知識科普:ARM、MCU、DSP、FPGA的技術特點

ARM:ARM處理器是嵌入式領域最為熱門的RISC處理器,其特點主要是性能高、價格低、能耗低、設計的第一款RISC微處理器,基本是32位設計,但也配備16位指令集,一般來講比等價32位代碼節省達35%,卻能保留32位系統的所有優勢。它提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統芯片方案,由於所有產品均基於一個通用的軟件體系,所以相同的軟件可在所有產品中運行。

目前ARM在手持設備市場佔有90以上的份額,可以有效地縮短應用程序開發與測試的時間,也降低了研發費用。

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MCU:俗稱”單片機,大都在結構上是基於馮·諾伊曼結構的,這種結構清楚地定義了嵌入式系統所必需的四個基本部分:一箇中央處理器核心,程序存儲器(只讀存儲器或者閃存)、數據存儲器(隨機存儲器)、一個或者更多的定時/計數器,還有用來與外圍設備以及擴展資源進行通信的輸入/輸出端口——所有這些都被集成在單個集成電路芯片上。指令集上早期的MCU是採用CISC的,後面被RISC取代。在總線位數上,MCU覆蓋了4位、8位、16位、32位,應用十分廣泛。

MCU面世時間最長,各種廠商都有它們自己的架構與指令集,如果從低功耗方面來看,TI的MSP430型MCU做得相對較好。

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DSP:又名數字信號處理器,它是一種專用於實時的數字信號處理的微處理器。結構上它採用哈佛結構,同樣採用流水線技術。此外,DSP被用於宿主環境時可作為直接內存存取設備運作,還支持從模擬數字轉換器(ADC)獲得數據,最終輸出的是由數字模擬轉換器(DAC)轉換為模擬信號的數據,支持一定的並行處理。DSP相對於FPGA的一個優勢是它的功耗相對較低,DSP生產廠商通過提高處理器的主頻、努力降低功耗來保證它的市場佔有率,因為在高性能的數字處理市場上FPGA似乎更佔有優勢。如果單純從DSP領域上來看,DSP在功耗上、性能上做得最好的要數TI公司,TI公司的DSP處理器相對其它的DSP廠商生產的處理器成本更低、功耗更低,所以TI的DSP芯片更在競爭力。

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FPGA:是由存放在片內RAM中的程序來設置其工作狀態的,因此工作時需要對片內的RAM進行編程。用戶可以根據不同的配置模式,採用不同的編程方式。加電時,FPGA芯片將EPROM中數據讀入片內編程RAM中,配置完成後,FPGA進入工作狀態。掉電後,FPGA恢復成白片,內部邏輯關係消失,因此,FPGA能夠反覆使用。FPGA的編程無須專用的FPGA編程器,只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當需要修改FPGA功能時,只需換一片EPROM即可。這樣,同一片FPGA,不同的編程數據,可以產生不同的電路功能。因此,FPGA的使用非常靈活。可以說,FPGA芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一。目前FPGA的品種很多,有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。


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