嵌入式处理器选型指南_嵌入式系统处理器有哪几种?如何选择?

1. 微处理器分类

根据通用计算机和嵌入式系统的分类，把微处理器分为：通用处理器 + 嵌入式处理器

1.通用处理器

以x86体系架构的产品为代表,目前基本为Intel和AMD两家公司所垄断。

2.嵌入式处理器

  嵌入式系统领域有少量通用处理器，但以嵌入式处理器为主。嵌入式系统种类繁多，流行的体系架构有30多个。嵌入式系统中的处理器可以分为以下四类：
[1] 嵌入式微处理器
[2] 嵌入式微控制器
[3] 嵌入式DSP
[4] 嵌入式片上系统SoC

2. 嵌入式系统的处理器分类

1.嵌入式微处理器-MPU
优点：
  嵌入式微处理器通用性比较好、处理能力较强、可扩展性好、寻址范围大（处理器字长有16位和32位）、支持各种灵活的设计，且不限于某个具体的应用领域

  嵌入式微处理器在通用性上有点类似通用处理器，但前者在功能、价格、功耗、芯片封装、温度适应性、电磁兼容方面更适合嵌入式系统应用要求

微处理器的实际应用
（1）在实践应用中，嵌入式微处理器需要在芯片外配置RAM和ROM，根据应用要求往往要扩展一些外部接口设备，如网络接口、GPS、A/D接口等。
（2）嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称之为单板计算机

举例
嵌入式处理器有很多种类型，如xScale、Geode、PowerPC、MIPS、ARM等处理器系列

2.嵌入式微控制器-MCU：

  嵌入式微控制器又称单片机，MCU品种丰富、价格低廉，目前占嵌入式系统约70％以上的市场份额

特点：
  （1）与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是将计算机最小系统所需要的部件及一些应用需要的控制器/外部设备集成在一个芯片上，实现单片化，使得芯片尺寸大大减小，从而使系统总功耗和成本下降、可靠性提高。

  （2）这种处理器内部集成RAM、各种非易失性存储器、总线控制器、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A等各种必要功能和外设

  （3）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

3.嵌入式DSP：
专门的数字处理芯片：
  传统微处理器在进行数字滤波、FFT、谱分析、语音/视频编码、数据编码、雷达目标提取等操作时性能较低，专门的数字处理芯片DSP的系统结构和指令系统对数字信号处理进行了特殊设计，因而在执行相关操作时具有很高效率

特点
DSP总是完成某些特定的任务，硬件和软件需要为应用进行专门定制

4.嵌入式SoC：
偏上系统SoC
  针对嵌入式系统某些特定应用在性能、功能和接口上相似的要求，利用大规模集成电路技术将某一类应用需要的大多数模块集成在一个芯片上，实现一个嵌入式系统大部分核心功能，这种处理器就是SoC（System on Chip）

优点
  SoC应用时，往往只需要在SoC外部扩充内存、接口驱动、一些分立元件及供电电路就可以构成一套实用的系统，极大地简化了系统设计的难度，同时还有利于减小电路板面积、降低系统成本、提高系统可靠性

微控制器和片上系统
  嵌入式微控制器和SoC都具有高集成度的特点，将计算机小系统的全部或大部分集成在单个芯片中，有些文章将嵌入式微控制器归为SoC

  将内部集成了RAM和ROM存储器、主要用于控制的单片机称为微控制器，而所说的SoC则没有内置的存储器，以嵌入式微处理器为核心、集成各种应用需要的外部设备控制器，具有较强的计算性能

3. 嵌入式处理器的技术指标和选型原则

1.技术指标：
(1) 功能：处理器种类，外部接口种类和数量。根据系统需要选择集成所需接口种类和数量的处理器
(2) 字长：参与运算的数的基本位数，决定于寄存器、运算器和数据总线的宽度。字长越长，能表示的数据有效位越多，计算精度越高，指令系统的功能较强。通常有1,4,8,16,32位字长
(3) 处理速度：主频，MFLOPS（每秒百万次浮点运算）；平均指令执行时间，单位时间指令的执行条数
(4) 工作温度
(5) 功耗
(6) 寻址功能：与地址总线的宽度有关，对于集成了存储器的处理器意义不大
(7) 其他：性价比、工艺等

2.选型原则：
嵌入式处理器选型需要考虑的因素
(1) 应用领域：
  一个产品的功能、性能一旦定制下来，其所在的应用领域也随之确定，应用领域的确定将缩小选型的范围。比较常见的应用领域分类：航天航空 + 通信 + 计算机 + 工业控制 + 医疗系统 + 消费电子 + 汽车电子

(2) 自带资源
  芯片自带资源越接近产品的需求，产品开发相对就越简单。主频是多少 + 有无内置的以太网MAC + 有多少个I／O口 + 自带哪些接口 + 支持在线仿真吗 + 是否支持OS + 能支持哪些OS ＋ 是否有外部存储接口等等。

(3) 可扩展资源
  芯片一般都有内置RAM和ROM，但其容量一般都很小，内置512 KB就算很大了，但是运行OS一般都是兆级以上，这就要求芯片可扩展存储器

(4) 功耗
低功耗也成了芯片选型时的一个重要指标

(5) 封装
  常见的微处理器芯片封装主要有QFP + BGA两大类型。如果产品对芯片体积要求不严格，选型时最好选择QFP封装。BGA体积小但焊接麻烦

(6) 芯片的可延续性和技术的可继承性
  目前，产品更新换代的速度很快，所以在选型时要考虑芯片的可升级性。同一厂家同一内核系列芯片，其技术可继承性就较好

(7) 价格及供货保证
试用阶段的芯片其价格和供货处于不稳定状态。因此选型时尽量选择量产的芯片。

(8) 仿真工具
仿真器是硬件和底层软件调试时要用到的工具，对于已有仿真器的人们，在选型过程中要考虑它是否支持所选的芯片。

(9) 操作系统及开发工具
  芯片开发的人要考虑支持什么样的OS，已有OS的则需要考虑芯片是否支持该OS

(10) 技术支持
一个好的技术公司有相对好的技术支持服务，所以选择芯片最好选择知名半导体公司。