嵌入式硬件系列一:处理器介绍

1. 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

      嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括 ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件。嵌入式微处理器可分为CISC 和RISC 两类。在很多方面差异很大，它们主要有：

（1） 指令系统：RISC 设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来完成。因此，在 RISC 机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。而 CISC 计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。因此，处理特殊任务效率较高。

（2） 存储器操作：RISC 对存储器操作有限制，使控制简单化；而 CISC 机器的存储器 操作指令多，操作直接。

（3） 程序：RISC 汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；而 CISC 汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序社设计相对容易，效率较高。

（4） 中断：RISC 机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而 CISC 机器是在一条指令执行结束后响应中断。

（5） CPU：RISC CPU 包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；而 CISC CPU 包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。

（6） 设计周期：RISC 微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术；CISC 微处理器结构复杂，设计周期长。

（7） 用户使用：RISC 微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。

（8） 应用范围：由于 RISC 指令系统的确定与特定的应用领域有关，故 RISC 机器更适合于专用机；而 CISC 机器则更适合于通用机。

2. 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)

      嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。 嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成 ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash、RAM、EEPROM 等各种必要功能模块。

3. 嵌入式 DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)

      DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行 DSP 算法，编译效率 较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面 DSP 算法正在大量进入嵌入式领域，DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现 DSP 功能，过渡到采用嵌入式DSP 处理器。

4. 嵌入式片上系统(System On Chip)

      随着 VLSI 设计的普及化及半导体工艺的迅速发展，可以在一块硅片上实现一个更为 复杂的系统，这就是 System On Chip(SOC)。各种通用处理器内核将作为 SOC 设计公司的标准库，和许多其它嵌入式系统外设一样，成为 VLSI 设计中一种标准的器件，用标准的 VHDL 等语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。

5. 嵌入式处理器的选择

（1） 调查市场上已有的 CPU 供应商。

（2） 处理器的处理速度。

（3） 技术指标。开发人员首先考虑的是，系统所要求 的一些硬件能否无需过多的胶合逻辑（Glue Logic）就可以连接到处理器上。其次是考虑该处理器的一些支持芯片，如 DMA 控制器，内存管理器，中断控制器，串行设备、时钟等的配套。

（4） 处理器的低功耗。

（5） 处理器的软件支持工具。

（6） 处理器是否内置调试工具。

（7） 处理器供应商是否提供评估板。