嵌入式处理器的分类与认知

嵌入式CPU分类马秉镇10021170杨张先河10021173薛祎凡10021174徐鑫10021176按功能分类：一、嵌入式微处理器嵌入式微处理器（Micro Processor Unit，MPU）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。

和工业控制计算机相比，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、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。

二、嵌入式微控制器嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)的典型代表是单片机，从70年代末单片机出现到今天，虽然已经经过了20多年的历史，但这种8位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。

单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。

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。

微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。

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。

由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，比较有代表性的包括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及众多专用MCU和兼容系列。

目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。

1、基于ARM架构的嵌入式处理器1、简介ARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。

ARM 是32 位嵌入式微处理器的行业领先提供商，已推出各种各样基于通用架构的处理器，这些处理器具有高性能和行业领先的功效，而且系统成本也有所降低。

与业界最广泛的体系（拥有超过900 个可提供硅、工具和软件的合作伙伴）相结合，已推出的一系列20 多种处理器，可以解决每个应用挑战。

迄今为止，ARM 已生产超过250 亿个处理器，每天的销量超过1600 万，是真正意义上的The Architecture for the Digital World®（数字世界的架构）。

ARM处理器是一个32位元精简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。

微软在2012年10月26日发布的Windows 8操作系统也支持ARM系列处理器。

在同一天发布的ARM架构版本微软Surface（搭载Windows RT操作系统）中，微软已经采用了ARM处理器，这款产品或许意味着Windows平板电脑已经成为现实。

2、ARM微处理器的特点ARM嵌入式处理器主要着重于在各种功耗敏感型应用中提供具有高确定性的实时行为。

这些处理器通常执行实时操作系统(RTOS) 和用户开发的应用程序代码，因此只需内存保护单元(MPU)，而不需要应用处理器中提供的MMU。

此类处理器的应用包括：商业微控制器汽车控制系统电机控制系统大型家用电器控制器无线和有线传感器网络大容量存储控制器打印机网络设备已推出多种嵌入式处理器，因而合作伙伴可根据所需性能、确定性、芯片面积、大小、动态和静态功耗以及其他考虑事项来选择与施加在应用上的特定条件相符的解决方案。

Cortex™-M0 和Cortex-M3 处理器可提供行业领先的具有确定性的行为、最低睡眠功耗和动态功耗以及尽可能小的面积，同时保持较高的处理效率。

一、目前常用的嵌入式处理器分为如下几种：（1）嵌入式微控制器（MCU），即单片机。

（2）嵌入式微处理器（EMPU）：一般基于通用微处理器，从8位、16位直到64位，目前以32位为主。

（3）嵌入式DSP处理器（EDSP）：专门用于高速实时信号处理，分为通用DSP和专用DSP两种。

（4）嵌入式偏上系统（SOC）：SOC就是将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器集成在单一芯片上，进一步降低了功耗，减少了开发成本。

二、几款常用的嵌入式微处理器：(1)ARM：ARM既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字(2)MIPS：1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS的开发奠定了基础。

(3)PowerPC：PowerPC处理器品种很多，既有通用的处理器，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛，从高端的工作站、服务站到桌面计算机系统，从消费类电子产品到大型通信设备，无所不包。

（4）x86：它对以前的处理器保持了很好的兼容性，不过这也限制了CPU性能的提高。

(5)Motorla 68000：是出现的比较早的一款嵌入式处理器，68000采用的是CISC结构，与现在的PC指令集保持二进制兼容。

三、目前最重要的RTOS主要包括：（1）传统的经典RTOS：最主要的便是VxWorks操作系统，以及其Tornado开发平台。

（2）嵌入式Linux操作系统：Linux操作系统自诞生以来便以其免费、开源、支持软件多等特点被业界广泛研究与应用。

（3）Windows CE嵌入式操作系统：它是微软公司开发的一款嵌入式操作系统，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统。

（4）μC/OS-II实时操作系统：μC/OS-II是一个微型的实时操作系统，包括了操作系统最基本的一些特性。

四、可以把嵌入式应用软件分为支撑软件和应用程序两大类：（1）嵌入式支撑软件：支撑软件是用与帮助和支持软件开发的软件，通常包括数据库和开发工具。

嵌入式处理器的分类嵌入式处理器的分类全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行的体系结构有30多个系列。

现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，下面yjbys店铺为大家准备了关于嵌入式处理器的分类，欢迎阅读。

1、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式处理器的基础是通用CPU，在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应应用有关的母板功能，这样可以大幅度减少系统体积和功耗。

为了满足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、可靠性高等优点，但是设计中需外加ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。

嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。

2、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit,MCU)嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一片芯片中。

嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉冲调制输出、A/D、D/A、Flash等各种必要功能和外设。

和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减少，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。

嵌入式微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。

微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，故称为微控制器。

嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的`通用系列有8051、P51XA、MCS-251/96、MC68HC05/11/16、68300等。

3、嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度快。

浅谈几种常见的嵌入式处理器比较分析嵌入式处理器是一种专门用于控制设备的微处理器。

在嵌入式系统中，处理器应当尽可能地节约资源，以达到低功耗和低成本的目的。

常见的嵌入式处理器有ARM、AVR、PIC、MSP等，下文将从性能、功耗、可扩展性、开发环境等方面对它们进行比较分析。

ARMARM架构的处理器广泛应用于手机、平板电脑、数字电视、音乐播放器等消费类电子设备上。

ARM的主要特点是采用精简指令集（Reduced Instruction Set Computing, RISC）的架构，具有高性能、低成本、低功耗等特点，因此广泛应用于电子设备。

ARM还有一个优势，就是它的生态系统完善。

有很多公司提供已经调试好的ARM件和软件，使得嵌入式系统的开发变得更加容易。

AVRAVR是一款基于Harvard架构的嵌入式处理器，主要由Atmel公司开发。

AVR 处理器具有低功耗，可扩展性和良好稳定性等特点。

AVR固件可以轻松地配置和建立基于Arduino板的嵌入式系统，还支持多种编程语言，如C、C++ 和Assembly等。

AVR的缺点是易于受到高噪音电磁干扰的影响。

PICPIC是一款以Harvard架构为基础，由微芯科技公司开发的嵌入式微处理器。

与ARM架构不同，PIC采用复杂指令集（Complex Instruction Set Computing，CISC）架构，具有较高的代码密度，可以减少程序代码和ROM存储器的使用量。

另外，PIC具有低成本和高可扩展性，可作为家庭电器及电子设备的处理单元。

需要注意的是，由于PIC占用的存储器较小，其处理速度也相对较慢。

MSPMSP是美国德州仪器（TI）公司推出的一种嵌入式微控制器。

与ARM、AVR等相比，MSP的功耗更低，整体成本也更为便宜。

MSP具有高度可扩展性，开发者可以选择不同的内存、硬件和引脚，以满足各种应用的需求。

MSP还可以使用MSP430Ware套件，使开发人员更容易地开发出嵌入式系统。

嵌入式系统的分类按所嵌入的处理器分：1、单个微处理器cpu、存储器、I\O设备、接口集成在一个芯片中，存储容量小，字长8位。

这类系统一般由单片嵌入式处理器组成，嵌入式处理器上集成了存储器、I\O 设备接口（如A\D转换器）等，嵌入式处理器加上简单的元件如电源、时钟元件等就可以工作。

单个微处理器这类系统可以在小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器）找到。

这类设备是供应商根据设备的用途来设计的。

常用的嵌入式处理器如Philips的89LPCxxx系列，Motorola的MC68HC05、08系列等。

2、嵌入式处理器可扩展的系统存储器、I\O设备接口可扩充，扩展存储容量较小，字长8位或16位。

这类嵌入式系统使用的处理器根据需要，可以扩展存储器，也可以使用片上的存储器，处理器一般容量在64KB左右，字长为8位或16位。

在处理器上扩充少量的存储器和外部接口，以构成嵌入式系统。

这类系统可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到。

3、复杂的嵌入式系统配置丰富的外设接口，存储器、I\O设备接口可扩充，扩展存储容量较大，字长32位。

组成这样的嵌入式系统的嵌入式处理器一般是16位、32位等，用于大规模的应用，由于软件量大，因此需要扩展存储器。

扩展存储器一般在1MB以上，外部设备接口一般仍然集成在处理器上，常用的嵌入式处理器有ARM系列、Motorola 公司的PowerPC系列、Coldfire系列等。

这类系统可见于开关装置、控制器、电话交换机、电梯、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等。

它们是一个大系统的局部组件，由它们的传感器收集数据并传递给该系统。

这种组件可同计算机一起操作，并可包括某种数据库（如事件数据库）。

4、在制造或过程控制中使用的计算机系统对于这类系统，计算机与仪器、机械及设备相连来控制这些装置的工作。

这类系统包括自动仓储系统和自动发货系统。

在这些系统中，计算机用于总体控制和监视，而不是对单个设备直接控制。

两大嵌入式处理器主流体系结构：1、低档8051（8位）体系结构。

2、高档ARM（32位）体系结构。

嵌入式处理器的基本情况：1、处理速度：0.1MIPS~2000MIPS2、寻址空间：64KB~256KB3、常用封装：8个引脚~300个引脚嵌入式处理器的特点一、硬件结构1、低档处理器多彩用哈佛结构A、即数据存储空间和程序存储空间分隔B、较大的程序存储器（用于固化已调试好的控制器程序）C、较小的数据存储器（用于存放少量的随机数据——高速）2、高档处理器多用冯诺依曼结构A、典型的微型计算机的存储器结构采用的是冯诺依曼的结构——也叫普林斯顿结构二、品种规格系列化1、同一产品系列不同型号处理器具有相同CPU内核，相同或兼容指令系统2、I/O接口功能部件配置不一样，形成不同三、对实时多任务的支持1、实时：监测、控制、通信。

2、多任务：有效的调度嵌入式处理器的分类一、嵌入式微处理器——EMPU（Embedded MicroProcessor Unit）二、微控制器——MCU（MicroController Unit）三、数字信号处理器——DSP（Digital Signal ProCessor）一、嵌入式微处理器1、嵌入式微处理器的基础就是通用CPUA、为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器在功能上和通用微处理吕基本一样，但是工作温度、抗电磁干扰、可靠性、功耗等方面做了增强。

2、嵌入式计算机A、嵌入式微处理器+芯片组（总线仲裁器+中断控制器+DMA控制器+存储控制器+I/O接口）+外接存储器B、嵌入式微处理器一般与存储器、接口电路等安装在一块电路板上，称为单板机，如PC/104、Biscuit板等单板机与单片机：单板机是以前的称呼，那时集成电路发展刚起步不久，不能将很多东西集成在一起，后来，随着大规模集成电路（ic）的出现，可以把cpu、串口、DA、时钟等功能模块集成在一块芯片中，也就是现在说的单片机（micro-control-unit/MCU---单片机）单板机：单板机就是在一块PCB电路板上把CPU,一定容量的ROM,RAM以及I/O接口电路等大规模集成电路片子组装在一起而成的微机,并配有简单外设如键盘和显示器,通常在PCB上固化有ROM或者EPROM的小规模监控程序.。

浅谈几种常见的嵌入式处理器比较分析前言随着电子科学的不断发展，人们开始逐渐对数码产品有了更高的需求，这就促使了信息技术的不断发展。

嵌入式系统的核心就是嵌入式处理器，它是控制、辅助嵌入式系统运行的硬件单元，其应用范围非常的广阔，它也具有很好的发展前景。

那么，面对纷繁复杂的嵌入式处理器市场，我们该如何做出适合自己的选择呢?下面小编就对市场上常见的几种嵌入式处理器进行比较分析，希望可以对大家有所帮助(嵌入式处理器类型)。

(1)嵌入式ARM微处理器(嵌入式微处理器结构)ARM微处理器的由来与发展ARM(AdvancedRISCMachines)，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。

目前，采用ARM技术知识产权(IP)核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器。

它是一种高性能、低功耗的32位微处器，它被广泛应用于嵌入式系统中。

基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

ARM9代表了ARM公司主流的处理器，已经在手持电话、机顶盒、数码像机、GPS、个人数字助理以及因特网设备等方面有了广泛的应用。

ARM微处理器的应用领域ARM微处理器是目前应用领域非常广的处理器，到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，深入到各个领域。

1、工业控制领域：作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。

2、无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。

3、网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。

嵌入式微处理器分类：根据微处理器的字长宽度：微处理器可分为4位、8位、16位、32位、64位。

一般把16位及以下的称为嵌入式微控制器，32位以上的称为嵌入式微处理器。

根据微处理器系统集成度，可划分为两类：一般用途的微处理器，即微处理器内部仅包含单纯的中央处理单元；单芯片微控制器，即将CPU、Rom、RAM及I/O等部分集成到同一个芯片上。

根据嵌入式微处理器的用途：可分为以下几类：1、嵌入式微控制器（MCU），又称为单片机。

微控制器的片上外设资源通常比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。

微控制器芯片内部集成有ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出（PWM）、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设。

微控制器的最大特点是单片化，功耗成本低，可靠性高。

常用的有8051、MCS系列、C540、MSP430系列等，目前，微控制器占嵌入式系统的约70%的市场份额。

2、嵌入式微处理器（EMPU）。

由通用计算机中的CPU发展而来，主要特点是具有32位以上的处理器，具有比较高的性能，价格也较高。

与计算机CPU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，去除其它的冗余功能部分，因此其体积小、重量轻、功耗低、成本低及可靠性高。

通常嵌入式微处理器把CPU、ROM、RAM及I/O等元件做到同一个芯片上，也称为单板计算机。

目前，主要的嵌入式微处理器有ARM、MIPS、POWER PC和基于X86的386EX等。

特点：嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。

嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系或哈佛体系结构；指令系统可以选用精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，RISC）和复杂指令系统CISC（Complex Instruction Set Computer，CISC）。