單片機(jī)、ARM、FPGA及嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間:2024-03-25
單片機(jī)的特點(diǎn):
(1)受集成度限制,片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小,一般內(nèi)rom:8kb以下;
(2)內(nèi)ram:256kb以內(nèi)。
(3)可靠性高
(4)易擴(kuò)展
(5)控制功能強(qiáng)
(6)易于開發(fā)
arm的特點(diǎn):
(1) 自帶廉價(jià)的程序存儲(chǔ)器(flash)和非易失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(eeprom)。這些存儲(chǔ)器可多次電擦寫,使程序開發(fā)實(shí)驗(yàn)更加方便,工作更可靠。
(2) 高速度,低功耗。在和m51單片機(jī)外接相同晶振條件下,avr單片機(jī)的工作速度是m51單片機(jī)的30-40倍;并且增加了休眠功能及cmos技術(shù),使其功耗遠(yuǎn)低于m51單片機(jī)。
(3) 工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。具有大電流輸出可直接驅(qū)動(dòng)ssr和繼電器,有看門狗定時(shí)器,防止程序走飛,從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。
(4) 超功能精簡指令,具有32個(gè)通用工作寄存器,相當(dāng)于m51單片機(jī)中32個(gè)累加器!從而克服了單一累加器工作的瓶頸效應(yīng)。
(5) 程序下載方便。avr單片機(jī)即可并行下載也可串行下載,無需昂貴的編程器。此外,還可以在線下載!也就是說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(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。使得工業(yè)控制中的模擬信號(hào)處理更為簡單方便。
(7) 并行口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等單片機(jī)內(nèi)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(jī)內(nèi)部自帶的振蕩器,其頻率可在1mhz-8mhz內(nèi)設(shè)置,使得硬件開發(fā)制作更為簡潔。
(9) 強(qiáng)大的通訊功能,內(nèi)置了同步串行接口spi、通用串行接口uast、兩線串行總線接口twi(i2c ),使網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)傳送更為方便。
(10) 超級(jí)保密功能,應(yīng)用程序可采用多重保護(hù)鎖功能。可低價(jià)快速完成廠家產(chǎn)品商品化等等。 除上述特點(diǎn)外“零外設(shè)”也是avr嵌入式單片機(jī)的重要特征。由于該芯片已內(nèi)置了程序存儲(chǔ)器、晶振并增加了在線匯編功能。
所以avr單片機(jī)芯片接上直流電源,下載個(gè)程序就可以獨(dú)立工作。無需附加外部設(shè)備,無需使用昂貴的編程器和仿真裝置。這給我們學(xué)習(xí)和開發(fā)帶來了便利條件。
fpga的特點(diǎn):
(1)采用fpga設(shè)計(jì)asic電路(專用集成電路),用戶不需要投片生產(chǎn),就能得到合用的芯片。
(2)fpga可做其它全定制或半定制asic電路的中試樣片。
(3)fpga內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和i/o引腳。
(4)fpga是asic電路中設(shè)計(jì)周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。
(5)fpga采用高速cmos工藝,功耗低,可以與cmos、ttl電平兼容。
可以說,fpga芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。
fpga是由存放在片內(nèi)ram中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的,因此,工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的ram進(jìn)行編程。用戶可以根據(jù)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(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程ram中,配置完成后,fpga進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后,fpga恢復(fù)成白片,內(nèi)部邏輯關(guān)系消失,因此,fpga能夠反復(fù)使用。fpga的編程無須專用的fpga編程器,只須用通用的eprom、prom編程器即可。當(dāng)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(shù)據(jù),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(tǒng)的特點(diǎn):
1、系統(tǒng)內(nèi)核小
由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的,系統(tǒng)資源相對(duì)有限,所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如enea公司的ose分布式系統(tǒng),內(nèi)核只有5k,而windows的內(nèi)核?簡直沒有可比性。
2、專用性強(qiáng)
嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng),其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常 緊密,一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植,即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也 需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù),往往需要 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改,程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合,這種修改和通用軟件的 “升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。
3、系統(tǒng)精簡
嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分,不要求 其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜,這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本,同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。
4、高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)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(chǔ),以提高速度;軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。
5、嵌入式軟件開發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化,就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行;但是為了合理地調(diào)度多任 務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口,用戶必須自行選配rtos (real-time operating system)開發(fā)平臺(tái),這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、 可靠性,并減少開發(fā)時(shí)間,保障軟件質(zhì)量。
6.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。
由于其本身不具備自舉開發(fā)能力, 即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的,必須有一套 開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā),這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬 件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的 概念,主機(jī)用于程序的開發(fā),目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī),開發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。
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