嵌入式系統 .rar
(34.79 KB)
2010-7-21 14:55 上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 積分 -1
三、嵌入式系統的分類(lèi) 由于嵌入式系統由硬件和軟件兩大部分組成，所以其分類(lèi)也可以從硬件和軟件進(jìn)行劃分。 從硬件方面來(lái)講，各式各樣的嵌入式處理器是嵌入式系統硬件中的最核心的部分，而目前世界上具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已經(jīng)超過(guò)1000 種，流行體系結構包括MCU，MPU 等30 多個(gè)系列。鑒于嵌入式系統廣闊的發(fā)展前景，很多半導體制造商都大規模生產(chǎn)嵌入式處理器，并且公司自主設計處理器也已經(jīng)成為了未來(lái)嵌入式領(lǐng)域的一大趨勢，其中從單片機、DSP到FPGA有著(zhù)各式各樣的品種，速度越來(lái)越快，性能越來(lái)越強，價(jià)格也越來(lái)越低。目前嵌入式處理器的尋址空間可以從64kB 到16MB ，處理速度最快可以達到2000 MIPS，封裝從8 個(gè)引腳到144 個(gè)引腳不等。 根據其現狀，嵌入式處理器可以分成下面幾類(lèi)： 3.1.1、嵌入式微處理器（Micro Processor Unit，MPU）
嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU 演變而來(lái)的。它的特征是具有32 位以上的處理器，具有較高的性能，當然其價(jià)格也相應較高。但與計算機處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應用中，只保留和嵌入式應用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現嵌入式應用的特殊要求。和工業(yè)控制計算機相比，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(diǎn)。目前主要的嵌入式處理器類(lèi)型有Am186/88 、386EX 、SC-400 、Power PC 、68000 、MIPS 、ARM/ StrongARM 系列等。 其中Arm／StrongArm是專(zhuān)為手持設備開(kāi)發(fā)的嵌入式微處理器，屬于中檔的價(jià)位。 3.1.2、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式微控制器的典型代表是單片機，從70 年代末單片機出現到今天，雖然已經(jīng)經(jīng)過(guò)了20 多年的歷史，但這種８位的電子器件目前在嵌入式設備中仍然有著(zhù)極其廣泛的應用。單片機芯片內部集成ROM/EPROM 、RAM 、總線(xiàn)、總線(xiàn)邏輯、定時(shí)/ 計數器、看門(mén)狗、I/O 、串行口、脈寬調制輸出、A/D 、D/A 、Flash RAM 、EEPROM 等各種必要功能和外設。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統工業(yè)的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱(chēng)微控制器。 由于MCU 低廉的價(jià)格，優(yōu)良的功能，所以擁有的品種和數量最多，比較有代表性的包括8051 、MCS-251 、MCS-96/196/296 、P51XA 、C166/167 、68K 系列以及 MCU 8XC930/931 、C540 、C541 ，并且有支持I2C 、CAN-Bus 、LCD及眾多專(zhuān)用MCU 和兼容系列。目前MCU 占嵌入式系統約70 ％的市場(chǎng)份額。近來(lái)Atmel出產(chǎn)的Avr 單片機由于其集成了FPGA 等器件，所以具有很高的性?xún)r(jià)比，勢必將推動(dòng)單片機獲得更高的發(fā)展。 3.1.3、嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) DSP處理器是專(zhuān)門(mén)用于信號處理方面的處理器，其在系統結構和指令算法方面進(jìn)行了特殊設計，具有很高的編譯效率和指令的執行速度。在數字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規模的應用。 DSP 的理論算法在70 年代就已經(jīng)出現，但是由于專(zhuān)門(mén)的DSP 處理器還未出現，所以這種理論算法只能通過(guò)MPU 等由分立元件實(shí)現。MPU 較低的處理速度無(wú)法滿(mǎn)足DSP 的算法要求，其應用領(lǐng)域僅僅局限于一些尖端的高科技領(lǐng)域。隨著(zhù)大規模集成電路技術(shù)發(fā)展，1982 年世界上誕生了首枚DSP 芯片。其運算速度比MPU 快了幾十倍，在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應用。至80 年代中期，隨著(zhù)CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS 工藝的DSP 芯片應運而生，其存儲容量和運算速度都得到成倍提高，成為語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎。到80 年代后期，DSP 的運算速度進(jìn)一步提高，應用領(lǐng)域也從上述范圍擴大到了通信和計算機方面。90 年代后，DSP 發(fā)展到了第五代產(chǎn)品，集成度更高，使用范圍也更加廣闊。 目前最為廣泛應用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應用范圍。 3.1.4、嵌入式片上系統(System On Chip) SoC追求產(chǎn)品系統最大包容的集成器件，是目前嵌入式應用領(lǐng)域的熱門(mén)話(huà)題之一。SOC 最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現了軟硬件無(wú)縫結合，直接在處理器片內嵌入操作系統的代碼模塊。而且SOC 具有極高的綜合性，在一個(gè)硅片內部運用VHDL等硬件描述語(yǔ)言，實(shí)現一個(gè)復雜的系統。用戶(hù)不需要再像傳統的系統設計一樣，繪制龐大復雜的電路板，一點(diǎn)點(diǎn)的連接焊制，只需要使用精確的語(yǔ)言，綜合時(shí)序設計直接在器件庫中調用各種通用處理器的標準，然后通過(guò)仿真之后就可以直接交付芯片廠(chǎng)商進(jìn)行生產(chǎn)。由于絕大部分系統構件都是在系統內部，整個(gè)系統就特別簡(jiǎn)潔，不僅減小了系統的體積和功耗，而且提高了系統的可靠性，提高了設計生產(chǎn)效率。 由于SOC往往是專(zhuān)用的，所以大部分都不為用戶(hù)所知，比較典型的SOC產(chǎn)品是Philips的Smart XA。少數通用系列如Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。 預計不久的將來(lái)，一些大的芯片公司將通過(guò)推出成熟的、能占領(lǐng)多數市場(chǎng)的SOC芯片，一舉擊退競爭者。SOC芯片也將在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡(luò )及系統邏輯等應用領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。 從軟件方面劃分，主要可以依據操作系統的類(lèi)型。目前嵌入式系統的軟件主要有兩大類(lèi)：實(shí)時(shí)系統和分時(shí)系統。其中實(shí)時(shí)系統又分為兩類(lèi)：硬實(shí)時(shí)系統和軟實(shí)時(shí)系統。 實(shí)時(shí)嵌入系統是為執行特定功能而設計的，可以嚴格的按時(shí)序執行功能。其最大的特征就是程序的執行具有確定性。在實(shí)時(shí)系統中，如果系統在指定的時(shí)間內未能實(shí)現某個(gè)確定的任務(wù)，會(huì )導致系統的全面失敗，則系統被稱(chēng)為硬實(shí)時(shí)系統。而在軟實(shí)時(shí)系統中，雖然響應時(shí)間同樣重要，但是超時(shí)卻不會(huì )導致致命錯誤。一個(gè)硬實(shí)時(shí)系統往往在硬件上需要添加專(zhuān)門(mén)用于時(shí)間和優(yōu)先級管理的控制芯片，而軟實(shí)時(shí)系統則主要在軟件方面通過(guò)編程實(shí)現時(shí)限的管理。比如Windows CE 就是一個(gè)多任務(wù)分時(shí)系統，而Ucos-II 則是典型的實(shí)時(shí)操作系統。 當然，除了上述分類(lèi)之外，還有許多其他分類(lèi)方法，比如從應用方面分為工業(yè)應用和消費電子等，在這里就不一一累述了。 | 
發(fā)表于 2010-7-21 14:55:20
收藏
頂
踩
