导言
信息技能正在快速开展,其运用现已深化到各个范畴各个方面。现在越来越多的电子产品向着智能化、微型化、低功耗方向开展,其间有的产品还需求实时操控和信号处理。电子体系的复杂性在不断添加,它迫切要求电子规划技能也有相应的革新和腾跃。运用纯SSI 数字电路规划体系作业量大, 灵敏性低, 并且体系牢靠性差。广泛运用单片机(MCU) 规划体系克服了纯SSI 数字电路体系许多不可逾越的困难,是一个具有里程碑含义的腾跃。而DSP 以其极强的信号处理功用赢得了宽广的商场,得到了广泛地运用。近年来,PLD 器材迅速开展,尤其是CPLD/ FPGA 向深亚微米范畴进军,PLD 器材得到了广泛运用,以CPLD/ FPGA 为物质基础的EDA 技能诞生了。它具有电子技能高度智能化、自动化的特色,打破了软硬件最终的屏障,使得硬件规划好像软件规划相同简略。它作为一种立异技能正在改动着数字体系的规划办法、规划进程和规划观念。单片机,DSP ,PLD/ EDA 以其各自的特色满意了各种需求,正从各个范畴各个层面改动着国际,它们现已成为数字年代的中心动力,推进着信息技能的快速开展。
以下,咱们将对单片机,DSP ,PLD/ EDA 别离加以介绍,并作比较和剖析。
单片机
单片机是集成了CPU ,ROM ,RAM 和I/ O 口的微型计算机。它有很强的接口功用,十分合适于工业操控,因而又名微操控器(MCU) 。它与通用处理器不同,它是以工业测控方针、环境、接口等特色动身,向着增强操控功用,进步工业环境下的牢靠性、灵敏方便地构成运用计算机体系的界面接口的方向开展。所以,单片机有着自己的特色。
品种齐全,类型多样
自从INTEL 推出51 系列单片机,许多公司对它做出改进,开展成为增强型51 系列,并且新的单片机类型也不断涌现。如MOTOROLA 和PHIL IPS 均有几十个系列,几百种产品。CPU 从8 ,16 ,32 到64 位,多选用RISC 技能,片上I/O 十分丰富,有的单片机集成有A/ D , “看门狗”,PWM ,显现驱动,函数发生器,键盘操控等,它们的价格也凹凸不等,这样极大地满意了开发者的挑选自在。
低电压和低功耗
跟着超大规模集成电路的开展,NMOS 工艺单片机被CMOS替代,并开端向HMOS 过渡。供电电压由5V 降到3V ,2V 乃至到1V ,作业电流由mA 降至μA ,这在便携式产品中大有用武之地。
DSP 芯片
DSP 又名数字信号处理器。望文生义,DSP 首要用于数字信号处理范畴,十分合适高密度,重复运算及大数据容量的信号处理。现在现已广泛运用于通讯、便携式计算机和便携式外表、雷达、图画、航空、家用电器、医疗设备等范畴,常见的手机、数字电视和数码相机都离不开DSP。DSP 用于手机和基站中为移动通讯的开展做出重要贡献,将在2. 5G和3G中扮演重要人物。能够说,DSP 现已融入到日子的方方面面。
DSP 相关于一般微处理器作了很大的扩大和增强,首要是:
a) 批改的哈佛结构,多总线技能以及流水线结构。将程序与数据存储器分隔,运用多总线,取指令和取数据一起进行,以及流水线技能,这使得速度有了较大的进步。
b) 硬件乘法器以及特别指令。这是差异于一般微处理器的重要标志。一般微处理器用软件完结乘法,逐条履行指令,速度慢。而DSP 依托硬件乘法器单周期完结乘法运算,并且还具有专门的信号处理指令,如TM320 系列的FIRS ,LMS ,MACD 指令等。
EDA 技能
当今电子体系的复杂性在不断添加,而电子产品的更新换代越来越快,传统的规划办法难以习惯。跟着计算机技能的开展,ECAD 在某种程度上减轻了规划人员的作业压力,但其智能化、自动化水平仍不尽人意。所以EDA 技能作为一种全新的技能诞生了。它正改动着数字体系和规划办法,规划进程和规划观念。
EDA(即Electronic Design Automation) 即电子规划自动化,它是以计算机为东西,在EDA 软件平台上,对用硬件描绘言语HDL 完结的规划文件自动地逻辑编译、逻辑化简、逻辑切割、逻辑归纳及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真,直至关于特定方针芯片进行适配编译、逻辑暗射和编程下载等。规划者只需用HDL 言语完结体系功用的描绘,凭借EDA 东西就可得到规划成果,将编译后的代码下载到方针芯片就可在硬件上完结。这儿的方针芯片便是PLD 器材( FPGA/CPLD) 。FPGA/ CPLD 是EDA 技能的物质基础,这两者是分不开的。能够说没有PLD 器材,EDA 技能就成为无源之水。
EDA 技能作为一种现代电子体系开发方法,具有两方面特色。
修正软件程序即可改动硬件
因为FPGA/ CPLD 能够经过软件编程对该硬件的结构和作业方法进行重构,修正软件程序就相当于改动了硬件,这是十分有用的。软件能够运用自顶向下的规划方案,并且能够多个人分工并行作业,这些年来IP 核工业的兴起,将若干软核结合起来就能够构成一个完好的体系,这一切极大地缩短了开发周期和上市时刻,有利于在剧烈的商场竞争中抢占先机。
速度快,牢靠性高
MCU 和DSP 都是经过串行履行指令来完结特定功用,不可避免低速,而FPGA/ CPLD 则可完结硬件上的并行作业,在实时测控和高速运用范畴远景宽广;另一方面,FPGA/CPLD 器材在功用开发上是软件完结的,但物理机制却和纯硬件电路相同,十分牢靠。而MCU 和DSP 芯片在强搅扰条件下,尤其是强电磁搅扰下,很可能越出正常的作业流程,呈现PC 跑飞现象。EDA 高牢靠性正好克服了它们这一先天不足。
结束语
单片机,DSP 和FPGA/ CPLD 各具特色,满意了不同需求,现已成为数字年代的中心动力。为了充分发挥它们的优势,三者结合成为一个新的开展趋势。
MCU 与DSP 的结合
MCU 价格底,能很好地完结通讯和智能操控的使命,但信号处理能力差。DSP 恰好相反。把两者结合,能满意一起需求智能操控和数字信号处理的场合,如蜂窝电话,无绳网络产品等,这有利于减小体积,下降功耗和本钱。
DSP 和FPGA/ CPLD 的结合
因为FPGA/ CPLD 兼有串/ 并行作业方法,高速度和宽口径适用性等特色,将DSP 与FPGA 集成在一个芯片上,可完结宽带信号处理,极大地进步信号处理速度。别的,FPGA能够进行硬件重构,功用扩展或功用改进十分简单。总归,单片机,DSP , PLD/ EDA 极大地推进了信息技能的开展。要作为一名工程师,有必要掌握从体系规划级、电路规划级到物理完结级整个进程剖析规划能力,能娴熟运用新器材,新的开发东西,并不断更新观念,只要这样,才干习惯年代开展,才干掌握现在,发明未来!
