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32位嵌入式處理器的特點及應(yīng)用

電子設(shè)計 ? 作者:電子設(shè)計 ? 2018-09-27 08:05 ? 次閱讀

眾所周知,在嵌入式系統(tǒng)中,微處理器用的最多的還是MCU(俗稱單片機(jī)),主要原因是其性價比高、簡單易學(xué)。MCU有4位、8位、16位三大系列,4位 MCU主要用在家用電器、兒童玩具領(lǐng)域;16位MCU則用在速度要求較高的工業(yè)控制領(lǐng)域;8位MCU是主流,幾乎覆蓋所有應(yīng)用領(lǐng)域,其生產(chǎn)廠商(幾十家)、產(chǎn)品系列(幾百個)、芯片型號(幾千種)都是最多的,在所有8位MCU中,51系列占一半以上。

嵌入式系統(tǒng)所有處理器中,目前32位處理器雖然只占一小部分,但卻是不可替代的一部分,而且是嵌入式技術(shù)未來的發(fā)展方向。32位嵌入式處理器具有如下特點:

● 運算速度高,主頻高達(dá)1G以上,多總線多數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu),有些處理器帶雙核甚至多核CPU

● 內(nèi)存容量大,內(nèi)帶或外接大容量的Flash和SRAM,多數(shù)32位處理器可直接外接大容量的SDRAM。

硬件功能強(qiáng)大,內(nèi)置AD/DA、PWM、PLA等,外帶GPIO、UARTI2C、SPI、CAN、PCI、USB、1394、以太網(wǎng)接口

● 支持實時操作系統(tǒng)(WindowsCE、Linux/μClinux、VxWorks、μC/OS-II等),以及多功能人機(jī)交互式界面。

目前國內(nèi)比較流行的32位嵌入式處理器有:x86系列、ARMDSP、PowerPC等。

1、 x86系列(IntelAMD)源自PC機(jī),在嵌入式系統(tǒng)中用到較多的是486、586和Pentium CPU,其特點是硬件系統(tǒng)基本上使用標(biāo)準(zhǔn)板(PC104,3.5“或Mini-ITX單板機(jī)),軟件開發(fā)也很方便,利用PC機(jī)平臺就可以,且有大量第三方免費軟件可以使用,操作系統(tǒng)以DOS、WindowsCE為主。

x86系列主要用在工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)字多媒體系統(tǒng)、機(jī)頂盒等領(lǐng)域。

這里需要特別推薦兩款性價比極高且與x86指令兼容的CPU:Intel Atom(凌動)-主要用在Mini-ITX中,Transmeta Crusoe TM5xxx系列- 主要用在PC104中。

2、 ARM是英國ARM公司設(shè)計的IP核,第三方公司購買后設(shè)計出內(nèi)核結(jié)構(gòu)相同、具有各種特色功能的處理器。目前,全世界ARM生產(chǎn)商有幾百家,國內(nèi)就有十多家,比較流行的有NXP/Philips、Samsung、Atmel、TI、ST、ADI等,可參閱本博客中《ARM芯片選型簡易指南》(閱讀原文可立即查看)一文。

ARM的主要應(yīng)用領(lǐng)域有:工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字娛樂和安防監(jiān)控等。

今后,隨著ARM性價比不斷提高,ARM將進(jìn)入常規(guī)8/16位MCU的應(yīng)用領(lǐng)域,目前已經(jīng)推出的就有Cortex-Mx系列ARM內(nèi)核。

3、 DSP原來是專用于數(shù)字信號處理的,生產(chǎn)廠商、產(chǎn)品型號都不多,主要有TI的C2000、C5000和C6000系列;AD的 BF5xx(Blackfin)、ADSP21x(SHARC)、TSx0x(TigerSHARC)系列, Motorola/Freescale和NEC的DSP等,后兩個廠家的DSP在國內(nèi)用的較少。隨著DSP功能的不斷擴(kuò)展,特別是近年來國內(nèi)安防監(jiān)控技術(shù)的高速發(fā)展,DSP在嵌入式系統(tǒng)中用得越來越多。

DSP的主要應(yīng)用領(lǐng)域有:數(shù)字語音/圖像信號處理(編碼壓縮、FFT、FIR)、安防監(jiān)控(高速球機(jī)、DVR)、工業(yè)控制(電機(jī)控制/變頻調(diào)速)、軍事設(shè)備(導(dǎo)航及制導(dǎo),雷達(dá)監(jiān)測)等。

4、PowerPC是由蘋果(Apple)和IMB以及早期的Motorola(現(xiàn)在的Freescale)組成的聯(lián)盟(簡稱為AIM)共同設(shè)計的微處理器架構(gòu),以對抗在市場上占有壓倒優(yōu)勢的x86處理器。

在嵌入式系統(tǒng)中使用較多的是Motorola/Freescale的MPC7x和MPC8x系列。PowerPC除了用在蘋果和IBM的電腦、工作站外,嵌入式領(lǐng)域主要用在通信消費電子、軍工以及航天等方面。

補(bǔ)充:目前已有集ARM和DSP于一體的處理器,如TI OMAP系列。此外,MCU(單片機(jī))也有32位的,如 MicrochipPIC32系列,F(xiàn)reescale/Motorola的MC68K、MMC21x(M-Core))、 MCF5x(ColdFire)系列等,只是國內(nèi)用的較少(可能是受ARM、DSP比較流行的影響)。

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