就是任性！单片机也玩双核？——LPC4357-EVB开发板上手评测

拉肚肚 · 发表于 2016-3-8 20:03:50

本帖最后由拉肚肚于 2016-3-15 16:29 编辑

随着半导体工艺与技术的发展，双核处理器已经不是什么新奇的玩意，如今4核、8核处理器都在“漫天飞舞”，不过，说到单片机玩双核，这还是挺值得细细咀嚼的一件事。众所周知，处理器的性能不断地在飙升，如何做到性能与功耗的平衡，可谓是目前电子产业面临的重要挑战之一，尤其以移动设备领域为甚。ARM公司推出的big.LITTLE架构已经初步解决高性能多核处理器上的能耗平衡，而后随着苹果M7协处理器的问世，事件任务的处理的分配得到了进一步的细化，大事件靠主处理器、小事件靠协处理器，这种独创的技术思维不仅进一步让电子设备的续航大大提升，同时也使产品的整体性能得到有效提升。截止目前，这种方案已被众多厂商接受，国内著名的芯片商华为海思甚至已经将协处理器集成到自家的SoC中，成为高端电子产品的标配之一。

无独有偶，面对高性能处理器在这方面的突破，微控制器领域也毫不相让，NXP就在第一时间推出了全球首款采用ARM Cortex-M4和Cortex-M0处理器的非对称双核架构的LPC4300系列微控制器，意在通过M0有效的分担M4的部分任务，尽情的释放Cortex-M4的潜能。此刻，爱板网也拿到了基于NXP此系列微控制器的开发板LPC4357-EVB，这是由e络盟电子所提供，产品如下图。

LPC4357-EVB开发板包装很简单，配件一目了然：

LPC4357-EVB开发板 *1
miniUSB线缆 *1
快速使用向导手册 *1

对于经常接触开发板的朋友，相信LPC4357-EVB开发板第一眼给你的印象会是比较大众化，如果还有什么让人非常值得期待的地方，莫过于搭载了NXP的双核微控制器LPC4357，至于这颗微控制器的表现到底如何，让我们一起去揭开谜底。

LPC4357-EVB开发板

首先我们先来了解下板卡，LPC4357-EVB开发板是由e络盟收购的国内一家嵌入式软硬件服务商英蓓特所设计的，板卡长宽为105mm*75mm，中规中矩，差不多两张信用卡大小，板载的硬件资源以及外设情况如下

LPC4357开发板板载资源：

LPC4357FET256双核微控制器，LBGA256封装，包括一个Cortex-M4主处理器、一个Cortex-M0协处理器，204MHz主频
32MB SPI FLASH、32MB SDRAM
USB HOST/OTG接口 *1、USB Device接口 *1、JTAG接口 *1
耳机接口 *1、麦克风接口 *1、扬声器 *1
SD卡接口 *1 、LCD接口 *1、ADI 三轴加速度传感器 *1
复位按键 *1、Boot启动方式设置开关 *1、用户按键K1~5、摇杆按键 *1、30pin用户扩展接口
供电方式：DC开关或者miniUSB接口供电

单纯从开发板的板载资源情况来看，除了搭载的双核微控制器，LPC4357与我们平时接触的板卡也并无太大的差异，不过有两点还是让人觉得比较有意思：

一是开发板搭载了一个完整的音频应用，包括音频编解码芯片、麦克输入、耳机/扬声器输出、MicroSD存储，这在微控制器板上还是很少看到的；

第二点是板卡搭载了一个Boot启动方式设置开关，除了内部的FLASH启动，还可以设置调节不同的外部启动方式：如USB HOST、USB Device以及外扩SPI FLASH等，而且从LPC4357板卡上我们可以看到，目前板载的是16pin的 SPI FLASH，在板卡的背面我们同样可以看到在设计时预留的一个8pin的SPI FLASH焊盘点（兼容设计，SPI可替换不同封装，尤其对于开发小应用产品的，小封装更具有优势）。

除了这些板卡已具备的资源，LPC4357-EVB还可以支持扩展QVGA LCD显示屏，从屏幕接口旁的触摸芯片可以看出，LCD接口可以支持屏幕触控一体的模组，e络盟也有专门提供配套的LCD模块，不过，此次爱板网拿到的LPC4357开发板中未带有LCD模组，可能会在之后的实际体验中受到一定影响，颇为遗憾。

总的来说，LPC4357板载资源表现为中规中矩，功能颇多，通用性比较强，但是没什么特别让人印象深刻的闪光点，当然，板卡本身的亮点还是双核微控制器，那么不妨就来看看它到底有啥不同之处？

LPC4357FET256双核微控制器

众所周知，一块开发板所搭载的资源以及外设大都取决于微控制器的特点，从LPC4357-EVB开发板上，我们或多或少了解一些LPC4357微控制器的功能，至少从微控制器LBGA256的“大个头”封装（17.5mm*17.5mm）上来看，微控制器集成的特点应该不少，我们实际来了解一番。

LPC4357FET256微控制器特性：

基于ARM Cortex-M4处理器以及Cortex-M0协处理器，支持单周期信号处理，集成FPU，主频204MHz，集成1MB FLASH（两个512KB FLASH）、136KB SRAM、16KB EEPROM
一个高速USB2.0 HOST/Device/OTG控制器带高速PHY、一个高速USB2.0 HOST/Device控制器带全速PHY
4线SPI FLASH接口、10/100 Ethernet MAC、UART、USART、CAN2.0B控制器、SSP控制器、SPI、I2C、I2S
EMC控制器、LCD控制器（up to1024*768）、SD/MMC接口、DMA控制器、PWM、QEI、最多可支持164GPIOs等
1个10位DAC、两个10位ADCs、时钟发生单元、电源管理（四个低功耗模式）、每颗微控制器唯一ID等

LPC4357-EVB开发板搭载的微控制器型号为LPC4357FET256，是属于NXP LPC4300系列中比较高规格的一款产品，在前面的介绍中已经提到，LPC4357FET256集成了一个Cortex-M4以及一个Cortex-M0协处理器，那么，M0、M4处理器又是如何工作的呢？

原来，在LPC4357微控制器中，Cortex-M4是主应用处理器，作为优先级最高的系统控制器，它可以控制Cortex-M0，M0则主要负责大量数据移动和I/O处理任务，大大减小了M4的带宽占用，从而有效的提升M4的整体性能，M4、M0两个处理器是通过共享存储器空间和中断来实现通信的，如下图所示。

此外，LPC4357还集成丰富的功能、先进可配置的外设资源、丰富的数字模拟功能等，这些内容就不再一一介绍了，想要了解更多的信息可以参考LPC4357规格书。

LPC4357-EVB开发板上电

要如何对LPC4357-EVB开发板进行开发呢？

当然，开发的相关资料必不可少，可以通过访问e络盟互动社区设计中心中LPC4357相关页面获得，包括使用上手指导、规格书、原理图、Demo例程等，如下图所示

安装完串口驱动就可以通过串口工具查看板卡运行的出厂默认程序，通过板卡上的用户按键K1~5可以实现串口的打印输出，如下图所示

由于LPC4357板卡是没有板载调试模块，如果要对板卡进行进一步开发，要借助第三方的硬件调试工具，如J-LINK、U-LINK2等，至于IDE工具，推荐使用KEIL，毕竟官方提供的例程都是基于KEIL的项目文件。笔者大致看了下官方提供的例程，基本上可以分为三大部分：打印输出的显示例程（如USB、SD、UART、SDRAM等）、LCD显示例程以及声音输出的例程。

由于缺少LCD模组，非常遗憾，无法看到比较形象的LCD输出显示。而最终笔者也选择了一个通过MicroSD卡播放音乐的音频输出的例程编译下载，如下图

由于声音是文件，实际的呈现效果图片也无法展示，在下面LPC4357-EVB开发板评测视频的最后有播放的效果，不妨实际感受一下。

小结

介绍了e络盟旗下的英蓓特研发设计的一款双核微控制器开发板LPC4357-EVB，开发板搭载了丰富的资源：一个完整的音频电路，丰富的存储空间、两个USB接口、一个4.3英寸的LCD接口等外设，板卡核心更是采用了NXP的非对称双核微控制器LPC4357FET256，基于ARM Cortex-M4以及Cortex-M0，主频高达204MHz，M4作为主应用处理器，M0则作为协处理器，双核分工明确，有效的释放了M4的潜能，提升了整个微控制器的性能，可使之灵活适用于各种领域，如电机控制、人机交互界面、电源管理、白色家电、工业自动化、嵌入式音频应用等。

但是，说实话，微控制器搞双核还真是一个无法预判的产品，首先，目前市面上基于多核的微控制器少之又少，Ti、飞思卡尔虽然也有双核微控制器产品，但是用户的接受程度并不理想，而虽说NXP 的LPC4357是基于强大的ARM Cortex-M系列生态圈，在现在这个市场环境下，开发环境和移植性都比较方便，但是，若回到LPC4357产品本身考虑，ARM Cortex-M4处理器自身性能就有限（相比Cortex-A系列），即使M0分担M4大部分的“杂事”，对M4性能的提升能有多少？相较于成本的提升，性能的提升能不能得到用户认可？这或许才是关键之处。当然，如果单纯的与基于Cortex-M4的微控制器相比，双核微控制器LPC4357无论在灵活性、适用性或者性能上都可以做到游刃有余，想要上手玩玩双核微控制器的朋友，不妨考虑入手一块，目前在e络盟电子的报价约为530RMB左右。最后，如果你还是想知道单片机该不该玩双核，那唯有等市场来给你答案。

参考资料