嵌入式處理器技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展-文庫(kù)吧
2025-06-02 00:50 本頁(yè)面
【正文】 Pentium Ⅱ/Ⅲ嵌入式處理器，由于運(yùn)算速度和吞吐量等級(jí)費(fèi)不同，其應(yīng)用場(chǎng)合也不同。 各種不同等級(jí)的嵌入式系統(tǒng)處理器用用產(chǎn)品嵌入式微處理器 應(yīng)用產(chǎn)品 4位 計(jì)算機(jī)、遙控器、充電器、隨身聽(tīng)、玩具…… 8位 電機(jī)控制器、傳真機(jī)、空調(diào)…… 16位 攝像機(jī)、錄像機(jī)、多媒體…… 32位 掌上電腦、路由器、工作站、GPS…… 64位 高性能服務(wù)器、工作站……嵌入式處理器根據(jù)面向應(yīng)用的不同特點(diǎn)可以分為以下4種：① 嵌入式微處理器（Embedded Microcontroller Unit, EMPU）② 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)③ 嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) ④ 嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip) （Embedded Microcontroller Unit, EMPU）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(zhuān)門(mén)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，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿(mǎn)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，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都作了各種增強(qiáng)。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線(xiàn)接口、各種外設(shè)等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲(chǔ)器、總線(xiàn)、外設(shè)等安裝在1塊電路板上，稱(chēng)為單板計(jì)算機(jī)，如STDBUS、PC104等。近年來(lái)，德國(guó)、日本的一些公司又開(kāi)發(fā)出了“火柴盒”式名片大小的嵌入式計(jì)算機(jī)系列OEM產(chǎn)品。臺(tái)灣研華公司也推出了類(lèi)似的模組化系統(tǒng)SOM（System On Module）。嵌入式微處理器目前主要有Am186/8386EX、SC400、Power PC、68000、MIPS、ARM等系列。嵌入式微處理器又可分為CISC、RISC兩類(lèi)。大家熟悉的臺(tái)式PC大多數(shù)都是使用CISC微處理器，：Silicon Graphics公司（硅谷圖形公司）的MIPS技術(shù)和ARM公司的Advanced RISC Machines技術(shù)。此外Hitachi（日立公司）也有自己的一套R(shí)ISC技術(shù)SuperH。(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式微控制器又稱(chēng)單片機(jī)，顧名思義，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(xiàn)、總線(xiàn)邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、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)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個(gè)系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置及封裝。這樣可以使單片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。 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(chēng)微控制器。 嵌入式微控制器目前的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的通用系列包括805P51XA、MCS25MCS96/196/29C166/16MC68HC05/11/12/168300等。另外還有許多半通用系列如：支持USB接口的MCU 8XC930/93C5C541；支持I2C、CANBus、LCD及眾多專(zhuān)用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場(chǎng)份額。 特別值得注意的是近年來(lái)提供X86微處理器的著名廠商AMD公司，將Am186CC/CH/CU等嵌入式處理器稱(chēng)之為Microcontroller, MOTOROLA公司把以Power PC為基礎(chǔ)的PPC505和PPC555亦列入單片機(jī)行列。TI公司亦將其TMS320C2XXX系列DSP做為MCU進(jìn)行推廣。 (Embedded Digital Signal Processor, EDSP) DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域，DSP應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能，過(guò)渡到采用嵌入式DSP處理器。嵌入式DSP處理器有兩個(gè)發(fā)展來(lái)源，一是DSP處理器經(jīng)過(guò)單片化、EMC改造、增加片上外設(shè)成為嵌入式DSP處理器，TI的TMS320C2000/C5000等屬于此范疇；二是在通用單片機(jī)或SOC中增加DSP協(xié)處理器，例如Intel的MCS296和Infineon(Siemens)的TriCore。 推動(dòng)嵌入式DSP處理器發(fā)展的另一個(gè)因素是嵌入式系統(tǒng)的智能化，例如各種帶有智能邏輯的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品，生物信息識(shí)別終端，帶有加解密算法的鍵盤(pán)，ADSL接入、實(shí)時(shí)語(yǔ)音壓解系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)顯示等。這類(lèi)智能化算法一般都是運(yùn)算量較大，特別是向量運(yùn)算、指針線(xiàn)性尋址等較多，而這些正是DSP處理器的長(zhǎng)處所在。 嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列處理器包括用于控制的C2000系列，移動(dòng)通信的C5000系列，以及性能更高的C6000
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