知识科普:ARM、MCU、DSP、FPGA的技术特点

2018-10-09 17:42:33 嵌入式开发中心 49

ARMARM处理器是嵌入式领域最为热门的RISC处理器,其特点主要是性能高、价格低、能耗低、设计的第一款RISC微处理器,基本是32位设计,但也配备16位指令集,一般来讲比等价32位代码节省达35%,却能保留32位系统的所有优势。它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案,由于所有产品均基于一个通用的软件体系,所以相同的软件可在所有产品中运行。

  目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额,可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间,也降低了研发费用。

 

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MCU:俗称”单片机,大都在结构上是基于冯·诺伊曼结构的,这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分:一个中央处理器核心,程序存储器(只读存储器或者闪存)、数据存储器(随机存储器)、一个或者更多的定时/计数器,还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口——所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。指令集上早期的MCU是采用CISC的,后面被RISC取代。在总线位数上,MCU覆盖了4位、8位、16位、32位,应用十分广泛。

MCU面世时间最长,各种厂商都有它们自己的架构与指令集,如果从低功耗方面来看,TI的MSP430型MCU做得相对较好。


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DSP:又名数字信号处理器,它是一种专用于实时的数字信号处理的微处理器。结构上它采用哈佛结构,同样采用流水线技术。此外,DSP被用于宿主环境时可作为直接内存存取设备运作,还支持从模拟数字转换器(ADC)获得数据,最终输出的是由数字模拟转换器(DAC)转换为模拟信号的数据,支持一定的并行处理。DSP相对于FPGA的一个优势是它的功耗相对较低,DSP生产厂商通过提高处理器的主频、努力降低功耗来保证它的市场占有率,因为在高性能的数字处理市场上FPGA似乎更占有优势。如果单纯从DSP领域上来看,DSP在功耗上、性能上做得最好的要数TI公司,TI公司的DSP处理器相对其它的DSP厂商生产的处理器成本更低、功耗更低,所以TI的DSP芯片更在竞争力。


 

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  FPGA:是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式。加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工作状态。掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器,只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能。因此,FPGA的使用非常灵活。可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多,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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