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知識(shí)科普:ARM、MCU、DSP、FPGA的技術(shù)特點(diǎn)

2018-10-23 09:30 朗銳智科
關(guān)鍵詞:ARMMCUDSPFPGA

導(dǎo)讀:目前ARM在手持設(shè)備市場占有90以上的份額,可以有效地縮短應(yīng)用程序開發(fā)與測試的時(shí)間,也降低了研發(fā)費(fèi)用。

ARM:ARM處理器是嵌入式領(lǐng)域最為熱門的RISC處理器,其特點(diǎn)主要是性能高、價(jià)格低、能耗低、設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器,基本是32位設(shè)計(jì),但也配備16位指令集,一般來講比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35%,卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢。它提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案,由于所有產(chǎn)品均基于一個(gè)通用的軟件體系,所以相同的軟件可在所有產(chǎn)品中運(yùn)行。

目前ARM在手持設(shè)備市場占有90以上的份額,可以有效地縮短應(yīng)用程序開發(fā)與測試的時(shí)間,也降低了研發(fā)費(fèi)用。

知識(shí)科普:ARM、MCU、DSP、FPGA的技術(shù)特點(diǎn)

MCU:俗稱”單片機(jī),大都在結(jié)構(gòu)上是基于馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的,這種結(jié)構(gòu)清楚地定義了嵌入式系統(tǒng)所必需的四個(gè)基本部分:一個(gè)中央處理器核心,程序存儲(chǔ)器(只讀存儲(chǔ)器或者閃存)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)、一個(gè)或者更多的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,還有用來與外圍設(shè)備以及擴(kuò)展資源進(jìn)行通信的輸入/輸出端口——所有這些都被集成在單個(gè)集成電路芯片上。指令集上早期的MCU是采用CISC的,后面被RISC取代。在總線位數(shù)上,MCU覆蓋了4位、8位、16位、32位,應(yīng)用十分廣泛。

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

知識(shí)科普:ARM、MCU、DSP、FPGA的技術(shù)特點(diǎn)

DSP:又名數(shù)字信號(hào)處理器,它是一種專用于實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)處理的微處理器。結(jié)構(gòu)上它采用哈佛結(jié)構(gòu),同樣采用流水線技術(shù)。此外,DSP被用于宿主環(huán)境時(shí)可作為直接內(nèi)存存取設(shè)備運(yùn)作,還支持從模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)獲得數(shù)據(jù),最終輸出的是由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)據(jù),支持一定的并行處理。DSP相對(duì)于FPGA的一個(gè)優(yōu)勢是它的功耗相對(duì)較低,DSP生產(chǎn)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占有率,因?yàn)樵诟咝阅艿臄?shù)字處理市場上FPGA似乎更占有優(yōu)勢。如果單純從DSP領(lǐng)域上來看,DSP在功耗上、性能上做得最好的要數(shù)TI公司,TI公司的DSP處理器相對(duì)其它的DSP廠商生產(chǎn)的處理器成本更低、功耗更低,所以TI的DSP芯片更在競爭力。

知識(shí)科普:ARM、MCU、DSP、FPGA的技術(shù)特點(diǎn)

FPGA:是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的,因此工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。用戶可以根據(jù)不同的配置模式,采用不同的編程方式。加電時(shí),F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中,配置完成后,F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后,F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片,內(nèi)部邏輯關(guān)系消失,因此,F(xiàn)PGA能夠反復(fù)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(dāng)需要修改FPGA功能時(shí),只需換一片EPROM即可。這樣,同一片F(xiàn)PGA,不同的編程數(shù)據(jù),可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此,F(xiàn)PGA的使用非常靈活??梢哉f,F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)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。