مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

[طراح]

با وجود اینکه خانواده 8 بیتی XMEGA با ARMهای 32 بیتی سری LPC2000 از دو گروه کاملا متفاوت هستند و مقایسه آنها ممکن است در بدو امر چندان صحیح به نظر نرسد، اما از آنجا که ممکن است در انجام بسیاری از پروژه های صنعتی، 8 یا 32 بیتی بودن این خانواده ها چندان مهم نباشد و امکاناتی مانند وسایل جانبی داخلی اهمیت خاص خود را داشته باشند، بنابراین در این تاپیک به مقایسه اجمالی در مورد این دو خانواده پرداخته خواهد شد تا دوستان بتوانند فارغ از تعصبات غیر علمی به انتخاب درست دست بزنند و هر ابزاری را در جای مناسب خود بکار گیرند. در این مقایسه دو شماره موجود و پرکاربرد LPC2378 و LPC2142 به عنوان مبنا در نظر گرفته خواهند شد.

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

معماری 32 بیتی و 8 بیتی:

میکروکنترلرهای سری LPC2000 دارای معماری 32 بیتی و خانواده XMEGA دارای معماری 8 بیتی هستند. این بدان معنی است که انجام عملیات در گروه اول بصورت توام روی 32 بیت و در گروه دوم روی 8 بیت مقدور است( به غیر از بعضی دستورات خاص در XMEGA که روی 16 بیت بصورت توام عمل می کنند). بنابراین اگر نوع کاربرد مورد نظر بگونه ای باشد که نیاز به محاسبات و Data با ظرفیت 32 بیت را داشته باشد، بصورت طبیعی گزینه مورد انتخاب سری LPC2000 است. البته در یک معماری 8 بیتی هم می توان عملیات 32 بیتی یا بیشتر را انجام داد. اما اینکار نیاز به اجرای دستورالعمل های بیشتری دارد که موجب پائین آمدن راندمان اجرای نرم افزار می شود. اما از طرف دیگر برای انجام طیف گسترده ای از کاربردها، لزوما معماری 32 بیتی مورد نیاز نیست و حتی در مواردی به عنوان یک عامل کند کننده، برای انجام هدف مورد نظر عمل می کند. در چنین شرایطی باید به سایر جنبه های مقایسه دو خانواده توجه کرد و بر اساس این معیارها، به انتخاب درست مبادرت نمود.

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

سرعت:

قضاوت در مورد سرعت یک میکروکنترلر موضوع بسیار فنی و پیچیده ای است که به عوامل و پارامترهای متعددی بستگی دارد. فرکانس کلاک، نوع معماری، توانمندی و غنای دستورالعمل ها و تنوع وسایل جانبی داخلی از جمله عوامل مهم در انجام سریع تر یک Taskبه خصوص هستند. از نظر فرکانس کلاک بین 60 تا 72 مگاهرتز(بسته به شماره قطعه) حداکثر فرکانس در سری LPC2000 است(به غیر از یک مورد که 75 مگاهرتز است). این در حالی است که حداکثر فرکانس Flash برابر 20 مگاهرتز است و برای رسیدن به سرعت های بالاتر باید از تمهیداتی مانند استفاده از واحد MAM استفاده شود. برای XMEGA حداکثر کلاک استاندارد 32 مگاهرتز است که در عمل تا مرز 64 مگاهرتز هم تست شده است. از طرف دیگر به دلیل 32 بیتی بودن معماری LPC2000 برای انجام عملیاتی که بیش از 8 بیت باشند، تعداد دستورات کمتری باید اجرا شود تا هدف مورد نظر تامین شوند. بنابراین از نظر بالاتر بودن فرکانس کلاک و انجام محاسبات 32 بیتی، سرعت خانواده LPC2000 از XMEGA فراتر است و این مسئله در اجرای کدهای دستورالعمل برقرار است.
اما در ارزیابی سرعت انجام یک Task( نه سرعت اجرای یک کد) به غیر از فرکانس کلاک، عوامل مهم دیگری هم دیگری هم موثرند که ممکن است در بعضی شرایط بسیار مهم تر از فرکانس کلاک باشند. از جمله این موارد سخت افزارهای جانبی هستند که در کنار CPU قرار می گیرند و نیاز به اجرای کدهای دستورالعمل را برای انجام یک Task سخت افزاری برطرف می کنند. از این نظر در چندین مورد اولویت با LPC2000 و در موارد متعددی هم اولویت با خانواده XMEGA است. به عنوان یک مثال، انجام یک عملیات رمزنگاری AES به دلیل وجود واحد سخت افزاری در XMEGA می تواند با سرعت بسیار بیشتری نسبت به LPC2000 انجام شود. یا در نقطه مقابل وجود امکان ارتباط USB در LPC2000 است که بصورت سخت افزاری پشتیبانی می شود.
یکی از ویژگیهای XMEGA در بحث سرعت، وجود Event System است که نیاز به اجرای دستورالعمل را توسط CPU برای انجام بعضی امور بر طرف می کند و سرعت موثر اجرای یک Task را فارغ از بحث کلاک بالا می برد. زیرا در هنگام استفاده از این امکان اصولا لازم نیست دستورالعملی اجرا شود که سرعت اجرای آن مهم باشد.
این بحث را می توان اینطور خلاصه کرد که به لحاظ فرکانس کلاک و 32 بیتی بودن و برخی سخت افزارهای جانبی، اولویت سرعت با LPC2000 است، اما به دلیل امکانات خاص سخت افزاری در XMEGA در موارد زیادی هم انجام یک Task می تواند سریعتر از LPC2000 صورت بپذیرد که این امر در مقایسه امکانات سخت افزاری دو خانواده تا حد زیادی روشن خواهد شد.

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

آرایش پایه ها و سهولت طراحی PCB:

قبل از وارد شدن به جرئیات بیشتر در مورد سخت افزار دو خانواده، به یک مورد جانبی و خاص اشاره می شود که می تواند نقش تعیین کننده ای برای برخی دوستان داشته باشد. علیرغم اینکه هر دو گروه XMEGA و LPC2000 بصورت SMD وجود دارند، اما آرایش پایه ها در دو خانواده به کلی متفاوت است، به گونه ای که برای طراحی مدارچاپی به دو نتیجه کاملا متفاوت منجر می شود. از جنبه طراحی مدارچاپی، مزیت واضح خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000 در این است که پورت های این میکروکنترلر بصورت کاملا مرتب و در کنار هم قرار گرفته اند. به این دلیل به راحتی می توان با یک مدارچاپی کوچکتر و در بسیاری از موارد یکرو، به هدف توزیع پورت ها رسید و نیاز به طراحی مدار چاپی بصورت دو لایه یا بیشتر در خیلی از موارد مرتفع می شود. اما در نقطه مقابل در خانواده LPC2000 به دلیل قرار گرفتن پورت های میکروکنترلر بصورت کاملا نامرتب، امکان طراحی فیبر مدارچاپی بصورت یکرو بسیار مشکل تر می شود و نیاز به طراحی مدارچاپی بصورت دو لایه یا بیشتر به شدت افزایش می یابد. البته این مسئله ممکن است در بسیاری از موارد اهمیتی نداشته باشد. اما کاربردهایی هم وجود دارد که یک لایه بودن و کوچکتر و کم هزینه تر بودن مدار چاپی به دلایل مختلف اهمیت پیدا می کند، و به همین دلیل به این جنبه از تفاوت دو خانواده اشاره شد.

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

حافظه:

در اینجا اشاره به این نکته لازم است که مطابق آخرین متون منتشر شده NXP، منظور از خانواده LPC2000 سری های LPC21xx تا LPC24xx می باشد.در بررسی حافظه های دو خانواده موارد زیر قابل مشاهده است:

الف- flash: در خانواده LPC2000 که هر دستورالعمل 32 بیت را در Flash اشغال می کند(16 بیت برای مد Thumb) بین 8 تا 512 کیلوبایت Flash وجود دارد. بطور مشخص در LPC2142 مقدار 64 کیلوبایت و در LPC2378 مقدار 512 کیلوبایت Flash وجود دارد.در خانواده XMEGA هم که اکثر دستورات آن 16 بیت را اشغال می کنند، از 16 تا 384 کیلو بایت Flash وجود دارد.

ب- Ram: در خانواده LPC2000 که معماری 32 بیتی دارد و به Ram بیشتری نیاز دارد، بین 2 تا 98 کیلوبایت Ram وجود دارد. در XMEGA هم با معماری 8 بیتی و نیاز به Ram کمتر این حافظه در محدوده 2 تا 32 کیلوبایت است .

ج- EEPROM: در خانواده XMEGA بین 1 تا 4 کیلوبایت EEPROM وجود دارد. در خانواده LPC2000 اصولا EEPROM وجود ندارد.

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

سخت افزارهای جانبی LPC2000 که در XMEGA وجود ندارند:

مجموعه ای از سخت افزارهای جانبی بسیار مهم در برخی شماره های خانواده LPC2000 وجود دارند به عنوان یکی از اصلی ترین نقاط قوت این خانواده محسوب می شوند.

USB 2.0 (Full speed)
Ethernet MAC
CAN controller
XGA LCD controller
SD/MMC card interface
I2S(Inter Ic Sound) interface
SSP controller

تمام این سخت افزارها بصورت توام در همه شماره ها وجود ندارند و در شماره های خاصی مانند LPC2478 (با 208 پین) تعبیه شده اند. بطور خاص در شماره های LPC2142/48 فقط سخت افزار USB و SSP وجود دارد و در LPC2368/78 همه امکانات به غیر از کنترل کننده LCD وجود دارد.
در کاربردهایی که وجود چنین امکاناتی بصورت داخلی در میکروکنترلر الزامی باشد، خانواده LPC2000 از دیدگاه دارا بودن این گروه از سخت افزارها نسبت به XMEGA برتری کامل دارد و اضافه کردن برخی از این امکانات به XMEGA، مستلزم استفاده از چیپ های خارجی در کنار میکروکنترلر است.

پی نوشت:
در شماره های جدید XMEGA امکان ارتباط USB و نوعی LCD Controller هم فراهم شده است.

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

سخت افزارهای جانبی XMEGA که در LPC2000 وجود ندارند:

XMEGA هم مجهز ساخت افزار هایی است که در خانواده LPC2000 وجود ندارد و بصورت خلاصه به آن اشاره می شود:

- مقایسه کننده آنالوگ
- Crypto Engines (رمزنگاری AES و DES)
- واحد QDEC برای اتصال 3 محور Shaft Encoder
- واحد AWEX برای کاربردهای کنترل موتور و سوئیچنگ
- Hi-Res
EEPROM-
- Event system (که به عنوان سخت افزار جانبی (Peripheral) محسوب نمی شود و در واقع سیستم ارتباط بین برخی سخت افزار های جانبی بدون استفاده از وقفه است)

سخت افزار های مشترک(1):

TIMER تعداد حداکثر 4 تایمر 32 بیتی در LPC2000 و 8 تایمر 16 بیتی در XMEGA وجود دارد که در XMEGA هر دو تایمر 16 بیتی می توانند بصورت یک تایمر 32 بیتی هم عمل کنند.
ADC در LPC2000 حداکثر 16 ورودی آنالوگ ( 8 ورودی برای LPC2378 و LPC2478) با دقت تبدیل 10 بیت و سرعت نمونه برداری 0.4MSPS وجود دارد.
در XMEGA حداکثر 16 ورودی آنالوگ با دقت تبدیل 12 بیت و سرعت نمونه برداری 2MSPS (دو میلیون نمونه در ثانیه) وجود دارد.

[فرشاد اکرمی]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

با تشکر از شما به خاطر معرفی امکانات این میکرو
آخرین پستی که زدید ،آ در مورد سخت افزارهای جانبی XMEGA ، این گزینه هایی که شما ذکر کردید ،
بیشتر شبیه اینه که یک پردازنده واسه ساخت روبوت درست کردند !
چون با امکاناتی که داره میشه یک روبوت ساده رو به تنهایی کنترل کرد . (برداشت من که اینه ! )
علت اصلی که به فکر این موضوع افتادم ، سوالی بود که ذهنم رو به خودش مشغول کرده بود ، اونم علت اصلی تولید یک میکروی 8 بیتی جدید تو زمانی که همه جا 32 بیتی داره کم کم استفادش بیشتر میشه .
در صورتی که اطلاع دارید ، میشه از سیاستها و اهداف تولید این میکرو توسط اتمل هم توضیحاتی بدید .

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

سوالی بود که ذهنم رو به خودش مشغول کرده بود ، اونم علت اصلی تولید یک میکروی 8 بیتی جدید تو زمانی که همه جا 32 بیتی داره کم کم استفادش بیشتر میشه .
در صورتی که اطلاع دارید ، میشه از سیاستها و اهداف تولید این میکرو توسط اتمل هم توضیحاتی بدید .

در مقاله مفید زیر ( که برای ترجمه و چاپ در مجله سایت نیز مناسب است) به سوال شما بصورت کلی پاسخ داده شده است:

http://www.electronicsweekly.com/Art...ontrollers.htm

بطور خلاصه نویسنده این مقاله (که مدیر بازاریابی Silicon Labs است) بیان می کند که به دلایل مختلف میکروکنترلرهای 32 بیتی نتوانسته اند جای نوع 8 بیتی را بگیرند:
1- هزینه پیاده سازی یک هدف در صورتی که با خانواده 8 بیتی قابل انجام باشد، به جهات مختلف کمتر از خانواده 32 بیتی است.
2- حجم کد تولید شده در یک معماری 32 بیتی برای انجام عملیاتی که با معماری 8 بیتی قابل انجام است به دلیل بزرگتر بودن طول دستورالعمل ها، بیشتر است. به همین ترتیب از نظر Ram هم نیاز بیشتری وجود دارد.
3- مصرف توان در معماری 32 بیتی در شرایط مساوی نسبت به معماری 8 بیتی بیشتر است( به دلیل فعال بودن نیمه هادی های بیشتر).
4- تولید کنندگان خانواده های 8 بیتی نوآوری هایی را در محصولات خود عرضه کرده اند که در بسیاری مواقع از خانواده های 32 بیتی پیشی گرفته اند( مانند همین امکاناتی که در XMEGA هست و در بسیاری موارد پیشرفته تر از رقبای 32 بیتی است).
5- سادگی و سهولت استفاده از خانواده های 8 بیتی برای کاربران بیشتر است.
6- نیاز بازار که به دلایل مختلف خواستار خانواده 8 بیتی هستند.
این مقاله در سال 2009 نوشته شده است.

[mosob2]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

علت اصلی که به فکر این موضوع افتادم ، سوالی بود که ذهنم رو به خودش مشغول کرده بود ، اونم علت اصلی تولید یک میکروی 8 بیتی جدید تو زمانی که همه جا 32 بیتی داره کم کم استفادش بیشتر میشه .

حقیقتش نمیخواستم بین پست های خوبتون سوالی بپرسم ولی چون جناب اکرمی پرسیدن میگم:
من خودم با xmega بخاطر کم مصرف بودنش آشنا شدم و در بین میکروهای دیگه و Arm ها یک تحقیقی کردم و دیدم Xmega از نظر توان مصرف برای دستگاه های پرتابل در رده خوبی قرار داره و میخواستم ببینم آیا این درسته؟
نمیخوام بگم xmega خوبه یا بده یا مثلاً arm خوبه یا بده!! چون بنظرم این اشتباه هستش و هر میکرویی معایب و مزایای خاص خودش رو داره که باید در جای مناسبش استفاده بشه ولی میخوام بدونم در بین arm یا دیگر میکروهای 8 یا 16 بیتی میکرویی هست که از نظر مصرف بشه با xmega مقایسه کرد؟ (در سرعت های مشابه یا فرکانس های برابر و در حالت کار و sleep یا Power Down یا ....)

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

میخوام بدونم در بین arm یا دیگر میکروهای 8 یا 16 بیتی میکرویی هست که از نظر مصرف بشه با xmega مقایسه کرد؟ (در سرعت های مشابه یا فرکانس های برابر و در حالت کار و sleep یا Power Down یا ....)

پاسخ به سوال شما مستلزم دسترسی به یک مقایسه جامع بین مصرف توان میکروکنترلرهای مختلف است که در این مورد بررسی می کنم و در صورت رسیدن به یک جواب قابل قبول به اطلاع شما می رسانم.

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

پاسخ به سوال شما مستلزم دسترسی به یک مقایسه جامع بین مصرف توان میکروکنترلرهای مختلف است که در این مورد بررسی می کنم و در صورت رسیدن به یک جواب قابل قبول به اطلاع شما می رسانم.

Atmel و Renesas در دو لینک زیر از محصولات خود به عنوان The world's most efficient 32-bit MCU و The World's Most Efficient 32-bit Microcontroller یاد کرده اند:

http://www.atmel.com/newsletter/product_enews/V10I6.asp

http://am.renesas.com/company_info/news_and_events/press_releases/press_release20100302.jsp

در صفحه اول سایت Atmel هم عبارت زیر در بالای صفحه مشاهده می شود:
َAtmel UC3L Still the world's most efficient MCU

[رضا سپاس یار]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

سلام،

متاسفانه تا زمانی که یک Benchmark بیطرفانه انجام نشده باشه نمیشه زیاد رو تبلیغات سازنده ها حساب کرد. مثلاً NXP دیروز سری جدید LPC1100L (با هسته ی Cortex M0) رو معرفی کرده که ادعا می کنه کم مصرفترین و Efficient ترین میکروکنترلر 32، 16 و 8 بیتی است:
http://ics.nxp.com/products/lpc1000/lpc1100

البته تو سایت ARM هم یه توضیحاتی هست که موید ادعای فوق است (اساساً در مورد معماری Cortex(
http://www.arm.com/products/processors/cortex-m/cortex-m3.php
روی تب Moving from 8/16 bit کلیک کنید.

[طراح]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

سخت افزار های مشترک(2):

DAC در LPC2000 یک خروجی آنالوگ با دقت 10 بیت و در XMEGA حداکثر 4 خروجی آنالوگ با دقت 12 بیت وجود دارد.

UART/USART در LPC2000 حداکثر 4 واحد UART و در XMEGA حداکثر 8 واحد USART وجود دارد.

SPI در LPC2000 حداکثر 2 واحد SPI و در XMEGA حداکثر 4 واحد SPI وجود دارد.

I2C در LPC2000 حداکثر 3 واحد I2C و در XMEGA حداکثر 4 واحد I2C وجود دارد.

[alishekarriz]

پاسخ : مقایسه مزایا و معایب خانواده XMEGA نسبت به سری LPC2000

سلام
در کمال بی سوادی و عدم اشراف به انواع میکروها وقتی مشخصات میکروهای فری اسکیل (free scale) رو میبینم به نظرم خیلی جلوتر از بقیه باشه

دوستان در ایران این ای سی موجود هست ؟
پروگرامرش چی ؟
برای من adc خیلی مهم هست و MMC و USB و LCD (دیگه چیزی نمیخوای!!)

کاش یه صفحه ای باشه این مدلها رو در جزئیات و دقت مقایسه کنه و نفوذ هر کدوم رو در صنایع و مجامع دانشگاهی خارج به تفکیک شرح بده

موفق هستیم موفقتر باشیم

K40 Sub-Family Data Sheet
Supports the following:
MK40N512VLL100, MK40N512V.L100
Features
• Operating Characteristics
– Voltage range: 1.71 to 3.6 V
– Flash write voltage range: 1.71 to 3.6 V
– Temperature range (ambient): -40 to 105°C
• Performance
– Up to 100 MHz ARM Cortex-M4 core with DSP
instructions delivering 1.25 Dhrystone MIPS per
MHz
• Memories and memory interfaces
– Up to 512 KB program flash memory on non-
FlexMemory devices
– Up to 128 KB RAM
– Serial programming interface (EzPort)
• Clocks
– 1 to 32 MHz crystal oscillator
– 32 kHz crystal oscillator
– Multi-purpose clock generator
• System peripherals
– 10 low-power modes to provide power optimization
based on application requirements
– Memory protection unit with multi-master
protection
– 16-channel DMA controller, supporting up to 64
request sources
– External watchdog monitor
– Software watchdog
– Low-leakage wakeup unit
• Security and integrity modules
– Hardware CRC module to support fast cyclic
redundancy checks
– Hardware random-number generator
– 128-bit unique identification (ID) number per chip
• Human-machine interface
– Segment LCD controller supporting up to 40
frontplanes and 8 backplanes, or 44 frontplanes and
4 backplanes
– Low-power hardware touch sensor interface (TSI)
– General-purpose input/output
• Analog modules
– 16-bit SAR ADC with PGA (x64)
– 12-bit DAC
– Analog comparator (CMP) containing a 6-bit DAC
and programmable reference input
– Voltage reference
• Timers
– Programmable delay block
– Eight-channel motor control/general purpose/PWM
timers
– Two-channel quadrature decoder/general purpose
timers
– Periodic interrupt timers
– 16-bit low-power timer
– Carrier modulator transmitter
– Real-time clock
• Communication interfaces
– USB full-/low-speed On-the-Go controller with on-
chip transceiver
– Controller Area Network (CAN) module
– SPI modules
– I2C modules
– UART modules
– Secure Digital host controller (SDHC)
– I2S