Встраиваемые процессоры являются ядром embedded system, и это аппаратный блок, который контролирует и помогает в работе системы. Диапазон чрезвычайно широк: от оригинального 4-битного процессора, 8-разрядного однокристального микрокомпьютера, который до сих пор широко используется в настоящее время, до новейших 32-разрядных и 64-разрядных встраиваемых процессоров, которые пользуются всеобщей популярностью. В мире насчитывается более 1000 типов процессоров со встроенными функциями, а популярная архитектура включает в себя более 30 серий, таких как MCU и MPU.
Учитывая широкие перспективы развития встраиваемых систем, многие производители полупроводников выпускают встраиваемые процессоры серийно, А собственная разработка процессоров компании стала основным трендом в области встраиваемых систем будущего. Различные разновидности, все быстрее и быстрее, все сильнее и сильнее производительность, и все более низкие цены. Адресное пространство встроенного процессора может составлять от 64 КБ до 16 МБ, скорость обработки может достигать 2000 MIPS в самом быстром состоянии, а корпус варьируется от 8 до 144 контактов.
Характеристики встраиваемых систем
Встраиваемые микропроцессоры аналогичны по основному принципу обычным настольным компьютерам, но имеют более высокую стабильность работы, более низкое энергопотребление и сильную приспособляемость к окружающей среде (такой как температура, влажность, электромагнитное поле, вибрация и т. д.), меньшие размеры и более интегрированные функции.
В области настольных компьютеров основным показателем при сравнении процессоров является скорость вычислений. От компьютера 386 с основная частота 33 МГц для процессора PenTIum 4 с основной частотой 3 ГГц, улучшение скорости - это изменение, которое больше всего беспокоит пользователей. Ситуация совершенно иная. Выбор встраиваемого процессора должен основываться на требованиях к проекту, среди многих факторов, таких как производительность, энергопотребление, функциональность, размер и форма упаковки, уровень SoC, стоимость, коммерческие соображения и т. д., чтобы найти компромисс и выбрать лучший.
Типы встраиваемых систем
1. Микропроцессор
встроенный микропроцессор (микропроцессорный блок, MPU) развит из центрального процессора в компьютере общего назначения. Он характеризуется процессором с более чем 32 битами и высокой производительностью, и, конечно же, его цена соответствуетВ то же время, если вы не знаете, как это сделать Однако, в отличие от компьютерных процессоров, в реальных встраиваемых приложениях резервируется только функциональное оборудование, тесно связанное со встроенным приложением, а другие избыточные функциональные части удаляются, чтобы встроенное приложение могло быть реализовано с наименьшим энергопотреблением и ресурсами. Особые требования. Основными типами встраиваемых процессоров являются серии Am186/88, 386EX, SC-400, Power PC, 68000, MIPS, ARM/StrongARM и др.2. Микроконтроллер
Типичный представитель встроенный микроконтроллер(
Microcontroller Unit, MCU) представляет собой однокристальный микрокомпьютер, который объединяет ROM/EPROM, RAM, шину, логику шины, таймер/счетчик, сторожевой таймер, ввод/вывод, последовательный порт, ширину импульса модуляция Различные необходимые функции и периферийные устройства, такие как в качестве выхода, A/D, D/A, Flash RAM, EEPROM и т. Д.
По сравнению со встраиваемыми микропроцессорами, самой большой особенностью микроконтроллеров является однокристальность, что значительно уменьшает объем, тем самым снижая энергопотребление и стоимость, а также повышая надежность. Микроконтроллеры являются основным направлением индустрии встраиваемых систем. Интегрированные периферийные ресурсы микроконтроллера, как правило, в изобилии и пригодны для управления, поэтому его называют микроконтроллером.
Благодаря низкой цене и отличным функциям микроконтроллера, он имеет самое большое разнообразие и количество, а более представительные включают 8051, MCS-251, MCS-96 / 196 / 296, P51XA, C166 / 167, серию 68K и MCU 8XC930 / 931, C540, C541, а также поддержку I2C, CAN-Bus, ЖК-дисплея и многих специализированных микроконтроллеров и совместимых серий. На долю микроконтроллеров приходится около 70% доли рынка встраиваемых систем. Однокристальный микрокомпьютер Avr производства компании Atmel обладает высокойЭто означает, что в настоящее время в Конституции Российской Федерации существует множество таких устройств, как ПЛИС, и это неизбежно будет способствовать развитию однокристального микрокомпьютера.
3. DSP-процессор The EmbeddedDSP
processor (Embedded Digital Signal Processor, EDSP) - это процессор , специально используемый для обработки сигналов. Он имеет специальную конструкцию с точки зрения структуры системы и алгоритма команд, а также обладает высокой эффективностью компиляции и скоростью выполнения инструкций. DSP широко используется в различных приборах, таких как цифровая фильтрация, БПФ и спектральный анализ.Наиболее широко используются серии TMS320C2000/C5000 от TI, а MCS-296 от Intel и TriCore от Siemens также имеют свои собственные диапазоны приложений.
4. Система на кристалле
Встроенная система на кристалле (System On Chip): SoC является одной из горячих тем в области встраиваемых приложений, которая преследует самое большое интегрированное устройство в системе продукта. Самая большая особенность SOC заключается в том, что он успешно реализует бесшовную комбинацию программного и аппаратного обеспечения, а также непосредственно встраивает модуль кода операционной системы в чип процессора. Кроме того, SOC является очень всеобъемлющим, используя языки описания аппаратного обеспечения, такие как VHDL, внутри кремниевого чипа, для реализации сложной системы.
Поскольку SOC часто являются выделенными, большинство из них неизвестны пользователям. Типичным продуктом SOC является Philips Smart XA. Несколько серий общего назначения, таких как TriCore от Siemens, M-Core от Motorola, некоторые устройства серии ARM, чипы Neuron, совместно разработанные Echelon и Motorola, и т. д. Материалы по теме: 18 Основные принципы выбора одного
чипаОжидается, что в ближайшем будущем некоторые крупные чиповые компании одним махом дадут отпор конкурентам, выпустив зрелые чипы SOC, способные занять большую часть рынка. Чипы SOC также будут играть важную роль в таких областях применения, как звук, изображение, кино и телевидение, сетевая и системная логика.
Сводка по встраиваемым процессорам (общие
)(1) Встраиваемый микропроцессор ARM (встроенная микропроцессорная структура
)ARM (Advanced RISC Machines)
(2) Встраиваемый процессор MIPS
MIPS - очень популярный RISC-процессор в мире. MIPS расшифровывается как «микропроцессор без внутренней блокирующей стадии конвейера», и его механизм заключается в использовании программных методов, позволяющих максимально избежать проблем, связанных с данными в конвейере. MIPS Technology Corporation — известная компания по разработке микросхем в США. Он использует упрощенную вычислительную структуру системы инструкций (RISC) для проектирования микросхем. Она разрабатывает и производит высокопроизводительные, высокопроизводительные и встраиваемые 32- и 64-разрядные процессоры. В RISC процессоры занимают важное место.
(3
) PowerPCСпецификация архитектуры PowerPC (PowerPC Architecture SpecificaTIon) представляет собой микросхемуВ 1990-х годах компания IBM (International Business Machines Corporation), Apple (Apple Corporation) и Motorola (Motorola) выпустила многопроцессорный компьютер на базе PowerPC. . Архитектура PowerPC отличается хорошей масштабируемостью, удобством и гибкостью.
(4) Встраиваемый процессор X86 x86
— это аббревиатура для стандартного номера Intel Embedded Processor серии компьютеров общего назначения, а также обозначает набор наборов компьютерных команд общего назначения. X не имеет никакого отношения к процессору. Это простое определение подстановочных знаков для всех систем *86, например: i386, 586, Pentium. По сравнению с ARM и MIPS область применения встраиваемых процессоров архитектуры X86 более узкая. Он в основном используется в настольных и серверных процессорах низкого класса.(5) Эмбеdded
DSP processor
DSP - это специальный процессор для высокоскоростной обработки в реальном времени после преобразования аналогового сигнала в цифровой, и его скорость обработки в 10-50 раз выше, чем у самого быстрого процессора. На фоне сегодняшней цифровой эпохи DSP стал базовым устройством в сферах связи, компьютера, бытовой электроники и так далее. Инсайдеры отрасли предсказывают, что DSP станет самым быстрорастущим электронным продуктом в интегральных схемах в будущем и станет решающим фактором в модернизации электронных продуктов.
