如何正确选择ARM控制器和操作系统

 

图1：几种MCU内核对于同一测试代码所需闪存大小比较。

很多单片机应用开发工程师都有使用8或16位MCU器件的经历，可以说8位器件在中国仍是很多开发者的“最爱”，原因之一就是它们的低价和易用性。不过32位的大潮已经袭来，当低价和易用性也成为32位MCU的特性，一场替代革命由此拉开序幕。王朋朋分析了这其中的推动因素：1、如今新应用增加了新的功能和新的特性，因而需要集成更多的I/O口和外设；2、代码增大需要更多的存储器（或者说更高的存储器利用率）；3、低端ARM芯片与中端16位和高端8位MCU的价格相当，并且仍不断下降；4、ARM使用统一的开发工具，购买和使用都很方便。对于第二点，王朋朋解释说，对于同一代码，ARM的RISC特性又使其所需的闪存空间与常用的8位MCU—8051相比要低的多，与其他8位MCU内核相差无几。（如图1）

也许有人会争辩道，8或16位MCU也在集成越来越多的功能和外围电路，以巩固自己的市场地位。笔者看来，撇开替代问题不谈，ARM内核的更高性能已经受到越来越多“较复杂”应用开发者的青睐，而且越来越多的半导体厂商推出了基于这一内核的芯片开发平台，因而演讲者所总结的以下一些经验非常值得借鉴：

图2：嵌入式实时操作系统选择举例。

1． ARM≠RTOS。开发项目采用ARM控制器后是否一定需要RTOS完全取决于该项目的复杂度。项目存在以下几种情况就需要考虑使用RTOS：并行的功能模块比较多；定时处理的功能比较多；程序的执行需要判断很多的条件参数或资源；需要规划代码的优先顺序；要保证多个模块的执行时间。

2． RTOS的选择。首先考虑RTOS的性能，如内核实时性、任务切换时间/调度机制和优先级数、中断响应时间；其次是软件组件和设备驱动程序的完备程度、开发工具易用性、移植性、标准兼容性等。再者就是要考虑技术支持力度、操作系统发送形式（源代码抑或二进制代码）、许可证发送形式等等。

她建议，对于源代码开放(uC/OSII、uLinux等)和商业软件（OSE、VxWorks）两个RTOS阵营，可分别针对不同的应用进行选择。（如图2）

3． 至于如何选择ARM控制器，所有用于评估8、16位架构的原则这时也同样适用，无外乎价格、内存（片上闪存/SRAM大小）、功能（片上外设是否满足系统要求、是否有升级空间）、功耗（如可选的省电模式）以及性能（速度、效率等）的考虑。