文档介绍:1嵌入式系统
由NordriDesign提供
实时系统
在时限范围内的正确响应
通常是嵌入式系统
通常是分布式系统
对时限要求的不同
硬实时系统
软实时系统
硬的仪器仪表。
近来Atmel公司推出的AVR单片机由于其集成了FPGA等器件,所以具有很高的性价比,势必将推动单片机获得更高的发展。
2. 嵌入式微处理器MPU
嵌入式微处理器MPU是由通用计算机中的CPU演变而来的。
与计算机处理器不同的是,在实际嵌入式应用中,只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件,去除其他冗余的功能部分,以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。
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。
典型的嵌入式微处理器MPU: MIPS,PowerPC,StrongARM,S3C2410,Pxa255.
目前主要的嵌入式微处理器有:
AMD公司:Am186/88、Elan系列
Intel公司:386EX、XScale
NS(AMD)公司:Geode系列
ST公司:STPC(SOC)
Motorola公司:Power PC(IBM)、68000、
MIPS公司:MIPS 32 4Kc和MIPS 64 5Kc
ARM公司:ARM7、 ARM9E、 ARM10E、 ARM11、 Securcore 6个系列
RISC
X86
CISC和RISC
CISC:复杂指令集(Complex Instruction Set Computer)
具有大量的指令和寻址方式
8/2原则:80%的程序只使用20%的指令
大多数程序只使用少量的指令就能够运行。
RISC:精简指令集(Reduced Instruction Set Computer)
在通道中只包含最有用的指令
确保数据通道快速执行每一条指令
使CPU硬件结构设计变得更为简单
3. 嵌入式数字信号处理器DSP
DSP是专门用于信号处理方面的处理器,其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计,在数字滤波、FFT、频谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。
DSP的理论算法在70年代就已经出现,但是由于专门的DSP处理器还未出现,所以这种理论算法只能通过MPU等分立元件实现。 1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。在语音合成、编码解码器和数控系统中得到了广泛应用。 DSP的运算速度进一步提高,应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。
目前最为广泛应用的嵌入式DSP处理器是TI的TMS320C2X/C5X系列,另外如ADI、Motorola、Intel和Siemens公司也有各自的DSP产品。
冯·诺依曼体系的特点
数据与指令都存储在存储器中
被大多数计算机所采用
ARM7——冯诺依曼体系
哈佛体系结构
哈佛体系结构的特点
程序存储器与数据存储器分开
提供了较大的数存储器带宽
适合于数字信号处理
大多数DSP都是哈佛结构
ARM9是哈佛结构
4. 片上系统(System On a chip)
它结合了许多功能区块,将功能做在一个芯片上,像是ARM RISC、MIPS RISC、DSP或是其他的微处理器核心,加上通信的接口单元,如通用串行端口(USB)、TCP/IP通信单元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、蓝牙模块接口等等,这些单元以往都是依照各单元的功能做成一个个独立的处理芯片。
SoC是追求产品系统最大包容的集成器件, SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合,直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。
运用VHDL等硬件描述语言不需要再像传统的系统设计一样,绘制庞大复杂的电路板,一点点的连接焊制,只需要使用精确的语言,综合时序设计直接在器件库中调用各种通用处理器的标准(SOPC),然后通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商进行生产。
由于SOC往往是专用的,所以不为大部分用户所知,如 Philips的Smart XA。Siemens的TriCore,Motorola的M-Core,某些ARM系列器件,Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。
SoC所具有的其他的优点:
利用改变内部工作电压,降低芯片功耗。
减少芯片对外管脚数,简化制造过程。
减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递,可以加快微处理器数据处理的速度。
内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时所造成系统杂讯。