处理器

<strong>— 低功耗处理器应用指南 —</strong>

本期讲师：陆宇，Maxim TTS应用工程师

Maxim凭借在低功耗和小尺寸的多年经验，拥有一系列适合可穿戴应用的产品。同时，Maxim在处理器产品上也有丰富的经验，例如我们的高速处理器和安全单片机。现在，我们结合两大技术优势，推出了适用于可穿戴应用中的小尺寸、低功耗、带有安全功能、带有大储存容量的微处理器——MAX326xx系列。本期《工程师园地》，Maxim TTS应用工程师陆宇将与大家分享Maxim近期在低功耗产品上的技术突破——低功耗处理器及应用，希望对您有帮助。

<strong>简介</strong>

同步串行控制器（Synchronous Serial Controller，SSC）是一种串行同步通信模块，可用于 Microchip 32 位 ARM Cortex?-M3、Cortex?-M4 和 Cortex?-M7 系列单片机（MCU）。SSC 支持音频和电信应用中常用的多个同步通信协议，如 I²S（Inter-IC Sound，集成电路内置音频）、短帧同步和长帧同步。SSC 具有独立的发送器和接收器模块以及通用的时钟分频器模块。SSC 接口使用数据、时钟和帧同步信号进行发送和接收。

SSC 与 DMA 一起使用时可在没有处理器干预的情况下进行连续的高速率数据传输，通常用于通过 I²S接口连接的音频应用。

本期讲师：陆宇，Maxim TTS应用工程师

Maxim在处理器产品上拥有丰富的经验，比如早期的高速处理器、安全单片机，都在市场上得到了非常广泛的应用。现在Maxim针对可穿戴产品市场，推出了低功耗处理器，我们网站上已经提供了eclipse开发平台。现在，针对我们中国区客户对keil使用率更高的情况，本期《工程师园地》将以MAX32625评估板为例，为大家介绍如何在keil上为Maxim低功耗处理器搭建开发平台，希望对您有帮助。

<center><iframe frameborder="0" width="600" height="420" src="https://v.qq.com/iframe/player.html?vid=x062779v1wc&tiny=0&auto=0&quot; allowfullscreen></iframe></center>

记得有一次，客户拿着处理器板走进我的办公室，说它的功耗太大，耗尽了电池电量。由于我们曾骄傲地宣称该处理器属于超低功耗器件，因此举证责任在我们这边。我准备按照惯例，一个一个地切断电路板上不同器件的电源，直至找到真正肇事者，这时我想起不久之前的一个类似案例，那个案例的“元凶”是一个独自挂在供电轨和地之间的LED，没有限流电阻与之为伍。LED最终失效是因为过流，还是纯粹因为它觉得无聊了，我不能完全肯定，不过这是题外话，我们暂且不谈。

从经验出发，我做的第一件事是检查电路板上有无闪闪发光的LED。但遗憾的是，这次没有类似问题的希望曙光。另外，我发现处理器是板上的唯一器件，没有其他器件可以让我归咎责任。客户接下来抛出的一条信息让我的心情更加低落：通过实验室测试，他发现功耗和电池寿命处于预期水平，但把系统部署到现场之后，电池电量快速耗尽。此类问题是最难解决的问题，因为这些问题非常难以再现“第一案发现场”。这就给数字世界的问题增加了模拟性的无法预测性和挑战，而数字世界通常只是可预测的、简单的1和0的世界。

我们可以对神经网络架构进行优化，使之适配微控制器的内存和计算限制范围，并且不会影响精度。我们将在本文中解释和探讨深度可分离卷积神经网络在 Cortex-M 处理器上实现关键词识别的潜力。

关键词识别 (KWS) 对于在智能设备上实现基于语音的用户交互十分关键，需要实时响应和高精度，才能确保良好的用户体验。最近，神经网络已经成为 KWS 架构的热门选择，因为与传统的语音处理算法相比，神经网络的精度更胜一筹。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-01/wen_zhang_/100010084-34583-r1.p…; alt=“关键词识别神经网络管道” width="600"></center><center><i>关键词识别神经网络管道</i></center>

为什么我的处理器漏电？这听起来像一个开放式问题。我处理过最常见情况是客户抱怨器件功耗大于数据手册所宣称的值。

记得有一次，客户拿着处理器板走进我的办公室，说它的功耗太大，耗尽了电池电量。由于我们曾骄傲地宣称该处理器属于超低功耗器件，因此举证责任在我们这边。我准备按照惯例，一个一个地切断电路板上不同器件的电源，直至找到真正肇事者，这时我想起不久之前的一个类似案例，那个案例的"元凶"是一个独自挂在供电轨和地之间的LED，没有限流电阻与之为伍。

LED最终失效是因为过流，还是纯粹因为它觉得无聊了，我不能完全肯定，不过这是题外话，我们暂且不谈。从经验出发，我做的第一件事是检查电路板上有无闪闪发光的LED。但遗憾的是，这次没有类似的、昭示问题的希望曙光。另外，我发现处理器是板上的唯一器件，没有其他器件可以让我归咎责任。客户接下来抛出的一条信息让我的心情更加低落：通过实验室测试，他发现功耗和电池寿命处于预期水平，但把系统部署到现场之后，电池电量快速耗尽。此类问题是最难解决的问题，因为这些问题非常难以再现"第一案发现场"。这就给数字世界的问题增加了模拟性的无法预测性和挑战，而数字世界通常只是可预测的、简单的1和0的世界。

英特尔公司今日在京召开主题为“芯飞跃 创未来”的新品发布会，宣布推出英特尔®至强®可扩展处理器。作为近十年来数据中心领域最大的技术进步，该处理器可为计算、网络和存储带来针对工作负载优化的性能，向下一代云基础设施提供坚实基础，并赋能数据分析、人工智能、高性能计算、网络转型等各类应用，以加速企业数据中心现代化及业务转型的实现。发布会上，英特尔公司深入解析了英特尔®至强®可扩展处理器的技术亮点及应用价值，29家来自全球各地的生态系统合作伙伴莅临现场。此外，来自腾讯云、苏宁云商、海鑫科金、国家气象局等不同行业、领域的用户代表分享了他们的最新用例。

近期在法兰克福举办的国际超级计算大会上，涌现了很多令人兴奋的新技术，驱动着广泛应用于各行各业的人工智能和深度学习技术的发展。英特尔为人工智能技术的各个层面提供了一套广泛全面的产品组合，其中包括即将推出的英特尔®至强®可扩展处理器以及英特尔现场可编程门阵列（FPGA），还有即将推出的代号为Knights Mill的英特尔®至强融核™处理器，将深度学习技术提升到了一个新高度。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-07/wen_zhang_/100006868-21998-inte…; alt=“” width="600"></center><center><i>英特尔®至强融核™处理器Knights Mill加速深度学习处理</i></center>

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众所周知，在嵌入式系统中，微处理器用的最多的还是MCU（俗称单片机），主要原因是其性价比高、简单易学。MCU有4位、8位、16位三大系列，4位 MCU主要用在家用电器、儿童玩具领域；16位MCU则用在速度要求较高的工业控制领域；8位MCU是主流，几乎覆盖所有应用领域，其生产厂商（几十家）、产品系列（几百个）、芯片型号（几千种）都是最多的，在所有8位MCU中，51系列占一半以上。

在嵌入式系统所有处理器中，目前32位处理器虽然只占一小部分，但却是不可替代的一部分，而且是嵌入式技术未来的发展方向。32位嵌入式处理器具有如下特点：

● 运算速度高，主频高达1G以上，多总线多数据流结构，有些处理器带双核甚至多核CPU。

● 内存容量大，内带或外接大容量的Flash和SRAM，多数32位处理器可直接外接大容量的SDRAM。

● 硬件功能强大，内置AD/DA、PWM、PLA等，外带GPIO、UART、I2C、SPI、CAN、PCI、USB、1394、以太网等接口。

● 支持实时操作系统（WindowsCE、Linux/μClinux、VxWorks、μC／OS-II等），以及多功能人机交互式界面。

龙芯并非最早的国产处理器，也不是最成功的国产处理器，但提到国产处理器，大家第一个想到的恐怕就是龙芯了，它是曝光率最高的国产处理器，而且考虑到它是中科院计算机所研发的，其血统的纯正性更容易成为国产处理器的代表。

国产处理器“取代”Intel、AMD等国际公司的处理器一直是国家的战略和梦想，如今在太湖之光计算机上算是真正圆梦了，不过当初的新闻报道中笔者也看到了评论中很多人对国产处理器的批评，这个问题也是影响国产处理器发展的一个重要因素，因为生态体系的缺乏，中国发展自己的处理器也只能是“摸着石头过河”，这个石头就是国外已经发展的处理器指令集，但这种路线又很容易被不明真相的围观者嘲讽——都用了别人的指令集了，怎么还敢叫自主产权?

多年前龙芯处理器的架构师胡伟武博士也解释过：“我们CPU也是可以做世界第一的，而且有，关键就是没法用，用户不用你。”软件生态的现实决定了国产处理器不可能从0开始研发，在这方面日本80-90年代通过TRON计划研制通用OS、CPU但最终失败的例子可以说是前车之鉴，反而C919大飞机这种国际化分工合作的模式容易获得成功。