嵌入式处理器介绍解析

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《嵌入式系统设计》
Байду номын сангаас
ARM处理器
ARM公司 ARM处理器版本
ARM处理器特点
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几个指令可以并行执行 提高了CPU的运行效率
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采用多条流水线结构
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CISC和RISC
嵌入式微处理器可以分为两类：CISC和 RISC；
CISC（Complex Instruction Set Computer）：复杂指令系统计算机； RISC（Reduced Instruction Set Computer）：精简指令系统计算机；
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51单片机系列
为经典的 8位嵌入式微控制器； 特点：成本低、可靠性高； 缺点：功能、性能也较简单；
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MPC/PPC系列
Motorola推出的MPC系列，如MPC8XX； IBM推出PPC系列，如PPC4XX； 如：IBM PowerPC集成10/100Mbps以太网 控制器、串行和并行端口、内存控制器以 及其它外设； 主要应用在通信及消费电子领域；
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哈佛结构
是一种将程序指令 存储器和数据存储 器分开的处理器结 构，指令和数据可 以有不同的数据宽 度；具有较高的效 率； 如摩托罗拉公司的 MC68系列、Zilog公 司的Z8系列、 ARM10系列等。
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流水线技术
是一种将每条指令分解为多步，并让各步 操作重叠，从而实现几条指令并行处理的 技术； 程序中的指令仍是一条条顺序执行，但可 以预先取若干条指令，并在当前指令尚未 执行完时，提前启动后续指令的另一些操 作步骤，从而可加快程序的运行速度；
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片上系统SOC
SOC: 在一个硅片上包含一个或者多个处理 器、存储器、模拟电路模块、数/模混合信 号模块以及片上可编程逻辑; 嵌入式片上系统可以分为通用和专用两类:
通用系列包括Siemens公司的TriCore Motorola 公司的M-Core 某些ARM系列器件等;
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CISC 价格
《嵌入式系统设计》 RISC
硬件复杂，芯片成本高 硬件较简单，芯片成本 低
性能
减少代码尺寸，增加指 使用流水线降低指令的 令的执行周期数 执行周期数，增加代码 尺寸
大量的混杂型指令集， 有专用指令完成特殊功 能 通用机 简单的单周期指令，不 常用的功能由组合指令 完成 专用机
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嵌入式微处理器 MPU
装配在专用电路板上，只保留和嵌入式应 用紧密相关的功能硬件，去除冗余功能， 以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特 殊要求； 在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面 相对通用计算机的CPU都作了各种增强； 目前主要有ARM 、MIPS 、POWER PC、 68K等系列；
概述
目前主流的嵌入式处理器系列主要有51系 列、MIPS系列、PowerPC系列、Super H 系列和ARM系列等； 属于这些系列的嵌入式微处理器产品很多， 有上千种以上；
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Embedded RISC Processor Shipments
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冯.诺依曼结构 哈佛结构 流水线技术 CISC和RISC
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冯.诺依曼结构
是一种将程序指令 存储器和数据存储 器合并在一起的处 理器结构；因此程 序指令和数据的宽 度相同； 如：Intel 8086、 ARM7、MIPS处理 器等
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指令集
应用范围
功耗与面 积
设计周期
含有丰富的电路单元， 处理器结构简单，面积 功能强、面积大、功耗 小，功耗小 大 长 短 10 www.cuit.edu.cn
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2. 嵌入式处理器的分类
嵌入式微处理器（MPU) 嵌入式微控制器（MCU) 嵌入式DSP处理器（DSP) 嵌入式片上系统（SoC)
专用SoC一般专门用于某个或者某类系统中， 一般不为用户所知，如PHILIPS公司的Smart XA;
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3. 典型嵌入式处理器
概述 51单片机系列 MPC/PPC系列 ARM处理器系列 ARM处理器兼容系列
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《嵌入式系统设计》
第四章 嵌入式处理器介绍
授课教师：李英祥
电邮地址：drliyingxiang@163.com
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内容提纲
1. 重要概念 2. 嵌入式处理器的分类 3.典型嵌入式处理器 4. 32位嵌入式处理器的发展趋势
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1. 重要概念
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嵌入式微控制器MCU
将整个计算机系统集成到一块芯片中，如单片 机；
一般以某种微处理器内核为核心，芯片内部集成 复位 看门狗 晶振 了ROM、FLASH、RAM 、定时器、 I/O、 A/D、 部件 部件 部件 D/A等各种必要的功能和外设；
定时器 I/O CPU核 优点：大大减小了体积、降低了功耗和成本、提 部件 部件
高了可靠性；
主要有：8051、P51XA、MCS-96/196/296、 C166/167、MC68300等；
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SRAM 部件
ROM 部件
中断 部件
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嵌入式DSP处理器
对系统结构和指令进行了特殊设计，系统 结构硬件上采用了Harvard（哈佛）结构 和专用的硬件乘法器； 指令为快速DSP指令（属RISC精简指令集） 使其适合于对处理器运算速度要求较高的 应用领域； 代表产品：Texas Instruments 公司的 TMS320系列、Motorola 的DSP56000系列