嵌入式處理器的各種類(lèi)別介紹

嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的CPU.在應用中，將微處理器裝配在專(zhuān)門(mén)設計的電路板上，只保留和嵌入式應用有關(guān)的母板功能，這樣可以大幅度減小系統體積和功耗。為了滿(mǎn)足嵌入式應用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標準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。

和工業(yè)控制計算機相比，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、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，技術(shù)保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲器、總線(xiàn)、外設等安裝在1塊電路板上，稱(chēng)為單板計算機，如STD-BUS、PC104等。近年來(lái)，德國、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算機系列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(chēng)單片機，顧名思義，就是將整個(gè)計算機系統集成到1塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內核為核心，芯片內部集成ROM/EPROM、RAM、總線(xiàn)、總線(xiàn)邏輯、定時(shí)器/計數器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調制輸出、A/D、D/A、Flash、EEPR-OM等各種必要功能和外設。為適應不同的應用需求，一般一個(gè)系列的單片機具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內核都是一樣的，不同的是存儲器和外設的配置及封裝。這樣可以使單片機最大限度地和應用需求相匹配，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工業(yè)的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，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(zhuān)用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統約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(zhù)名廠(chǎng)商 AMD公司將Aml86CC/CH /CU等嵌入式處理器稱(chēng)為MicroController，Motorola公司把以Power PC為基礎的PPC505和PPC555亦列入單片機行列，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 處理器對系統結構和指令進(jìn)行了特殊設計，使其適合于執行DSP算法，編譯效率較高，指令執行速度也較高。在數字濾波、FFT、譜分析等方面，DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域。DSP應用正在從通用單片機中以普通指令實(shí)現DSP功能，過(guò)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(lái)源：一是 DSP處理器經(jīng)過(guò)單片化、EMC改造、增加片上外設，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)因素是嵌入式系統的智能化，例如各種帶有智能邏輯的消費類(lèi)產(chǎn)品、生物信息識別終端、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、虛擬現實(shí)顯示等。這類(lèi)智能化算法一般都運算量較大，特別是向量運算、指針線(xiàn)性尋址等較多，而這些正是DSP處理器的長(cháng)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嵌入式DSP結構低成本、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結構和雙乘/累加單元，應用目標是消費類(lèi)產(chǎn)品。

嵌入式片上系統(SoC)

隨著(zhù)EDI的推廣和VLSI設計的普及化，及半導體工藝的迅速發(fā)展，在1個(gè)硅片上實(shí)現更為復雜系統的時(shí)代已來(lái)臨，這就是SoC.各種通用處理器內核將作為SoC設計公司的標準庫，和許多其他嵌入式系統外設一樣，成為VLSI設計中的標準器件，用標準的VHDL等語(yǔ)言描述，存儲在器件庫中。用戶(hù)只需定義整個(gè)應用系統，仿真通過(guò)后就可以將設計圖交給半導體工廠(chǎng)制作樣品。這樣除個(gè)別無(wú)法集成的器件以外，整個(gè)嵌入式系統大部分可集成到1塊或幾塊芯片中去，應用系統電路板將變得很簡(jiǎn)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(zhuān)用2類(lèi)。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(zhuān)用SoC一般專(zhuān)用于某個(gè)或某類(lèi)系統中，不為一般用戶(hù)所知。