片内外设,顾名思义就是直接集成在芯片上的外设,它们与中央处理器(CPU)集成在同一个芯片上,与CPU之间由共享数据总线连接,而不是通过外部总线进行通信。片内外设是现代集成电路的主要组成部分之一。
片内外设的种类非常多,常见的有DMA控制器、定时器、串口、网络接口控制器、USB主机控制器、SDIO控制器等等。
其中DMA控制器是片内直接内存访问控制器的简称,是用来管理系统数据传输的设备,通过DMA控制器可以改善系统的数据传输效率。定时器模块是用来生成不同时间周期的方波,可用于定时、计数等应用。串口模块是用来实现异步串行数据通信的设备,可以实现计算机与外部设备间的数据传输,如键盘、鼠标等。网络接口控制器、USB主机控制器、SDIO控制器等模块,则在现代计算机设备中广泛应用,支持网络通信、USB设备连接、SD卡通信等功能。
片内外设相对于传统的外设而言,具有很多优点。
首先是价格显著降低。传统的外设需要通过总线进行通信,需要很长的电线路径和外设本身,这两个因素都导致了传统设备的昂贵。而片内外设是集成在芯片上,与CPU之间共享总线,需要用的电线更少,也没有外设本身的成本,所以价格更低。
其次是节省应用空间。片内外设不需要额外的芯片空间,因为它们可以集成在创造应用程序的主芯片上。这减少了需要分配给其他芯片组合或者额外设备的空间,同时减少了产品的尺寸。
还有一点要提的是功耗方面的优势,由于片内外设是直接集成在半导体芯片中,与CPU直接同步工作,所以功耗更少,即便在高速运转的环境下,也只有极低的功耗。
片内外设因为具有价格低廉、节省空间以及功耗低的优势,已经成为了集成电路的重要组成部分,在智能手机、电视盒子、路由器、计算机等众多设备上得到了大量应用。
举例来说,在嵌入式系统中,片内外设可以提高系统的可靠性和性能,同时缩小整体的设备面积。在物联网设备领域,片内外设可以大大简化整个系统的构架,加快产品的上市时间和降低整体成本。