MPU知多少(一）

十年前，当我在大学里的时候，买过一块开发板，那是当时很流行的S3C2440开发板，当时的三十二位机还没有像如今一样普及，很多人都认为嵌入式系统今后的发展方向一定是ARM9+Linux。这个S3C2440开发板，它的核心处理器其实就是一块S3C2440A，是三星公司推出的16/32位精简指令集(RISC)微型处理器，它是基于ARM920T核心的MPU（可以称其为微处理器）。我重新搜索了一下其产品特性，如下：

1.2V内核供电，1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3V外部I/O供电，具备16KB的I-Cache和16KB DC Cache/MMU处理器

外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）

LCD控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT），提供1通道LCD专用DMA

4通道DMA并有外部请求引脚

3通道UART

2通道SPI

1通道IIC-BUS接口（多主支持）

1通道IIS-BUS音频编解码器接口

AC'97解码器接口

兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版

2端口USB主机/1端口USB设备（1.1版）

4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器

8通道10bit ADC和触摸屏接口

具有日历功能的RTC

相机接口（最大4096 X 4096像素的投入支持，2048X2048像素的投入，支持缩放）

130个通用I/O口和24通道外部中断源

具有普通，慢速，空闲和掉电模式

具有PLL片上时钟发生器

FBGA-289封装

最高稳定FCLK可达400MHz

这个性能的ARM9处理器，其实放到现在来看，依旧可以吊打一众MCU。

而反观现在，通用MPU的市场貌似没有预期发展的那么好，学习的热度也比不上火热的STM32。主要原因可能有以下几点：

（1）    MPU速度非常快，有的甚至能达到1GHz，而且绝大多数的MPU需要外部扩展DDR，因此对MPU的硬件设计要求很高。

（2）    MPU由于要外接大量外设，因此引脚非常多，封装常常以BGA为主，BGA布线的板子，哪怕不考虑信号完整性，你需要扇出MPU的引脚至少需要四层及以上，因此PCB的生产成本很高。

（3）    MPU有大量的资源需要去驱动和调度，因此离不开Bootloader和Linux的移植，因此软件开发难度大。

综上原因，很多做一些要求不高的嵌入式产品时，目前的32位单片机就足够了，而且还能极大的降低成本。

虽然现在的MPU学习已经远远没有S3C2440那时候来的这么热了，但是依旧有不少行业中大量地使用它。下面我们就来谈谈目前主流的MPU有哪些。

AM335x系列

AM335x 微处理器基于 ARMCortex-A8 处理器，在图像、图形处理、外设以及 EtherCAT 和 PROFIBUS 等工业接口选项方面得到了增强。

工业应用依旧是德州仪器的强项，因此AM335x系列的MPU广泛被应用于工业控制，电力，机器人等行业。AM335x系列MPU从高端过渡到低端，分别有AM3359、AM3358、AM3357、AM3356、AM3354等多款配置参数各不相同的处理器，满足不同行业客户的各种功能需求，达到性价比最优的微妙平衡。且系列处理器管脚PIN对PIN兼容，方便客户进行产品升级。除此之外，TI强大的电源支持，还为这个系列的芯片配套了完整的电源管理芯片。

德州仪器可能太过于执着于自身的DSP了，因此早期它对MPU市场并不伤心，直到后来三星的S3C2440和S3C6410大放异彩之际，它才后知后觉地推出了自己的MPU。由于上市时间比较晚，因此直接采用了ARM-Cortex A8内核，而TI终究是TI，最后还是凭借着自己过硬的实力，经住了市场的检验，成为MPU家族中的中流砥柱。

i.MX 6系列

i.MX 6 是飞思卡尔（现被NXP收购）应用处理器的一个最新系列，应用于汽车电子，多媒体，工业控制，电子支付，消费电子等诸多领域。该系列产品涵盖了Cortex-A9单核，Cortex-A9双核，Cortex-A9四核，Cortex-A9 + Cortex-M4异构双核，Cortex-A7单核等共计9种产品类型。i.MX 6系列中不同的产品类型，能够覆盖从高性能到低功耗的多种应用场景。整个系列软件具有兼容性，支持 Linux和Android。除了使用分立电源供电，i.MX 6系列产品还有与之配套的飞思卡尔电源管理芯片(PMIC)。

i.MX 6的低端芯片i.MX 6UltraLite采用单核ARM Cortex-A7，处理器主频528MHz，采用NEON技术加速多媒体和信号处理算法，具有浮点运算单元。广泛应用于物联网，电子支付，智能家居，能源管理等领域。

而i.MX的高端芯片i.MX 6QuadPlus系列可显著增强图形和存储器性能，并与广泛的i.MX 6处理器引脚兼容。此器件是四核Arm®Cortex®-A9平台，运行频率高达1.2 GHz*，带有1 MB L2缓存，先进图形，预取和解析引擎以及优化的64位DDR3或2通道、32位LPDDR2支持。这个系列的器件集成了FlexCAN、MLB总线、PCI Express®和SATA-2，具有卓越的连接性，同时集成了LVDS、MIPI显示器端口、MIPI摄像头端口和HDMI v1.4，是需要较高图形性能的先进的消费电子、汽车和工业多媒体应用的理想多核平台。之前接触过一家叫做QNX操作系统公司的人员，他告诉我，目前汽车的全液晶仪表盘，很多都使用i.MX6Q系列的高端MPU。除了i.MX6以外，NXP还有如i.MX7，i.MX8等更高端的MPU，这里就不说下去了。

STM32MP系列

STM32MP系列于2019年推出，是意法半导体迈入ARM MPU的开山之作。虽然来的有点晚，但是一上市便以极高的性价比惊艳全场。

作为能够支持轻松开发更广泛应用的通用微处理器产品线，STM32MP1系列基于单核或双核Cortex-A7与Cortex-M4组成的异构架构，加强了支持多应用和灵活应用的能力，可以随时实现最佳性能和功率数据。Cortex-A7内核提供对开源操作系统（Linux/Android）的支持，而Cortex-M4内核可以利用STM32 MCU生态系统。

说句简单点的，就是它即引入了ARM Cortex A系列芯片优秀的交互能力，又保留了ARM Cortex M4核心易于开发和快速编程的优点（这一点其实i.MX早就引入了）。虽然市面上目前也有类似架构的MPU，但是STM32MP15x却有着极高的性价比，100多即可轻松入手STM32MP157双核A7+M4内核的MPU，实属性价比之作。

单或双Cortex-A7内核专用于开源操作系统，而Cortex-M4内核则专用于实时和低功耗任务。

运行于800 MHz的双Cortex®-A7内核

32KB的L1指令缓存

32KB的L1数据缓存

256KB的Level 2缓存

运行于209MHz的Cortex®-M4内核

单精度浮点单元（FPU）

一套完整的数字信号处理器（DSP）指令

内存保护单元用于增强应用安全性

Cortex-M4内核得益于嵌入式SRAM（448 KB），可以运行完全确定的代码。例如，当前使用基于STM32Cube固件的STM32 MCU的客户可以透明地在Cortex-M4内核的448 KB大小SRAM上完全复用其代码，并添加运行在Cortex-A7内核上的Linux应用程序（例如HMI）。

为了满足广泛的应用需求，大多数外设可以被分配给Cortex-A7或Cortex-M4内核。

以上是三家老牌的半导体厂家推出的MPU，我们乐创客后面也会陆续去完善这些芯片的开发板和教程。除了以上三家老牌的半导体厂家以外，国产MPU也是市场的一支劲旅，我们下期再说。