嵌入式处理器是嵌入式系统的核心。 目前据不完全统计,全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000种,流行体系结构有30几个系列,其中8051体系的占有多半。根据现状,嵌入式处理器可以分成嵌入式微控制器(EMCU)、嵌入式DSP处理器(EDSP)、嵌入式微处理器(EMPU)、嵌入式片上系统(ESoC)4类。 1. 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中,将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入式应用有关的母板功能,这样可以大幅度地减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求,嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的,但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。 嵌入式处理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。 2. 嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit, EMCU) 嵌入式微控制器又称单片机,顾名思义,就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心,芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要的功能和外设。为适应不同的应用需求,一般一个系列的单片机具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配,功能不多不少,从而减少功耗和成本。 3. 嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor,EDSP) DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行DSP算法,编译效率较高,指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域,DSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能,过渡到采用嵌入式DSP处理器。嵌入式DSP处理器有两个发展来源:一是DSP处理器经过单片化、EMC改造、增加片上外设成为嵌入式DSP处理器,TI的TMS320C2000 /C5000等属于此范畴;二是在通用单片机或SOC中增加DSP协处理器,例如Intel的MCS-296和Infineon(Siemens)的TriCore。 4. 嵌入式片上系统(Embedded System on Chip,ESoC) 随着EDI的推广和VLSI设计的普及化,以及半导体工艺的迅速发展,在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临,这就是SoC。各种通用处理器内核将作为SoC设计公司的标准库,和许多其他嵌入式系统外设一样,成为 VLSI设计中一种标准的器件,用标准的VHDL等语言描述,存储在器件库中。用户只需定义出其整个应用系统,仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外,整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去,应用系统电路板将变得很简洁,对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。 |