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    如何選擇嵌入式微處理器

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式資訊
    • 時間:2020-07-27 15:29

    每個人都知道什么是PC,但很多人不明白什么是嵌入式系統和嵌入式微處理器。與PC制造者不一樣,嵌入式系統的工程師不得不自己設計自己的系統。與全球PC市場不同,沒有一種微處理器和微處理器公司可以主導嵌入式系統,僅以32位的CPU而言,就有100種以上嵌入式微處理器。那么,在設計手持電話、傳真機、機器人、打印機和網絡路由器等應用產品時,應如何選擇嵌入式微處理器呢?

    僅有一種答案,那就是選擇是多樣化的。因為嵌入式系統設計的差異性極大,這就是有100種微處理器存在的原因。

    在某種情況下,性能極為重要,而在另一種情況下,低功耗又成為最關鍵的因素。另外,一些設計者會考慮支持軟件、代碼的大小以及多種渠道的資源和過去的經驗。那么,哪些因素是設計者最為關心的?

    調查上市的CPU供應商

    某些公司如Motorola、Intel很有名氣,而有一些小的公司如QED(Santa Clara.CA)雖然名氣很小,但也生產很優秀的微處理器。另外,有一些公司,如ARM、MIPS等,只設計而并不生產CPU,他們把生產權授予世界各地的半導體制造商。

    一些半導體廠商生產的CPU不單純以傳統的封裝形式出售,而是以一種軟件模型庫方式向用戶供應ASIC設計。

    截至1997年底,所有各種形式的32位嵌入式微處理器的銷售額超過1.8億美元,如果加上PC、蘋果機和工作站,那么,幾乎每一位生活在美國的人都擁有一顆32位微處理器。Motorola傳統的68K結構仍是32位CPU的主流,雖然它起源于80年代初,但在1997年依然銷售了8000萬個,并基本上是傳統680xx芯片(00、20、40K),另外就是683xx(60、02、32、28K)以及Coldfire。

    68K嵌入式微處理器最大的挑戰者是MIPS的授權制造商。眾所周知,MIPS屬于SGI公司,而MIPS主要做嵌入式系統,SGI工作站只是MIPS芯片銷售額的1;緊跟在MIPS后的另一個RISC芯片制造商是Hitachi的SH,SH主要在遠東銷售(日本最多),北美則很少有人使用。

    ARM是另外一種近年來在嵌入式系統有影響力的微處理器制造商,ARM的設計非常適合于小的電源供電系統。Apple在Newton手持計算機中使用ARM,另外有幾款數字無線電話也在使用ARM。

    除MIPS、SH和ARM之外,就數PowerPC和X86了。這兩款微處理器在桌面系統用量極大,但在嵌入式系統中的影響卻不夠大。1997年,Intel、AMD及其他X86兼容廠商共生產了900萬個X86嵌入式CPU。實際上,在嵌入式X86CPU方面,AMD的工作遠比Intel多,如AMD186/188系統和AMD基于386、486Elan系統(把整個PC基成在單個芯片上)。

    選擇高性能的處理器

    如果你的設計是面向高性能的應用,那么建議你考慮某些新的處理器,其價格極為低廉,如IBM和Motorola的PowerPC。以前Intel的i960是銷售極好的RISC高性能芯片,但是最近幾年卻遇到強勁的對手,讓位于MIPS、SH以及后起之星ARM。

    另一種趨勢就是越來越多的人在磁盤控制器、數碼相機、手持電話、調制解調器等方面使用DSP。采用DSP的好處是可以大大減少系統內CPU的數目,提高效率,并使編程簡單,但是畢竟DSP不能完全替代CPU的功能。目前已經有公司宣布推出復合型的微處理器,如Motorola的M.Core(一種新一代的16/32位微處理器),它將跨越CPU與DSP。據悉,TI、Siemens也在開發相似的產品。

    IntelPentium無疑是一種高性能處理器,但由于其體積大、散熱差等原因,除客戶使用OEM板外,在用戶自己設計的系統中則較少使用。

    選擇低功耗的處理器

    嵌入式微處理器最大并且增長最快的市場是手持設備、電子記事本、PDA、手機、GPS導航器等消費類電子產品,這些產品中選購的微處理器除了要有很高的性能外,還要有極低的功率消耗。

    許多CPU生產廠家已經進入了這個領域。今天,用戶可以買到一顆嵌入式的微處理器,其速度像筆記本中的Pentium一樣快,而它僅使用普通電池供電,并且價格不足50美元。

    典型的例子有NEC、日立為HPC、PalmPC而設計的VR4111和SH7707。Digital的Strong ARM1100,在一個極小的200MHz主頻封裝中集成了彩色LCD控制器、PCMCIA接口、觸屏接口等6個接口(含USB、IRDA),而批量的價格也在40美元以內。

    選擇專用的集成化的處理器

    嵌入式微處理器與通用的微處理器最大的不同就是嵌入式微處理器多數工作在用戶自己設計的系統中。為了滿足日益高速增長的各類嵌入式系統設計的需求,CPU廠商設計了許多兼有16/32位微處理器并集成了許多外圍功能的CPU。根據筆者的經驗,這里列舉幾種在國內外被廣為采用的通信用集成化微處理器范例。

    Motorola68360是一個32位內核(CPU32+)的集成通信用CPU,除了內建的常規的DMA、DRAM控制、時鐘、片選、異步串口、中斷等常規微處理器功能外,它最大的特點是集成了一個通信系統,內含4路同步協議的協議通道,可以支持HDLC、T1/E1、ISDN等通信協議。

    68360還可編程,提供一個10M以太網接口,方便嵌入式系統與網絡管理計算機系統的連接。圍繞著這類應用,Motorola還有68302——一個16位的通信用協議處理器和高檔的860系列——PowerPCRISC內置的通信處理器。值得注意的是,AMD公司最近宣布了一種186CC的通信用處理器,內置采用國人熟悉的X86內核和四路HDLC,適合于ISDN路由、通信接入等系統。

    結論

    對于嵌入式系統的設計者,更多更好的嵌入式微處理器將不斷出現。綜合考慮系統的性能、功耗、價格、供貨保證、開發工具的配備以及工程師過去對這種處理器的經驗和軟件的支持等因素,決定用戶使用哪一種處理器。嵌入式處理器的選擇不是一成不變的,伴隨著技術的發展,速度快、價格低、功能強的嵌入式處理器一定是你下一個項目的選擇。

    最后,達內嵌入式培訓機構提醒每一個it愛好者:如果你想要在短時間內快速入門,順利掌握一門技術,建議還是認真學習視頻。多練習,多動手。

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