嵌入式课程报告：嵌入式处理器的功能和选型

华北水利水电大学

课程报告

课程名称:流行嵌入式处理器的功能与选型

姓名:

学号:

班级:

专业: 电子信息科学与技术

日期: 2014 6月18 日

摘要：

本文讲述了嵌入式处理器的分类和它们的特点，以及常见的各类嵌入式处理器，举例介绍某些系列处理器的功能和特点以及怎么选择合适的嵌入式处理器。

引言：

经过多年芯片产业的发展，嵌入式处理器种类近千种，最近AMD 推出两种新型嵌入式处理器，它们具有高性能低功耗的特点，适用于机顶盒、限制范围的Internet访问设备、服务器装置、小型客户机、POS终端以及电讯设备等嵌入式应用。AMD-K6-2E++处理器为嵌入式设计者提供了优异的性能、热效率和价值。其特点包括带有五个额外数字信号处理(DS P)指令的增强AMD 3Dnow!指令集以及100MHz前端总线。嵌入式处理器分为四大类：嵌入式微处理器，嵌入式微控制器，嵌入式DSP处理器，嵌入式片上系统。各类都有各自的优点。文中重点介绍了PowerPC微处理器，Intel8051，AT89C51单片机。我们要根据自己需要的特性去选择处理器，根据处理器的参数去选择最好的最合适的处理器。

嵌入式处理器的概念

嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，控制、辅助系统运行的硬件单元。嵌入式处理器的种类非常多，完全不同的体系结构就有几十种，相关的品种数量已经超过千种。鉴于嵌入式系统广阔的发展前景，很多半导体制造商都大规模生产嵌入式处理器，并且公司自主设计处理器也已经成为了未来嵌入式领域的一大趋势，其中从单片机、DSP到FPGA有着各式各样的品种，速度越来越快，性能越来越强，价格也越来越低。目前嵌入式处理器的寻址空间可以从64kB到16MB，处理速度最快可以达到2000MIPS，封装从8个引脚到144个引脚不。一般将嵌入式处理器分为4类，即嵌入式微控器MCU，嵌入式微处理器MPU,

嵌入式微处理器（Micro Processor Unit，MPU）

嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的是，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，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。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。目前主要的嵌入式处理器类型有AM186/88，AM186/188386EX,PowerPC,68000,MIPS,ARM/Srong,Arm系列AM186/188386EX,PowerPC,68000,MIPS,ARM/Srong ,ARM系列

ARM微处理器内核

1）ARM微处理器包含一系列的内核结构，以适应不同的应用领域。有些简单的操作系统不需要硬件内核的MMU(Memory Management Unit，存储器管理单元)支持，在这种情况下，ARM7系列以上的微处理器都满足要求；但是，有些复杂的操作系统是需要硬件内核的MMU支持的，如果用户希望使用WinCE或标准Linux等操作系统，就需要选择ARM720T以上带有MMU功能的ARM芯片另外有些ARM微处理器内核带DSP功能，如TI(得州仪器)公司的TMS320DSC2X 就带了自己公司的C5000的DSP内核。这就增强了内核的数学运算功能和多媒

体处理功能，ARM7系列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz，常见的ARM7芯片系统主时钟为20～133MHz，ARM9系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz，常见的ARM9的系统主时钟频率为100～233MHz，ARM10最高可以达到700MHz。

PowerPC微处理器

POWER是Performance Optimized With Enhanced RISC的缩写。Motorola(Frees-cale)公司的PowerPC处理器在通信处理器市场上处于无可争议的领袖地位。PowerPC属于RISC架构，处理器品种很多，既有通用处理器，又有嵌入式微处理器和内核。PowerPC架构的特点是可伸缩性好，方便灵活，从高端的工作站、服务器到桌面计算机系统，从消费类电子产品到大型通信设备，其应用范围非常广泛。PowerPC处理器实现性能增强的主要原因在于修改了指令处理设计，它比传统处理器的指令处理效率高得多。PowerPC内核的主要特点有以下几方面。 (1)独特的分支处理单元可以让指令预取效率大大提高，即使指令流水线上出现跳转指令，也不会影响运算单元的运算效率。 (2)具有超标量(Superscale)设计：分支单元、浮点运算单元和定点运算单元，每个单元都有自己独立的指令集并可独立运行。 (3)可处理“字节非对齐”的数据存储(4)支持大、

小端数据类型。自从1994年第一个PowerPC处理器PowerPC 601问世以来，已经有几十种PowerPC独立微处理器与嵌入式微处理器投放市场，其主频范围从

32 MHz到1 GHz不等。典型的PowerPC微处理器有405GP、MPC823e、MPC7457、MPC7447、8260(QUICC II

嵌入式微控制器(Micro controller Unit, MCU)

嵌入式微控制器的典型代表是单片机，和嵌入式微处理器相比，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。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。嵌入式微处理器俗称单片机，其最大的特点是单片化，芯片内部一般集成了总线，总线逻辑，定时或者计数器，Flash, RAM等必要的处理器外设，只要在其外围加上极少的电路就可以构成一个嵌入式系统，由于其外围芯片少，采用单片机构成的系统通常具有体积小，功耗低，可靠性高，成本低的趋势。在整个嵌入式处理器市场中占有的比例较大，比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及MCU8XC930/931、C540、C541，并且有