單片機、ARM、FPGA 嵌入式的區別,及各自特點(diǎn)?

發(fā)布時(shí)間:2020-4-28 17:18    發(fā)布者:嵌入式人生17
單片機、ARM、FPGA 嵌入式的區別,及各自特點(diǎn)?
單片機的特點(diǎn):
    1)受集成度限制,片內存儲器容量較小,一般內ROM8KB以下;
    2)內RAM256KB以?xún)取?/font>
    3)可靠性高
    4)易擴展
    5)控制功能強
    6)易于開(kāi)發(fā)
ARM的特點(diǎn):
    (1) 自帶廉價(jià)的程序存儲器(FLASH)和非易失的數據存儲器(EEPROM)。這些存儲器可多次電擦寫(xiě),使程序開(kāi)發(fā)實(shí)驗更加方便,工作更可靠。
    (2) 高速度,低功耗。在和M51單片機外接相同晶振條件下,AVR單片機的工作速度是M51單片機的30-40倍;并且增加了休眠功能及CMOS技術(shù),使其功耗遠低于M51單片機。
    (3) 工業(yè)級產(chǎn)品。具有大電流輸出可直接驅動(dòng)SSR繼電器,有看門(mén)狗定時(shí)器,防止程序走飛,從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。
    (4) 超功能精簡(jiǎn)指令,具有32個(gè)通用工作寄存器,相當于M51單片機中32個(gè)累加器!從而克服了單一累加器工作的瓶頸效應。
    (5) 程序下載方便。AVR單片機即可并行下載也可串行下載,無(wú)需昂貴的編程器。此外,還可以在線(xiàn)下載!也就是說(shuō)可以直接在電路板上進(jìn)行程序修改和燒錄。
    (6) 具有模擬比較器、脈寬調制器、模數轉換功能。使得工業(yè)控制中的模擬信號處理更為簡(jiǎn)單方便。
    (7) 并行口、定時(shí)計數器、中斷系統等單片機內部重要資源的功能進(jìn)行了大幅度提升,使之更適合工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制。
    (8) 其時(shí)鐘頻率既可外接也可使用單片機內部自帶的振蕩器,其頻率可在1MHz-8MHz內設置,使得硬件開(kāi)發(fā)制作更為簡(jiǎn)潔。
    (9) 強大的通訊功能,內置了同步串行接口SPI、通用串行接口UAST、兩線(xiàn)串行總線(xiàn)接口TWI(I2C ),使網(wǎng)絡(luò )控制、數據傳送更為方便。
    (10) 超級保密功能,應用程序可采用多重保護鎖功能?傻蛢r(jià)快速完成廠(chǎng)家產(chǎn)品商品化等等。 除上述特點(diǎn)外零外設也是AVR嵌入式單片機的重要特征。由于該芯片已內置了程序存儲器、晶振并增加了在線(xiàn)匯編功能。
    所以AVR單片機芯片接上直流電源,下載個(gè)程序就可以獨立工作。無(wú)需附加外部設備,無(wú)需使用昂貴的編程器和仿真裝置。這給我們學(xué)習和開(kāi)發(fā)帶來(lái)了便利條件。
FPGA的特點(diǎn):
    (1)采用FPGA設計ASIC電路(專(zhuān)用集成電路),用戶(hù)不需要投片生產(chǎn),就能得到合用的芯片! 
    (2FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片! 
    (3FPGA內部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳! 
    (4FPGAASIC電路中設計周期最短、開(kāi)發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件之一!
    (5FPGA采用高速CMOS工藝,功耗低,可以與CMOS、TTL電平兼容! 
可以說(shuō),FPGA芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一! 
FPGA是由存放在片內RAM中的程序來(lái)設置其工作狀態(tài)的,因此,工作時(shí)需要對片內的RAM進(jìn)行編程。用戶(hù)可以根據不同的配置模式,采用不同的編程方式! 
加電時(shí),FPGA芯片將EPROM中數據讀入片內編程RAM中,配置完成后,FPGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后,FPGA恢復成白片,內部邏輯關(guān)系消失,因此,FPGA能夠反復使用。FPGA的編程無(wú)須專(zhuān)用的FPGA編程器,只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當需要修改FPGA功能時(shí),只需換一片EPROM即可。這樣,同一片FPGA,不同的編程數據,可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此,FPGA的使用非常靈活。
嵌入式系統的特點(diǎn):
1、系統內核小
    由于嵌入式系統一般是應用于小型電子裝置的,系統資源相對有限,所以?xún)群溯^之傳統的操作系統要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統,內核只有5K,而Windows的內核?簡(jiǎn)直沒(méi)有可比性! 


2、專(zhuān)用性強
    嵌入式系統的個(gè)性化很強,其中的軟件系統和硬件的結合非常 緊密,一般要針對硬件進(jìn)行系統的移植,即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也 需要根據系統硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對不同的任務(wù),往往需要 對系統進(jìn)行較大更改,程序的編譯下載要和系統相結合,這種修改和通用軟件的 升級是完全兩個(gè)概念! 


3、系統精簡(jiǎn)
    嵌入式系統一般沒(méi)有系統軟件和應用軟件的明顯區分,不要求 其功能設計及實(shí)現上過(guò)于復雜,這樣一方面利于控制系統成本,同時(shí)也利于實(shí)現系統安全! 


4、高實(shí)時(shí)性的系統軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲,以提高速度;軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性! 


5、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)要想走向標準化,就必須使用多任務(wù)的操作系統
    嵌入式系統的應用程序可以沒(méi)有操作系統直接在芯片上運行;但是為了合理地調度多任 務(wù)、利用系統資源、系統函數以及和專(zhuān)家庫函數接口,用戶(hù)必須自行選配RTOS RealTime Operating System)開(kāi)發(fā)平臺,這樣才能保證程序執行的實(shí)時(shí)性、 可靠性,并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間,保障軟件質(zhì)量! 


6.嵌入式系統開(kāi)發(fā)需要開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。
    由于其本身不具備自舉開(kāi)發(fā)能力, 即使設計完成以后用戶(hù)通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的,必須有一套 開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā),這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機上的軟硬 件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開(kāi)發(fā)時(shí)往往有主機和目標機的 概念,主機用于程序的開(kāi)發(fā),目標機作為最后的執行機,開(kāi)發(fā)時(shí)需要交替結合進(jìn)行。
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