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    每個(gè)人都知道什么是PC，但很多人不明白什么是嵌入式系統(tǒng)和嵌入式微處理器。與PC制造者不一樣，嵌入式系統(tǒng)的工程師不得不自己設(shè)計(jì)自己的系統(tǒng)。與全球PC市場(chǎng)不同，沒(méi)有一種微處理器和微處理器公司可以主導(dǎo)嵌入式系統(tǒng)，僅以32位的CPU而言，就有100種以上嵌入式微處理器。那么，在設(shè)計(jì)手持電話、傳真機(jī)、機(jī)器人、打印機(jī)和網(wǎng)絡(luò)路由器等應(yīng)用產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)如何選擇嵌入式微處理器呢?

    僅有一種答案，那就是選擇是多樣化的。因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)的差異性極大，這就是有100種微處理器存在的原因。

    在某種情況下，性能極為重要，而在另一種情況下，低功耗又成為最關(guān)鍵的因素。另外，一些設(shè)計(jì)者會(huì)考慮支持軟件、代碼的大小以及多種渠道的資源和過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)。那么，哪些因素是設(shè)計(jì)者最為關(guān)心的?

    調(diào)查上市的CPU供應(yīng)商

    某些公司如Motorola、Intel很有名氣，而有一些小的公司如QED(Santa　Clara.CA)雖然名氣很小，但也生產(chǎn)很優(yōu)秀的微處理器。另外，有一些公司，如ARM、MIPS等，只設(shè)計(jì)而并不生產(chǎn)CPU，他們把生產(chǎn)權(quán)授予世界各地的半導(dǎo)體制造商。

    一些半導(dǎo)體廠商生產(chǎn)的CPU不單純以傳統(tǒng)的封裝形式出售，而是以一種軟件模型庫(kù)方式向用戶供應(yīng)ASIC設(shè)計(jì)。

    截至1997年底，所有各種形式的32位嵌入式微處理器的銷售額超過(guò)1.8億美元，如果加上PC、蘋果機(jī)和工作站，那么，幾乎每一位生活在美國(guó)的人都擁有一顆32位微處理器。Motorola傳統(tǒng)的68K結(jié)構(gòu)仍是32位CPU的主流，雖然它起源于80年代初，但在1997年依然銷售了8000萬(wàn)個(gè)，并基本上是傳統(tǒng)680xx芯片(00、20、40K)，另外就是683xx(60、02、32、28K)以及Coldfire。

    68K嵌入式微處理器最大的挑戰(zhàn)者是MIPS的授權(quán)制造商。眾所周知，MIPS屬于SGI公司，而MIPS主要做嵌入式系統(tǒng)，SGI工作站只是MIPS芯片銷售額的1;緊跟在MIPS后的另一個(gè)RISC芯片制造商是Hitachi的SH，SH主要在遠(yuǎn)東銷售(日本最多)，北美則很少有人使用。

    ARM是另外一種近年來(lái)在嵌入式系統(tǒng)有影響力的微處理器制造商，ARM的設(shè)計(jì)非常適合于小的電源供電系統(tǒng)。Apple在Newton手持計(jì)算機(jī)中使用ARM，另外有幾款數(shù)字無(wú)線電話也在使用ARM。

    除MIPS、SH和ARM之外，就數(shù)PowerPC和X86了。這兩款微處理器在桌面系統(tǒng)用量極大，但在嵌入式系統(tǒng)中的影響卻不夠大。1997年，Intel、AMD及其他X86兼容廠商共生產(chǎn)了900萬(wàn)個(gè)X86嵌入式CPU。實(shí)際上，在嵌入式X86CPU方面，AMD的工作遠(yuǎn)比Intel多，如AMD186/188系統(tǒng)和AMD基于386、486Elan系統(tǒng)(把整個(gè)PC基成在單個(gè)芯片上)。

    選擇高性能的處理器

    如果你的設(shè)計(jì)是面向高性能的應(yīng)用，那么建議你考慮某些新的處理器，其價(jià)格極為低廉，如IBM和Motorola的PowerPC。以前Intel的i960是銷售極好的RISC高性能芯片，但是最近幾年卻遇到強(qiáng)勁的對(duì)手，讓位于MIPS、SH以及后起之星ARM。

    另一種趨勢(shì)就是越來(lái)越多的人在磁盤控制器、數(shù)碼相機(jī)、手持電話、調(diào)制解調(diào)器等方面使用DSP。采用DSP的好處是可以大大減少系統(tǒng)內(nèi)CPU的數(shù)目，提高效率，并使編程簡(jiǎn)單，但是畢竟DSP不能完全替代CPU的功能。目前已經(jīng)有公司宣布推出復(fù)合型的微處理器，如Motorola的M.Core(一種新一代的16/32位微處理器)，它將跨越CPU與DSP。據(jù)悉，TI、
Siemens也在開發(fā)相似的產(chǎn)品。

    IntelPentium無(wú)疑是一種高性能處理器，但由于其體積大、散熱差等原因，除客戶使用OEM板外，在用戶自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中則較少使用。

    選擇低功耗的處理器

    嵌入式微處理器最大并且增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)是手持設(shè)備、電子記事本、PDA、手機(jī)、GPS導(dǎo)航器等消費(fèi)類電子產(chǎn)品，這些產(chǎn)品中選購(gòu)的微處理器除了要有很高的性能外，還要有極低的功率消耗。

    許多CPU生產(chǎn)廠家已經(jīng)進(jìn)入了這個(gè)領(lǐng)域。今天，用戶可以買到一顆嵌入式的微處理器，其速度像筆記本中的Pentium一樣快，而它僅使用普通電池供電，并且價(jià)格不足50美元。

    典型的例子有NEC、日立為HPC、PalmPC而設(shè)計(jì)的VR4111和SH7707。Digital的Strong ARM1100，在一個(gè)極小的200MHz主頻封裝中集成了彩色LCD控制器、PCMCIA接口、觸屏接口等6個(gè)接口(含USB、IRDA)，而批量的價(jià)格也在40美元以內(nèi)。

    選擇專用的集成化的處理器

    嵌入式微處理器與通用的微處理器最大的不同就是嵌入式微處理器多數(shù)工作在用戶自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中。為了滿足日益高速增長(zhǎng)的各類嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求，CPU廠商設(shè)計(jì)了許多兼有16/32位微處理器并集成了許多外圍功能的CPU。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，這里列舉幾種在國(guó)內(nèi)外被廣為采用的通信用集成化微處理器范例。

    Motorola68360是一個(gè)32位內(nèi)核(CPU32+)的集成通信用CPU，除了內(nèi)建的常規(guī)的DMA、DRAM控制、時(shí)鐘、片選、異步串口、中斷等常規(guī)微處理器功能外，它最大的特點(diǎn)是集成了一個(gè)通信系統(tǒng)，內(nèi)含4路同步協(xié)議的協(xié)議通道，可以支持HDLC、T1/E1、ISDN等通信協(xié)議。

    68360還可編程，提供一個(gè)10M以太網(wǎng)接口，方便嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連接。圍繞著這類應(yīng)用，Motorola還有68302――一個(gè)16位的通信用協(xié)議處理器和高檔的860系列――PowerPCRISC內(nèi)置的通信處理器。值得注意的是，AMD公司最近宣布了一種186CC的通信用處理器，內(nèi)置采用國(guó)人熟悉的X86內(nèi)核和四路HDLC，適合于ISDN路由、通信接入等
系統(tǒng)。

    結(jié)論

    對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，更多更好的嵌入式微處理器將不斷出現(xiàn)。綜合考慮系統(tǒng)的性能、功耗、價(jià)格、供貨保證、開發(fā)工具的配備以及工程師過(guò)去對(duì)這種處理器的經(jīng)驗(yàn)和軟件的支持等因素，決定用戶使用哪一種處理器。嵌入式處理器的選擇不是一成不變的，伴隨著技術(shù)的發(fā)展，速度快、價(jià)格低、功能強(qiáng)的嵌入式處理器一定是你下一個(gè)項(xiàng)目的選擇。