嵌入式處理器的各種類別介紹

嵌入式微處理器(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，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(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、外設(shè)等安裝在1塊電路板上，稱為單板計(jì)算機(jī)，如STD-BUS、PC104等。近年來，德國、日本的一些公司又開發(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。

嵌入式微處理器目前主要有Am186/88、386EX、SC400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。

嵌入式微控制器(MCU)

嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，顧名思義，就是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到1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)器/計(jì)數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash、EEPR-OM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8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC 05/11/12/16、68300等。另外還有許多半通用系列，如支持USB接口的MCU8XC930/931、C54O、C541;支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70%的市場份額。特別值得注意的是，近年來提供X86微處理器的著名廠商AMD公司將Aml86CC/CH /CU等嵌入式處理器稱為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TMS320C-2XXX系列DSP作為MCU進(jìn)行推廣。

嵌入式DSP處理器(EDSP)

DSP處理器對系統(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)用正在從通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能，過渡到采用嵌入式DSP處理器。嵌入式DSP處理器有2個(gè)發(fā)展來源：一是DSP處理器經(jīng)過單片化、EMC改造、增加片上外設(shè)，成為嵌入式DSP處理器，TI公司的TMS320C2000/C5000等屬于此范疇;二是在通用單片機(jī)或SoC中增加I)SP協(xié)處理器，例如Intel公司的MCS-296和Siemens公司的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)類產(chǎn)品、生物信息識(shí)別終端、帶有加解密算法的鍵盤、ADSL接入、實(shí)時(shí)語音壓解系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示等。這類智能化算法一般都運(yùn)算量較大，特別是向量運(yùn)算、指針線性尋址等較多，而這些正是DSP處理器的長處所在。

嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是TI公司的TMS320系列和Motorola公司的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和C8000系列。DSP56000目前已經(jīng)發(fā)展成為DSP56000、DSP56100、DSP56200和DSP56300等幾個(gè)不同系列的處理器。另外Philips公司也推出了基于可重構(gòu)嵌入式DSP結(jié)構(gòu)低成本、低功耗技術(shù)制造的R.E.A.L DSP處理器，特點(diǎn)是具備雙Harvard結(jié)構(gòu)和雙乘/累加單元，應(yīng)用目標(biāo)是消費(fèi)類產(chǎn)品。

嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)

隨著EDI的推廣和VLSI設(shè)計(jì)的普及化，及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，在1個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜系統(tǒng)的時(shí)代已來臨，這就是SoC。各種通用處理器內(nèi)核將作為SoC設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫，和許多其他嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為VLSI設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)器件，用標(biāo)準(zhǔn)的VHDL等語言描述，存儲(chǔ)在器件庫中。用戶只需定義整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后就可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除個(gè)別無法集成的器件以外，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分可集成到1塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。

SoC可以分為通用和專用2類。通用系列包括Siemens公司的TriCore、Motorola公司的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon公司和Motoro-la公司聯(lián)合研制的Neuron芯片等。專用SoC一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中，不為一般用戶所知。