为什么设计者要卸载微控制器的CPU?
性能和功耗是微控制器增加卸载能力的典型原因。传统上，任何硬件外设都要卸载CPU。这包括诸如通用同步/异步接收/发送器(USARTs)和串行外围接口(spi)之类的设备。但这些固定功能的设备通常以独立的方式运行，除非通过CPU或其他机制(如直接内存访问(DMA))连接。
卸载CPU有哪些选项?
有三种选择:协处理器、DMA和事件处理。
协同处理器有多种形式，从共享CPU内存空间的可编程处理器到简单的状态机。它们通常比通用CPU更有效地执行功能。DMA和事件系统是更简单的协同处理器。
DMA控制器是协处理器的一种形式，但它们往往致力于将数据从一个点移动到另一个点。它们可以执行限制数据操作，尽管位置数据操作(比如跳过数组)是常见的。
事件系统通常是可配置的状态机，将外设链接到一个或多个外设或内存区域。例如，比较器转换可能会启动模数转换器(ADC)捕获，而ADC捕获又可能启动数据的DMA传输，这一切都不需要CPU干预。通信通常使用独立于CPU的通信通道，以减少开销，并允许事件系统在CPU可能处于睡眠模式时运行。
性能影响是什么?
卸载CPU可以提供显著的性能优势，因为实现更高效。图形引擎可以快100倍，而DMA通常可以在一个或两个时钟周期内移动数据。
权力的含义是什么?
当涉及到电力需求时，卸载支持可以更有效。但是，如果CPU可以在休眠或低速度、低功耗模式下运行，而必要的卸载支持仍处于通电状态，则可以实现显著的节省。这可以减少40%或更多的总功耗。减少CPU操作的能力取决于应用程序。
协同处理器的优点是什么?
的性能。协同处理器可以大大加快许多应用程序的速度。算法可以在专用硬件中实现。例如，加密引擎可能比在8位CPU上实现的相同算法快1000倍。
协同处理器的缺点是什么?
成本。一个协处理器可以增加一千个门。影响将取决于必须分配给协处理器的模具尺寸百分比。
DMA有什么优势?
DMA通常具有比协处理器更简单的接口和更小的占用空间。DMA实现对于移动数据块通常是最有效的。
DMA有什么缺点?
并不是所有的应用程序都要移动大量的数据。DMA可能会减少CPU内存带宽，或者需要比单个CPU更专用或更高性能的互连。
活动的好处是什么?
事件系统的内存占用通常比DMA小。它可以在不产生中断或导致系统延迟的情况下处理故障或事件。此外，事件处理是可预测的。
活动的缺点是什么?
如果所有涉及的设备都完全互联，那么事件系统的成本将呈指数级增长。另一方面，并不是所有的互连在系统中都是有意义的。
在不同类型的微控制器中，什么方法是首选的?
传统上，较高端的32位微控制器具有协同处理器和DMA控制器。较少的8位和16位设备包含这些更复杂的附件。但这种情况正在改变，8位平台也同时获得了这两种优势。
协同处理器最好为哪些应用程序服务?
协同处理器处理需要定制的应用程序，可以通过可配置或可编程的协同处理器处理。加密引擎等固定功能协同处理器适合使用其功能的应用程序，例如本例中的安全通信。然而，协同处理器的可编程性范围可能有很大的不同。例如，加密引擎用于操作数据块，从程序员的角度来看，其复杂性更类似于DMA，但它们执行的操作可能相当复杂。
DMA最适合哪些应用程序?
以高速接收数据块的应用程序，如将SPI发送到ZigBee收发器，是DMA支持的理想选择。通常，处理器只在整个块被传输时才涉及。DMA可以处理非连续数据，但传输数据是它的主要目标。如果DMA引擎能够将信息传递给处理实体，比如将ADC输出移动到添加/累积寄存器，则有时可以执行基本处理。
事件处理程序最好为哪些应用程序服务?
事件处理程序是协调设备的理想选择(看到这个数字)．例如，检查过载的模拟比较器的输出可能触发电机立即关闭。这允许在CPU不运行或不花费额外时间执行上下文切换来处理中断的情况下执行操作。中断处理程序可能需要数百个时钟周期，而事件处理程序可能只需要几个时钟周期。即使使用事件系统来处理一系列数据获取步骤的一部分，也可以减少支持这些类型操作的CPU开销，将CPU腾出来执行其他任务，或者在降低功耗或时钟速度的情况下运行。
这三种方法都可以在一个CPU中找到吗?
协同处理器、DMA和事件处理可以在各种微控制器上单独或结合使用。即使是8位平台也可以同时使用这三种支持，不过这种级别的支持在16位或32位平台上更常见。
产品问答
为8/16位微控制器重新定义系统性能
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4通道DMA控制器支持快速、cpu独立的数据传输，显著提高性能。XMEGA中的DMA控制器处理所有数据存储器和外设组合之间的传输。使用DMA, 32 MHz AVR CPU提供的32 MIPS可以专用于其他处理任务，提高系统效率。
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