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常用嵌入式處理器的類型

來(lái)源:天嵌科技        編輯:小月亮    2019-08-30 20:06:30     加入收藏    咨詢

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根據(jù)現(xiàn)狀,常用嵌入式處理器可以分為:嵌入式微處理器(MPU)、嵌入式微控制器( MCU)、嵌入式DSP處理器、嵌入式片上系統(tǒng)、FPGA處理器等幾大類,其中更檔次的8/16/32/64位微控制器應(yīng)用最為廣泛。

  自微處理器的問(wèn)世以來(lái),嵌入式系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展,嵌入式處理器毫無(wú)疑問(wèn)是嵌入式系統(tǒng)的核心部分,嵌入式處理器直接關(guān)系到整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的性能。通常情況下嵌入式處理器被認(rèn)為是對(duì)嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)算和控制核心器件總的稱謂,目前世界上具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已經(jīng)超過(guò)1000種,流行體系結(jié)構(gòu)包括MCU,MPU等30多個(gè)系列。

  根據(jù)現(xiàn)狀,常用嵌入式處理器可以分為:嵌入式微處理器(MPU)、嵌入式微控制器( MCU)、嵌入式DSP處理器、嵌入式片上系統(tǒng)、FPGA處理器等幾大類,其中更檔次的8/16/32/64位微控制器應(yīng)用最為廣泛。

  1、嵌入式微處理器(MPU)

  嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)中的CPU。在應(yīng)用中,將微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上,只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能,這樣可以大幅度的減少系統(tǒng)體積和功耗。為滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求,嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的,但是在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強(qiáng)。嵌入式處理器目前主要有Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。

  2、嵌入式微控制器( MCU)

  嵌入式微控制器又稱單片機(jī),就是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心,芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。

  和嵌入式微處理器相比,微控制器的最大特點(diǎn)是單片化,體積大大減小,從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富,適合于控制,因此稱微控制器。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70%的市場(chǎng)份額。近來(lái)Atmel出產(chǎn)的Avr單片機(jī)由于其集成了FPGA等器件,所以具有很高的性價(jià)比,勢(shì)必將推動(dòng)單片機(jī)獲得更高的發(fā)展。

  3、嵌入式DSP處理器

  嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP),DSP處理器是專門用于信號(hào)處理方面的處理器,其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì),具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。

  DSP的理論算法在70年代就已經(jīng)出現(xiàn),但是由于專門的DSP處理器還未出現(xiàn),所以這種理論算法只能通過(guò)MPU等由分立元件實(shí)現(xiàn)。MPU較低的處理速度無(wú)法滿足DSP的算法要求,其應(yīng)用領(lǐng)域僅僅局限于一些尖端的高科技領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展,1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。其運(yùn)算速度比MPU快了幾十倍,在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。至80年代中期,隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生,其存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高,成為語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。到80年代后期,DSP的運(yùn)算速度進(jìn)一步提高,應(yīng)用領(lǐng)域也從上述范圍擴(kuò)大到了通信和計(jì)算機(jī)方面。90年代后,DSP發(fā)展到了第五代產(chǎn)品,集成度更高,使用范圍也更加廣闊。目前最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000系列,另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。

  4、嵌入式片上系統(tǒng)

  嵌入式片上系統(tǒng)追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件,是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的熱門話題之一。SOC最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無(wú)縫結(jié)合,直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。而且SOC具有極高的綜合性,在一個(gè)硅片內(nèi)部運(yùn)用VHDL等硬件描述語(yǔ)言,實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。用戶不需要再像傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣,繪制龐大復(fù)雜的電路板,一點(diǎn)點(diǎn)的連接焊制,只需要使用精確的語(yǔ)言,綜合時(shí)序設(shè)計(jì)直接在器件庫(kù)中調(diào)用各種通用處理器的標(biāo)準(zhǔn),然后通過(guò)仿真之后就可以直接交付芯片廠商進(jìn)行生產(chǎn)。由于絕大部分系統(tǒng)構(gòu)件都是在系統(tǒng)內(nèi)部,整個(gè)系統(tǒng)就特別簡(jiǎn)潔,不僅減小了系統(tǒng)的體積和功耗,而且提高了系統(tǒng)的可靠性,提高了設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率。

  由于SOC往往是專用的,所以大部分都不為用戶所知,比較典型的SOC產(chǎn)品是Philips的Smart XA。少數(shù)通用系列如Siemens的TriCore,Motorola的M-Core,某些ARM系列器件,Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。 預(yù)計(jì)不久的將來(lái),一些大的芯片公司將通過(guò)推出成熟的、能占領(lǐng)多數(shù)市場(chǎng)的SOC芯片,一舉擊退競(jìng)爭(zhēng)者。SOC芯片也將在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)邏輯等應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

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