊耦合的高效的微處理器結構，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結構的DSP指令和浮點指令計算單元。這些新的結構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的結構引入到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?！坝泻芏嗵幚砥鲾祿淖x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?！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，把緩存的技術引入到設計中。”

“這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架構的更新以后，安謀中國的團隊是第一個對新的架構進行實現，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設計的技術和速度也是全球領先的?！?/p>

到目前為止，星辰處理器已經有30個授權客戶，這些授權客戶里有21個客戶已經有項目進行集成、設計，其中有7個項目已經流片。其應用領域也非常豐富，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Keil MDK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Arm Cortex v8-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、Arm Compiler，IAR Compiler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。

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MCU四個重要方面

靈動微電子董事長兼總經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，是產品的可靠性、安全性要得到很大的提高；第二，是要在供應鏈產能緊張的情況下也要給客戶帶來產品穩(wěn)定供貨的保證；第三，是要考慮到產品被破譯的可能性——產品容易被破譯會導致用戶的流失，所以對產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，是應用層面的安全。“整體來說，安全性是我們認為MCU最重要的一點。很多產品賣不出去的原因，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，導致了很多方案商遭受了很大的損失?！眳侵覞嵔榻B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。這包括了電學的方方面面，包括靜電保護、閂鎖效應、浪涌、脈沖干擾等等?！澳壳皣鴥鹊腗CU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?。

IoT芯片設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DSP LPA單元。

此外，XR806這個產品在看重星辰的特點上又有三個方面：第一是Armv8-M的架構，第二是TrustZone的安全機制，第三是浮點和定點運算單元。

“尤其是關于安全架構這個方面，TrustZone機制，尤其是關于硬件安全區(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有更好的機制，尤其對可信的應用程序能做到分開，防止惡意軟件的篡改，這是很多客戶做IoT的時候非常關注的一個點。”潘攀強調，“現在我們的客戶用以前的IoT芯片做連接的時候，會考慮外掛一顆安全芯片，而這種情況在應用中是受非常多的限制的，比如說有些模組做得非常小，用兩顆芯片以及布線非常不方便。用TrustZone這個機制是可以滿足客戶一個單芯片去實現這個更高的安全機制的需求的?！?br /> ? ? ? ? 責任編輯:tzh