雙核單片機(jī)之初體驗(yàn)--1

注：本文是作者以前發(fā)表在其個(gè)人博客，現(xiàn)在發(fā)布到“聚豐開(kāi)發(fā)”專欄

不經(jīng)意間，“酷睿雙核”已經(jīng)成為電腦CPU性能達(dá)標(biāo)的代名詞，雙核從字面意思理解就是里面有兩個(gè)CPU的核，原來(lái)一臺(tái)電腦只有一個(gè)CPU核處理事情，如果用了雙核CPU，就有兩個(gè)CPU核來(lái)處理事情，這樣速度和效能會(huì)更高。

這樣在一般人眼里，雙核儼然代表了先進(jìn)的技術(shù)和先進(jìn)的性能，當(dāng)然同時(shí)也代表著先進(jìn)的價(jià)格，不信可以去回顧一下市場(chǎng)價(jià)格，同一時(shí)期雙核電腦CPU要比單核的價(jià)格高不少。

從性能和價(jià)格上電腦CPU和單片機(jī)是沒(méi)有可比性，如果說(shuō)電腦CPU是大佬，那么單片機(jī)就是大佬馬仔的馬仔的馬仔的馬仔的馬仔。既然雙核電腦CPU性能比單核的要強(qiáng)大不少，作為和電腦CPU八百年前祖上是一家的單片機(jī)，如果也用雙核技術(shù)，想必性能也會(huì)提升不少。

理論上講設(shè)計(jì)出雙核單片機(jī)完全沒(méi)有問(wèn)題，只是單片機(jī)要求價(jià)格便宜，要是設(shè)計(jì)出一款雙核單片機(jī)，假設(shè)性能可以提升一倍，但價(jià)格也要上升許多，恐怕不會(huì)有多少人可以用。

在我的潛意識(shí)里，一直都認(rèn)為雙核單片機(jī)是一種相對(duì)昂貴的產(chǎn)品，應(yīng)該沒(méi)有機(jī)會(huì)和現(xiàn)在大量?jī)r(jià)格不超過(guò)人民幣1塊錢(qián)的普通單片機(jī)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，直到去年底接觸到***應(yīng)廣科技的一款雙核單片機(jī)，才徹底改變了我這種認(rèn)識(shí)。

在介紹這種雙核單片機(jī)之前，讓我們一起了解一下目前市場(chǎng)上價(jià)格不超過(guò)人民幣1塊錢(qián)的一些單片機(jī)，這些單片機(jī)的具體性能參數(shù)不做介紹，這里只列舉大致參考價(jià)格（可能存在少許偏差）。

義隆 EM78P153 市場(chǎng)參考價(jià)0.7~0.8元

飛凌 兼容版153 市場(chǎng)參考價(jià)0.55~0.6元
博巨興 兼容版153 市場(chǎng)參考價(jià)0.45~0.55元
麥肯、佑華等公司性能相當(dāng)型號(hào) 市場(chǎng)參考價(jià) 0.6~0.7元

在讓我們來(lái)看一下這款單片機(jī)的一些性能參數(shù)：
內(nèi)置2個(gè)FPPA處理單元
1k Word OTP 程序存儲(chǔ)器
64 Bytes RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
包含跳轉(zhuǎn)指令在內(nèi)的絕大多數(shù)指令為單周期指令
支持位操作
支持硬件延時(shí)和等待指令 *注1 *注2
13條雙向IO口+1條輸入口
3通道8位A/D轉(zhuǎn)換器
IO支持VDD/2電壓驅(qū)動(dòng)LCD
內(nèi)部低速RC、內(nèi)部高速RC、外部振蕩器、外部RC、外部時(shí)鐘可選
休眠電流<1uA
工作電壓 2.5~5.5V
工作溫度 -40~105攝氏度

（*注1：該單片機(jī)支持delay 100指令，該指令為延時(shí)等待100+1個(gè)周期）
（*注2：該單片機(jī)支持wait1 pa.0指令，該指令為當(dāng)pa.0為高時(shí)才執(zhí)行下一條指令）

以我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在市面上的單片機(jī)，如果想找出一款支持PWM、ADC、UART中任意一種功能的型號(hào)，價(jià)格一般都超過(guò)人民幣1塊錢(qián)，而且一般都只支持其中的一到兩種，除非是價(jià)格達(dá)到2~3元的型號(hào)。而如果選用前面列舉參數(shù)的單片機(jī)，本身硬件已經(jīng)直接支持ADC，而且還可以通過(guò)軟件在不影響主程序的前提下實(shí)現(xiàn)高速PWM和UART功能。

上圖為該雙核單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)架示意圖，從圖可見(jiàn)該單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)核，分別為FPP0和FPP1，每個(gè)核自己有獨(dú)立的程序指針（PC）、堆棧指針（SP）、累加器（ACC）和狀態(tài)寄存器（CF）。設(shè)計(jì)原理并不復(fù)雜，是讓這兩個(gè)核共享系統(tǒng)時(shí)鐘，第一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期執(zhí)行FPP0程序，第二個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期執(zhí)行FPP1程序，依次間隔往復(fù)，這樣就可以讓兩個(gè)核各自運(yùn)行自己的程序。

兩個(gè)核都可以訪問(wèn)控制RAM和特殊功能寄存器，因?yàn)樵谝粋€(gè)系統(tǒng)周期內(nèi)只有一個(gè)核在工作，所以不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)核同時(shí)寫(xiě)某個(gè)RAM或寄存器的狀況。為了讓大家更清晰地理解這個(gè)雙核單片機(jī)的工作機(jī)理，下面我以問(wèn)答的方式對(duì)部分特性進(jìn)行說(shuō)明。

1.兩個(gè)核的程序放在什么地方？如何執(zhí)行？
樣例代碼：
地址 指令
0x000 goto main0
0x001 goto main1
...
main0:
...
main1:
...
回答：?jiǎn)纹瑱C(jī)上電后FPP0的程序指針指向0x000，F(xiàn)PP1的程序指針指向0x001，但是單片機(jī)系統(tǒng)只啟動(dòng)FPP0，F(xiàn)PP0跳轉(zhuǎn)到main0開(kāi)始執(zhí)行該位置的代碼，F(xiàn)PP1需要在main0代碼設(shè)置相應(yīng)控制寄存器位才能啟動(dòng)。
系統(tǒng)上電只啟動(dòng)FPP0是為了便于程序統(tǒng)一初始化各特殊功能寄存器，如果在FPP0和FPP1中都分別進(jìn)行初始化，很有可能造成系統(tǒng)配置混亂。

2.如果我在main1中使用跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)到main0中，會(huì)有什么后果？
goto main0
goto main1
...
main0:
...
main0_loop:
...
goto main0_loop
...
main1:
...
goto main0 //***這里跳轉(zhuǎn)到main0中***//
...
回答：編譯器會(huì)報(bào)警出錯(cuò)，所以后果就是代碼錯(cuò)誤無(wú)法通過(guò)編譯，需要?jiǎng)h除該代碼。

3.會(huì)不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)核同時(shí)寫(xiě)某個(gè)RAM變量而導(dǎo)致寫(xiě)失敗的情況？
回答：每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期只有一個(gè)核會(huì)工作，所以不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)核在同一時(shí)刻寫(xiě)同一地址的情況。

4.既然FPP1需要FPP0的程序來(lái)啟動(dòng)，那不啟動(dòng)FPP1時(shí)是不是FPP0運(yùn)行速度會(huì)增快一倍呢？
回答：?jiǎn)?dòng)FPP1與不啟動(dòng)FPP1不影響FPP0的運(yùn)行速度，F(xiàn)PP0的速度總是系統(tǒng)時(shí)鐘的一半，這個(gè)是由系統(tǒng)硬件自動(dòng)進(jìn)行分配的，不啟動(dòng)FPP1的影響是在屬于FPP1的那一半時(shí)間單片機(jī)沒(méi)有執(zhí)行代碼。