如何选择嵌入式处理器及其电源管理解决方案.docx

PAGE 1 PAGE 1 如何选择嵌入式处理器及其电源管理解决方案 在任何嵌入式掌握应用中，全部数据处理的部件是微掌握器、微处理器或FPGA。要满意众多终端设备对存储、功耗、系统电路板大小以及成本等的要求，这些器件的架构都要求具备高度的掌握、连接和平安特性。然而，这些数据处理部件需要先进的电源管理系统以及很多开关和线性降压(LDO)稳压器供应强大的支持，因此对系统设计师而言一个重要的问题就是选择电源管理架构。本文将争论如何克服各种嵌入式系统目前面临的电源管理挑战，并演示数字设计工程师如何利用在线嵌入式开发网站来帮助决策，以更加从容地为大量嵌入式掌握器和处理器遴选合适的电源管理和信号路径产品。 目前的电源管理设计挑战  当前的高效率开关和线性稳压器可以供应较大的输出电流、较宽的输出电压范围和较高的频率，不仅不需要使用外部补偿电路，而且允许使用更小的外部无源器件。用的无源器件越小越少，所需的电路板面积也就越小，材料成本也就越低。更低的Rdson特性意味着更低的传导损失和更高DC/DC转换效率,协作断电模式时很低的静态电流，终将形成更智能的高能效电源管理系统PowerWise，进而支持目前很多嵌入式掌握器/处理器产品业已具备的的节能技术。  系统设计师面临的众多挑战之一是：确保设计的方案能够性通过、所用的电源可以具备肯定的“弹性”，足以支持今后系统的升级，而无需对电路板作重大的改动。处理任何终设备中的电源、地和辐射噪声耦合问题以及电路板屏蔽问题都决非易事，很多数字设计师通常把这里问题视为“魔匣”。由此可以理解为何当前的大量电源设计都是直接去“拷贝、粘贴和复用”已被证明可用的从前设计。通常认为，需要折中考虑输入/输出电压范围和负载电流。当电源和掌握器/处理器/FPGA之间的压差很大时，选用开关稳压器，由于它们的效率高，适合用于给处理内核和I/O供电。当输入输出电压差较小时，线性稳压器的效率更优，特殊是在要求极低噪声和纹波电压时。图1对设计工程师在选择电源管理方案时要考虑的关键设计因素和系统要求作了总结。   图1：进行嵌入式系统电源管理设计时需要考虑的因素和系统要求。 利用Web资源帮助设计嵌入式系统的电源管理解决方案  直到20世纪90年月末期，印刷版的产品选择器指南始终都是系统设计工程师获得具体产品信息的。当时他们面临的挑战是通过比较多种产品、芯片规格和电子参数来查找“合适的”嵌入式掌握器或处理器，而不考虑电源管理的要求。幸运的是，随着时间的推移，我们已经能够脱离那种繁重的工作，可以采纳智能在线“搜寻和比较”工具来完成相同的工作。  随着市场上大量嵌入式微掌握器和处理器的消失，设计师在为特定的终端应用选择解决方案时也面临很大的困难。不管制造商声称可以供应多高的MIPS和Drystones，对处理内核周边的外部要求始终存在争辩。调查表明，查找能够兼容开发试验室在用开发工具的合适微掌握器/处理器需要花费很多时间。  嵌入式开发者网站可以关心设计工程师尽可能快速高效地开发可用的嵌入式解决方案。不怜悯形和不同用户一般需要不同的搜寻选项，而经过适当设定的嵌入式开发者的“搜寻与比较”引擎可以满意各种需求。例如，终目标是纯处理性能，那么网站允许用户依据众多的行业标准对CPU的Dhrystone性能进行交叉比较。获得在全部主处理器的衍生产品之间或在32/64位和6/16位处理器子集中进行搜寻的力量是简单的，但关键在于它能缩小掌握器、处理器、FPGA的搜寻范围，从而只需很少几次点击就能完全匹配设计要求。搜寻菜单的任意组合均能构成有效的搜寻，可以先选择重要的片上特性(如以太网、CAN、A/D等)，在不久前还增加了额外的重要参数，如定时器、闪存大小以及速度等级。一旦搜寻完成，就可以用比较特性查看下一层细节，然后就能对众多的掌握器/处理器/FPGA逐项进行比较。  当这一步完成后，接下来就是关注外部模拟和混合信号器件，它们也是整体系统的必要组成部分。这里，美国国家半导体推举了一些有用的电源管理和信号路径产品。当这些产品确定好后，一步就是点击对应的制造商产品网页和相关的软硬件开发工具，同时可对美国国家半导体导体的模拟产品进行在线设计和原型分析。  在对嵌入式解决方案做出选择后，系统会推举一些美国国家半导体的产品作为推举的电源管理或信号路径配属解决方案。然而，假如设计工程师要求更多的设计细节或其它可选项，也可以通过美国国家半导体的WEBENCH在线仿真工具进行设计、优化和创建其它设计。在嵌入式开发者主页上的WEBENCH条上点击鼠标也  实现相同的功能，它可关心设计工程师进行如下工作：  1. 进行选择：a.输入设计要求，