嵌入式处理器的种类介绍

嵌入式微处理器(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作了各种增强。
和工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点,但是在电路板上必须包括rom、ram、总线接口、各种外设等器件,从而降低了系统的可靠性,技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在1块电路板上,称为单板计算机,如std-bus、pc104等。近年来,德国、日本的一些公司又开发出了“火柴盒”式名片大小的嵌入式计算机系列oem产品。
嵌入式微处理器目前主要有am186/88、386ex、sc400、power pc、68000、mips、arm系列等。
嵌入式微控制器(mcu)
嵌入式微控制器又称单片机,顾名思义,就是将整个计算机系统集成到1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、定时器/计数器、watchdog、i/o、串行口、脉宽调制输出、a/d、d/a、flash、eepr-om等各种必要功能和外设。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。
和嵌入式微处理器相比,微控制器的最大特点是单片化——体积大大减小,从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统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富,适合于控制,因此称微控制器。
嵌入式微控制器目前的品种和数量最多,比较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。另外还有许多半通用系列,如支持usb接口的mcu8xc930/931、c54o、c541;支持i2c、can-bus、lcd及众多专用mcu和兼容系列。目前mcu占嵌入式系统约70%的市场份额。特别值得注意的是,近年来提供x86微处理器的著名厂商amd公司将aml86cc/ch /cu等嵌入式处理器称为microcontroller,motorola公司把以power pc为基础的ppc505和ppc555亦列入单片机行列,ti公司亦将其tms320c-2xxx系列dsp作为mcu进行推广。
嵌入式dsp处理器(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应用正在从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2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公司的tms320c2000/c5000等属于此范畴;二是在通用单片机或soc中增加i)sp协处理器,例如intel公司的mcs-296和siemens公司的tricore。推动嵌入式dsp处理器发展的另一个因素是嵌入式系统的智能化,例如各种带有智能逻辑的消费类产品、生物信息识别终端、带有加解密算法的键盘、adsl接入、实时语音压解系统、虚拟现实显示等。这类智能化算法一般都运算量较大,特别是向量运算、指针线性寻址等较多,而这些正是dsp处理器的长处所在。
嵌入式dsp处理器比较有代表性的产品是ti公司的tms320系列和motorola公司的dsp56000系列。tms320系列处理器包括用于控制的c2000系列、移动通信的c5000系列,以及性能更高的c6000和c8000系列。dsp56000目前已经发展成为dsp56000、dsp56100、dsp56200和dsp56300等几个不同系列的处理器。另外philips公司也推出了基于可重构嵌入式dsp结构低成本、低功耗技术制造的r.e.a.l dsp处理器,特点是具备双harvard结构和双乘/累加单元,应用目标是消费类产品。
嵌入式片上系统(soc)
随着edi的推广和vlsi设计的普及化,及半导体工艺的迅速发展,在1个硅片上实现更为复杂系统的时代已来临,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设计中的标准器件,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可集成到1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。
soc可以分为通用和专用2类。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公司联合研制的neuron芯片等。专用soc一般专用于某个或某类系统中,不为一般用户所知。

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