2.7.处理器速度方面的考虑
主要考虑几个细节问题:
1)处理器速度与处理器时钟之间的关系
例:单片机8031为例,由该处理器可以适应12MHz频率的输入时钟,因此就可以认为它是一个速度为12MHz的处理器了吗?不是,实际上,由于该处理器内部逻辑电路执行每条指令需要多种不同频率的时钟脉冲,因此该处理器内部时钟电路要对输入的12MHz时钟12分频处理;最终为处理器提供的只是 1MHz主频。
有的时候,80MHz主频的处理器(80MHz输入时钟,80MHz执行速度)要比200MHz主频的处理器(200MHz输入时钟,50MHz执行速度)执行速度要快得多。
2)处理器指令系统
如果不需要执行复杂数学运算的应用,那么RISC指令集的处理器要快;如果执行比较复杂的操作,则CISC指令集的处理器速度要更快。
3)芯片结构体系
现在有的芯片是将多个不同功能的核封装到一个芯片IC中,定制某种特定的功能,比如DSP,其中包括用于实现数字解码、乘法运算的硬件乘法器和移相器等;然而,这类处理器也由其自身局限,往往在执行某些普通操作之前必须要使用额外的指令来把RAM中的数据放入内部寄存器,相比之下,一般处理器只允许对 RAM中的数据进行直接访问。
2.8.只读存储器(ROM)的选择
多数工程项目在其开发阶段一般使用可擦写可编程只读存储器(EPROM)或快速存储器(Flash Memory);这类可擦写可重复写入存储器的主要优点是可多次使用。一旦产品研制完毕,就可以用一次写入设备(OTP)来取代EPROM存储器,一次性写入器件的外观与封装几乎与EPROM完全一样,惟一不同之处就是其表面没有擦出窗口,并且价格要比EPROM低很多。
但是,另外一种情况,如果该产品今后需要升级固件,或在线编程,那么我们还是应该选择可擦写可编程的存储器。
还有一种是非易失的存储器,例如制造一台电视机,就有可能需要该设备具有记忆上次观看最后一个频道的功能,即使在切断电源后,该频道信息也不会丢失。
总结:所以,根据不同的产品选择不同的存储器也是一门很讲究的学问。
2.9.电源的要求
在某些设计中方案中,电源根本不存在问题,对电源唯一的要求就是可以为电路正常供电;实际上,选择电源主要要考虑三个方面的问题:
1)要注意设计方案中是否对电源的供电方式有所限制,例如,是否像大多数家用电器那样需要使用屋内墙上的电源插座供电,或是是使用USB接口供电
2)看系统是否需要使用电池供电方式,如果这样,我们就要考虑选择那种对驱动电流要求不高的处理器,然后再为其选择合适的电池。
3)休眠电流:许多微处理器都支持低功率运行模式,在这种模式下,系统的CPU处理器将处于休眠状态,同时所有外部设备的电源供电都被暂时切断,以便减少系统的电能消耗;某些微处理器在这种方式下需要的维持电流极小,但也有一些微处理器在这种方式下并不能节省多少功率;不管怎样,我们都要对系统在节点模式下的工作时间有一个估测,以便对具体情况选择使用的电池。
总之,无论哪种情况,我们都要对系统需要的供电总功率做到心中有数。
2.10.设备工作环境的要求
环境要求主要内容是考虑温度,湿度等;如果系统必须在温度范围较大的环境下运行,诸如用于军事设备或汽车的控制系统,那么处理器可选择的范围就要小得多;
并且由于大范围温度变化的设备通常比较昂贵,因此在设计过程中就不能再根据一般工业级器件的价格来制定预算。
2.11.使用周期成本
如果我们的产品是stm32神舟开发板,在一般情况下,可以不必考虑在用户现场对stm32神舟开发板程序进行修改的问题,也不用为是否可以得到设备备件而着急,这是因为stm32神舟开发板是一种学习型的消费产品,仅仅只是一款开发板而已。
换句话说,如果我们的产品是价值几万块的工业设备并且需要常年不断地运行,那么我们在产品设计过程中就必须从长计议了:
a.首先,我们需要选择一种处理器或存储体系结构都可以升级的器件
b.考虑到程序升级的可能,我们还要选择较大容量的内存
c.最后要注意的则是所选处理器是否可以长期供货,这一点的重要性远远大于处理器的价格
除了上面的考虑之外,使用周期成本也是在设计之初要考虑的因素。总的来说,生产的部件越多,则可以接受的前期开发成本也就越大。如果产品是mp3,我们可能会选择一个低价微处理器,同时投入一大笔钱来开发控制mp3的软件。
但如果我们的产品是价格昂贵的工业用设备,那么在产品的使用期内,该设备的销售量将只有几百台,毫无疑问,开发这种产品最重要的就是降低开发成本(降低开发成本而不是硬件成本!!!);除此之外,工业产品的成本也不像家用电器或消费电子产品那么敏感。综上所述,开发工业产品当然要选择一种便于进行开发并且有助于缩短开发过程的处理器。
2.12.处理器相关资料是否丰富
如果该款处理器在市场上已经用得很广了,那么我们可以获取更多的相关资料,观察人家的产品是如何使用处理器的,也能在网络上找到不少的相关的设计资料以及相关技术主题,这样就进一步降低了技术门槛,确保了使用该处理器做产品可行性,减低了风险;例如STM32神舟IV号开发板就有针对该板子有个700多页的手册文档,如果我们选择STM32芯片来开发产品的话,借助详细资料开发起来就轻松了,达到事半功倍的效果。
反之,如果是厂商全新推出的处理器,因为市场上还没有可以借鉴的产品,我们就只能从全英文的芯片手册开始阅读,了解这款芯片,这样开发周期不仅变长,而且不可预知的风险也很大。
3.开发成本的预测和估计
大多数项目或产品都有专人负责预测整个过程的开发成本,对于任何项目来说,其开发成本主要包括人力和材料开销。
预测开发成本在很大程度上需要根据经验,这也是为什么大型公司一般指定有经验的高级工程师来完成这一任务的原因,除了人力和材料的开销之外,总结下来,还有以下的开销:
1)人力成本(开发人员、管理人员、销售人员、其他行政等辅助人员)的开销
2)材料(硬件物料和损耗,有时候需要投几次PCB版才把产品稳定下来)的开销
3)开发系统和开发工具软件的开销
对于整个项目来说,上述的开销将直接可能导致产品成本增加,其中人力成本最为关键,尤其是在中国。
4.产品开发设计文档(需要包括硬件和软件两个方面)
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