Các hệ thống nhúng và ứng dụng của chúng đang nhanh chóng đa dạng hóa, cũng như các bộ xử lý phục vụ chúng. Do đó, các bộ xử lý nhúng ngày càng trở nên phức tạp, cung cấp cho các kỹ sư ngày càng nhiều sự lựa chọn thường chồng chéo về chức năng. Mặc dù chúng tôi luôn hoan nghênh nhiều sự lựa chọn hơn nhưng việc khám phá những khả năng khác nhau có thể mất rất nhiều thời gian. Để thành công trong môi trường năng động, các nhà phát triển cần một phương pháp để đánh giá nhanh chóng nhiều lựa chọn chip từ bộ vi điều khiển (MCU) đến bộ vi xử lý (MPU), đồng thời đơn giản hóa quy trình phát triển nguyên mẫu.
Một cách để hỗ trợ các nhà thiết kế là áp dụng cách tiếp cận mô-đun để xử lý phần cứng. Bằng cách kết hợp bảng phát triển đơn giản với thư viện mô-đun mở rộng và phần mềm hỗ trợ phong phú, các nhà thiết kế có thể kết hợp chúng khi cần.
Bài viết này xem xét những thay đổi trong yêu cầu thiết kế cho các hệ thống nhúng và ý nghĩa của chúng đối với việc lựa chọn bộ xử lý. Sau đó giải thích cách nền tảng của NXP giúp các nhà thiết kế khám phá nhiều danh mục bộ xử lý, từ MCU công suất thấp đến MPU cấp Linux và bộ xử lý ứng dụng tích hợp cao.
Ranh giới của thiết kế nhúng ngày càng mờ nhạt
Cho đến gần đây, hầu hết các ứng dụng nhúng đều phù hợp với các danh mục được xác định rõ ràng. Logic đầu vào/đầu ra và điều khiển đơn giản thuộc loại MCU 8 bit; MCU 32 bit chịu trách nhiệm xử lý các tác vụ thời gian thực phức tạp. Phần mềm ứng dụng yêu cầu hệ điều hành (OS) hoặc giao diện đồ họa người dùng (GUI) hoàn chỉnh hoàn toàn thuộc lĩnh vực MPU.
Ngày nay, những ranh giới này đã trở nên mờ nhạt. Do việc bổ sung các tính năng kết nối phức tạp trong các ứng dụng độc lập trước đây, nhiều ứng dụng 8 bit truyền thống đã được đẩy sang miền 32 bit. Kho phần mềm phức tạp đang tăng lên nhanh chóng trong các ứng dụng thời gian thực, tích hợp các yêu cầu của ứng dụng MCU và MPU. Đồng thời, trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (ML) đang được tích hợp vào nhiều ứng dụng ngày càng rộng rãi.
Sự khác biệt giữa các loại bộ xử lý cũng đã trở nên mờ nhạt. MCU hiệu suất cao hiện có bộ tăng tốc đồ họa và khả năng AI/ML, từng được cấp bằng sáng chế cho MPU cao cấp. MPU đã bổ sung thêm chức năng thời gian thực mà trước đây chỉ dành riêng cho MCU. Ngoài ra, nhu cầu về đồ họa cao cấp, AI và các chức năng phức tạp khác cũng thúc đẩy sự ra đời của bộ xử lý ứng dụng có kiến trúc dựa trên thiết kế của điện thoại di động.
Tất cả những điều này đang diễn ra trong bối cảnh tăng tốc đổi mới. Từ khi bắt đầu chu kỳ thiết kế đến khi ra mắt sản phẩm, động lực của thị trường sẽ thay đổi đáng kể các yêu cầu của dự án. Ví dụ: các thiết kế dựa trên MCU không đầu có thể bất ngờ được trang bị màn hình cảm ứng, yêu cầu nâng cấp lên MPU. Ngược lại, đội ngũ tiếp thị sản phẩm có thể quyết định vào phút cuối rằng các sản phẩm cao cấp cần được trang bị phiên bản cấp thấp, từ đó gấp rút tìm kiếm các bộ xử lý giá thành thấp hơn.
Những xu hướng và thay đổi này đã thúc đẩy nhu cầu về một hệ sinh thái đánh giá bộ xử lý để các nhà thiết kế có thể dễ dàng khám phá các tùy chọn khác nhau. Các hội đồng đánh giá truyền thống không thể đáp ứng được nhu cầu này. Chúng thường được thiết kế để thể hiện tất cả các tính năng quan trọng của dòng bộ xử lý, thường sử dụng các thiết kế phức tạp được tối ưu hóa cho phạm vi ứng dụng hẹp. Vì vậy, công sức đầu tư vào một hội đồng đánh giá hiếm khi được chuyển sang một hội đồng đánh giá khác.