1. 嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
? ? ? 嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點,但是在電路板上必須包括 ROM、RAM、總線接口、各種外設等器件。嵌入式微處理器可分為CISC 和RISC 兩類。在很多方面差異很大,它們主要有:
(1) 指令系統(tǒng):RISC 設計者把主要精力放在那些經(jīng)常使用的指令上,盡量使它們具有簡單高效的特色。對不常用的功能,常通過組合指令來完成。因此,在 RISC 機器上實現(xiàn)特殊功能時,效率可能較低。但可以利用流水技術和超標量技術加以改進和彌補。而 CISC 計算機的指令系統(tǒng)比較豐富,有專用指令來完成特定的功能。因此,處理特殊任務效率較高。
(2) 存儲器操作:RISC 對存儲器操作有限制,使控制簡單化;而 CISC 機器的存儲器 操作指令多,操作直接。
(3) 程序:RISC 匯編語言程序一般需要較大的內存空間,實現(xiàn)特殊功能時程序復雜,不易設計;而 CISC 匯編語言程序編程相對簡單,科學計算及復雜操作的程序社設計相對容易,效率較高。
(4) 中斷:RISC 機器在一條指令執(zhí)行的適當?shù)胤娇梢皂憫袛?;?CISC 機器是在一條指令執(zhí)行結束后響應中斷。
(5) CPU:RISC CPU 包含有較少的單元電路,因而面積小、功耗低;而 CISC CPU 包含有豐富的電路單元,因而功能強、面積大、功耗大。
(6) 設計周期:RISC 微處理器結構簡單,布局緊湊,設計周期短,且易于采用最新技術;CISC 微處理器結構復雜,設計周期長。
(7) 用戶使用:RISC 微處理器結構簡單,指令規(guī)整,性能容易把握,易學易用;CISC微處理器結構復雜,功能強大,實現(xiàn)特殊功能容易。
(8) 應用范圍:由于 RISC 指令系統(tǒng)的確定與特定的應用領域有關,故 RISC 機器更適合于專用機;而 CISC 機器則更適合于通用機。
2. 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
? ? ? 嵌入式微控制器又稱單片機,顧名思義,就是將整個計算機系統(tǒng)集成到一塊芯片中。 嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內核為核心,芯片內部集成 ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調制輸出、A/D、D/A、Flash、RAM、EEPROM 等各種必要功能模塊。
3. 嵌入式 DSP 處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
? ? ? DSP 處理器對系統(tǒng)結構和指令進行了特殊設計,使其適合于執(zhí)行 DSP 算法,編譯效率 較高,指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面 DSP 算法正在大量進入嵌入式領域,DSP 應用正從在通用單片機中以普通指令實現(xiàn) DSP 功能,過渡到采用嵌入式DSP 處理器。
4. 嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip)
? ? ? 隨著 VLSI 設計的普及化及半導體工藝的迅速發(fā)展,可以在一塊硅片上實現(xiàn)一個更為 復雜的系統(tǒng),這就是 System On Chip(SOC)。各種通用處理器內核將作為 SOC 設計公司的標準庫,和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設一樣,成為 VLSI 設計中一種標準的器件,用標準的 VHDL 等語言描述,存儲在器件庫中。用戶只需定義出整個應用系統(tǒng),仿真通過后就可以將設計圖交給半導體工廠制作樣品。這樣除個別無法集成的器件以外,整個嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去,應用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔,對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。
5. 嵌入式處理器的選擇
(1) 調查市場上已有的 CPU 供應商。
(2) 處理器的處理速度。
(3) 技術指標。開發(fā)人員首先考慮的是,系統(tǒng)所要求 的一些硬件能否無需過多的膠合邏輯(Glue Logic)就可以連接到處理器上。其次是考慮該處理器的一些支持芯片,如 DMA 控制器,內存管理器,中斷控制器,串行設備、時鐘等的配套。
(4) 處理器的低功耗。
(5) 處理器的軟件支持工具。
(6) 處理器是否內置調試工具。
(7) 處理器供應商是否提供評估板。