由于嵌入式系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，所以其分類也可以從硬件和軟件進(jìn)行劃分。 從硬件方面來講，各式各樣的嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件中的最核心的部分，而目前世界上具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已經(jīng)超過1000 種，流行體系結(jié)構(gòu)包括MCU，MPU 等30 多個(gè)系列。鑒于嵌入式系統(tǒng)廣闊的發(fā)展前景，很多半導(dǎo)體制造商都大規(guī)模生產(chǎn)嵌入式處理器，并且公司自主設(shè)計(jì)處理器也已經(jīng)成為了未來嵌入式領(lǐng)域的一大趨勢，其中從單片機(jī)、DSP到FPGA有著各式各樣的品種，速度越來越快，性能越來越強(qiáng)，價(jià)格也越來越低。目前嵌入式處理器的尋址空間可以從64kB 到16MB ，處理速度最快可以達(dá)到2000 MIPS，封裝從8 個(gè)引腳到144 個(gè)引腳不等。 根據(jù)其現(xiàn)狀，嵌入式處理器可以分成下面幾類： 3.1.1、嵌入式微處理器（Micro Processor Unit，MPU）
嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU 演變而來的。它的特征是具有32 位以上的處理器，具有較高的性能，當(dāng)然其價(jià)格也相應(yīng)較高。但與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88 、386EX 、SC-400 、Power PC 、68000 、MIPS 、ARM/ StrongARM 系列等。 其中Arm／StrongArm是專為手持設(shè)備開發(fā)的嵌入式微處理器，屬于中檔的價(jià)位。 3.1.2、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，從70 年代末單片機(jī)出現(xiàn)到今天，雖然已經(jīng)經(jīng)過了20 多年的歷史，但這種８位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM 、RAM 、總線、總線邏輯、定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器、看門狗、I/O 、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D 、D/A 、Flash RAM 、EEPROM 等各種必要功能和外設(shè)。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。 由于MCU 低廉的價(jià)格，優(yōu)良的功能，所以擁有的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的包括8051 、MCS-251 、MCS-96/196/296 、P51XA 、C166/167 、68K 系列以及 MCU 8XC930/931 、C540 、C541 ，并且有支持I2C 、CAN-Bus 、LCD及眾多專用MCU 和兼容系列。目前MCU 占嵌入式系統(tǒng)約70 ％的市場份額。近來Atmel出產(chǎn)的Avr 單片機(jī)由于其集成了FPGA 等器件，所以具有很高的性價(jià)比，勢必將推動單片機(jī)獲得更高的發(fā)展。 3.1.3、嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。 DSP 的理論算法在70 年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但是由于專門的DSP 處理器還未出現(xiàn)，所以這種理論算法只能通過MPU 等由分立元件實(shí)現(xiàn)。MPU 較低的處理速度無法滿足DSP 的算法要求，其應(yīng)用領(lǐng)域僅僅局限于一些尖端的高科技領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展，1982 年世界上誕生了首枚DSP 芯片。其運(yùn)算速度比MPU 快了幾十倍，在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。至80 年代中期，隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS 工藝的DSP 芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。到80 年代后期，DSP 的運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也從上述范圍擴(kuò)大到了通信和計(jì)算機(jī)方面。90 年代后，DSP 發(fā)展到了第五代產(chǎn)品，集成度更高，使用范圍也更加廣闊。 目前最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。 3.1.4、嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip) SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的熱門話題之一。SOC 最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。而且SOC 具有極高的綜合性，在一個(gè)硅片內(nèi)部運(yùn)用VHDL等硬件描述語言，實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。用戶不需要再像傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣，繪制龐大復(fù)雜的電路板，一點(diǎn)點(diǎn)的連接焊制，只需要使用精確的語言，綜合時(shí)序設(shè)計(jì)直接在器件庫中調(diào)用各種通用處理器的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過仿真之后就可以直接交付芯片廠商進(jìn)行生產(chǎn)。由于絕大部分系統(tǒng)構(gòu)件都是在系統(tǒng)內(nèi)部，整個(gè)系統(tǒng)就特別簡潔，不僅減小了系統(tǒng)的體積和功耗，而且提高了系統(tǒng)的可靠性，提高了設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率。 由于SOC往往是專用的，所以大部分都不為用戶所知，比較典型的SOC產(chǎn)品是Philips的Smart XA。少數(shù)通用系列如Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。 預(yù)計(jì)不久的將來，一些大的芯片公司將通過推出成熟的、能占領(lǐng)多數(shù)市場的SOC芯片，一舉擊退競爭者。SOC芯片也將在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)邏輯等應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。 從軟件方面劃分，主要可以依據(jù)操作系統(tǒng)的類型。目前嵌入式系統(tǒng)的軟件主要有兩大類：實(shí)時(shí)系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)。其中實(shí)時(shí)系統(tǒng)又分為兩類：硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 實(shí)時(shí)嵌入系統(tǒng)是為執(zhí)行特定功能而設(shè)計(jì)的，可以嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行功能。其最大的特征就是程序的執(zhí)行具有確定性。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)在指定的時(shí)間內(nèi)未能實(shí)現(xiàn)某個(gè)確定的任務(wù)，會導(dǎo)致系統(tǒng)的全面失敗，則系統(tǒng)被稱為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)。而在軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，雖然響應(yīng)時(shí)間同樣重要，但是超時(shí)卻不會導(dǎo)致致命錯(cuò)誤。一個(gè)硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)往往在硬件上需要添加專門用于時(shí)間和優(yōu)先級管理的控制芯片，而軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)則主要在軟件方面通過編程實(shí)現(xiàn)時(shí)限的管理。比如Windows CE 就是一個(gè)多任務(wù)分時(shí)系統(tǒng)，而Ucos-II 則是典型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 當(dāng)然，除了上述分類之外，還有許多其他分類方法，比如從應(yīng)用方面分為工業(yè)應(yīng)用和消費(fèi)電子等，在這里就不一一累述了。 | 
發(fā)表于 2010-7-21 14:55:20
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