导读：微控制器(MCU)深入人们应用生活，几乎大小设备都看得到MCU踪影，在MCU导入DSP数位讯号处理器、FPU浮点运算单元功能后，MCU更大幅扩展元件可适用范围，这几年来，在众多MCU大厂纷纷针对旗下商品推出多样整合方案，不管是产品策略还是市场区隔，也让MCU市场更加丰富多元...
高阶数值运算运用硬体加速满足设计需求
在早期元件仍以8位元架构为主流的应用方向，MCU在资料处理与运算处理上，本来就有因架构的问题而有其处理限制，例如，MCU进行小数点、分数处理运算时，因为4位元或是8位元位数有限，就必须采用有限数值进行处理，透过数值结果的限制换取处理复杂度简化与效能要求目的，而这种因为数值处理产生的误差即“截断误差”，截断误差也会因为使用MCU进行数据运算的限制，而令误差数值产生扩大现象。
而在MCU整合FPU硬体加速，在运算同类型的数据处理时，例如在IoT物联网或是终端感测器应用中，常有将外部类比感测数据转换成数位资料的资料撷取、处理需求，这时透过MCU整合的FPU/DSP硬体加速单元，不仅可将感测数据更快速处理完成、加快系统回应，同时，也能导入进阶运算减少数据演算的误差。
在实际应用中，FPU硬体加速器本身并无法完全解决误差扩大问题，所以会有FPU、DSP等不同硬体加速整合架构下的应用目的考量，举例来说，透过DSP硬体加速器，可针对特殊数据类型更高速、可靠的运算处理输出，像是DSP可利用指令来进行多种运算，处理如快速快速傅立叶转换(fastFouriertransform；FFT)或有限脉冲回应(Finiteimpulseresponse；FIR)进阶运算中重要且耗资源的运算需求，甚至透过单周期的指令便能处理单一指令多重资料(SingleInstructionMultipleData；SIMD)运算需求，MCU在进行进阶数值处理方面还可获得进阶增强效益。
FPU/DSP不同硬体加速单元具互补作用
虽说整合FPU或DSP基本在架构与应用方向就不同，但实际上两者分别是针对数据运算、讯号处理对应至各式演算法应用，两者功能可以说是各有互补效用，比较难被独立拆分。以ARMCortex-M4来看，若仅提供DSP硬体加速处理器反而没设置FPU浮点运算加速器反而会造成应用限制，因为在Cortex-M4应用场合如果仅有数位信号处理加速硬体支援，少了浮点运算支援，对开发需求端若碰到需要数值进阶运算加速，就会造成设计上的弹性限制，或是导致还需透过外部功能晶片支援，或利用原有的运算资源因应数值进阶计算需求，反而会因为数值处理效能限制了Cortex-M4的应用可能性。
同样的状况也发生在仅有FPU而没有设置DSP的微控制器应用方案上，对DSP或是FPU应用功能是相辅相成，独立整合对于微控制器的配置并未能产生综效，反而会成为发展路径的限制。
再者，从新一代IoT产品发展方向，透过感测器融合(SensorFusion)应用方向为例，若是SensorFusion概念为将多感测器整合在单一系统中协同运行，系统需要高阶数值与讯号处理能力，才可以将关键数值讯号自复杂数据中提取出来。
至于感测器融合可以再搭配即时的调整、控制与校正处理，由DSP加上FPU协同处理达到高精密度、高效率进行撷取数据的精密分析，尤其是现有的SensorFusion已做到陀螺仪、加速度器、温度、压力甚至触控感测都做在同一个模组中，必须透过DSP与FPU预先筛出相对精密且兼顾处理效率的讯号撷取与预处理的感测数据，提供相对高效的系统更具效率的感测数值处理机制。
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