嵌入式微处理器

什么是嵌入式微处理器

嵌入式微控制器的典型代表是单片机(Microcontroller Unit)，这种８位(8根数据线，8位指令)的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。

嵌入式微处理器的分类

根据微处理器系统集成度，可划分为两类：一般用途的微处理器，即微处理器内部仅包含单纯的中央处理单元；单芯片微控制器，即将CPU、Rom、RAM及I/O等部分集成到同一个芯片上。

根据微处理器的字长宽度：微处理器可分为4位、8位、16位、32位、64位。一般把16位及以下的称为嵌入式微控制器，32位以上的称为嵌入式微处理器。


图一：ARM嵌入式微处理器

根据嵌入式微处理器的用途：可分为以下几类：

嵌入式 微处理器（EMPU）。由通用计算机中的CPU发展而来，主要特点是具有32位以上的处理器，具有比较高的性能，价格也较高。与计算机CPU不同的是，在实际嵌入式 应用中，只保留和嵌入式 应用紧密相关的功能硬件，去除其它的冗余功能部分，因此其体积小、重量轻、功耗低、成本低及可靠性高。通常嵌入式微处理器把CPU、ROM、RAM及I/O等元件 做到同一个芯片上，也称为单板计算机。目前，主要的嵌入式 微处理器有ARM、MIPS、POWER PC和基于X86的386EX等。

嵌入式微控制器（MCU），又称为单片机。微控制器的片上外设资源通常比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。微控制器芯片内部集成有ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出（PWM）、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设。微控制器的最大特点是单片化，功耗成本低，可靠性高。常用的有8051、MCS系列、C540、MSP430系列等，目前，微控制器占嵌入式 系统的约70%的市场份额。


图二：嵌入式微处理器原理图

嵌入式微处理器的特点

具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。

对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。

嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。

可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应的最高性能的嵌入式微处理器。

EP93XX系列嵌入式微处理器介绍

EP9301内嵌先进的运行于166MHz的ARM920T微处理器核，以及支持Linux、Windows CE和其他许多嵌入式操作系统的存储器管理单元（MMU）。ARM920T的32位微控制器结构具有5级流水线，可以以极低的功耗提供优异的性能；同时，16KB指令高速缓存和16KB数据高速缓存可为现有的程序和数据提供零等待时间，或者以锁定的方式确保对关键指令和数据的无延迟存取。

图三：EP93XX系列嵌入式微处理器