低成本嵌入式多媒體微控制器的設計與實現(xiàn)

本文針對低成本嵌入式應用設計實現(xiàn)了一個介于微控制器(MCU)與數(shù)字信號處理器
(DSP)之間的多媒體功能強化的微控制器架構(ME-MCU)，它通過在8 位微控制器核心中加入32 位多媒體擴展指令集的方式，有效的提升8 位微控制器的多媒體信號處理能力，并且保留了微控制器低成本的特性。
關鍵字：微控制器；PIC16C；多媒體
近幾年來，由于SOC 的迅速發(fā)展，大量的嵌入式電子產(chǎn)品出現(xiàn)在我們的生活當中，微處
理器的開發(fā)轉(zhuǎn)移至嵌入式應用，硬件設計者關注的不再只是CPU 的執(zhí)行性能，而是輕薄短小的電路面積以及低耗電的設計，尤其在許多低成本的電子產(chǎn)品當中，芯片成本往往是決定產(chǎn)品成敗的關鍵因素。
在這些低成本嵌入式產(chǎn)品的應用領域當中，多媒體應用一直扮演著極為重要的角色。然
而如果以現(xiàn)在的通用微處理器來處理這些相關多媒體的運算，其效率并不是最佳的，如目前常見的32 位微處理器，以32 位長的寄存器一次處理一組8 位或16 位的多媒體數(shù)據(jù)，硬件資源的使用率大幅降低，且并行度也明顯不足。為了提高通用微處理器的多媒體處理能力，目前常見的方法是在系統(tǒng)中搭配使用DSP 來處理大量的多媒體數(shù)據(jù)，或者是采用所謂的多媒體處理器。本文提出了一個在具有低成本特性的單芯片微控制器架構上新增多媒體擴展指令集，使其成為一個多媒體功能強化的微控制器架構。
在微處理器的選擇過程中，主要在目前兩種比較流行的微控制器/微處理器中選擇，它
們是PIC16C 8 位微控制器以及 ARM7TDMI 32 位微處理器。由于本文所設計的嵌入式產(chǎn)品中所要強調(diào)的低成本特性，實行多媒體擴展架構是提升性能的一個適宜選擇，但目前多數(shù)的多媒體擴展架構并不是針對嵌入式應用來作為主要的設計考慮，以ARM 嵌入式微處理器來說，雖然它已提出其擴展架構，但仍然有許多可以改進的空間。由于強調(diào)低成本，因此如果能將這些多媒體擴展架構融入比 ARM 更為輕薄短小的單芯片微控制器中，將是低成本嵌入式產(chǎn)品一個很合適的解決方案。因此在設計中以 PIC16C 微控制器為主要參考架構，提出一個具多媒體功能的微控制器核心。