嵌入式微处理器在嵌入式系统中的应用及类型

嵌入式系统上的处理器单元称为嵌入式微处理器。嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件的核心，运行嵌入式系统的系统软件和应用软件。嵌入式微处理器包含的类型如图3-1所示。

IPC（Industrial Personal Computer，工业PC）。其与一般PC的主要不同在于具有高可靠性。由于此类硬件主要用在工业控制领域，所以它具有更长的无故障工作时间指标。

MPU（Micro-Processor Unit，微处理器单元）。如Intel 80486等可作为核心器件被嵌入在应用系统中。

MCU（Micro-Controller Unit，微控制器单元）。国内的流行叫法是单片机。单片机是嵌入式系统硬件最广泛的应用形式，它的特点是设计简单、成本低、应用范例多。目前市场上有4位、8位、16位和32位的单片机。其中8位机，历经20多年至今应用不衰，这在通用PC中是不可想象的。32位单片机由被叫做高端单片机，目前以由32位ARM核构造的芯片为代表。由于应用的广泛性，单片机硬件研究对于整个嵌入式系统硬件体系的分析研究是很重要的。

图3-1 嵌入式系统硬件体系的基本构成(www.xing528.com)

DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）。作为嵌入式系统硬件的构成之一，在信号处理方面占有重要的地位。随着语音和图像处理需求的增加，DSP将发挥更大的作用。

SoC（System on a Chip）。是嵌入式硬件发展到高级阶段的成果。目前SoC的中文名称还不统一，如单片系统、片上系统、集成系统芯片、集成化芯片系统、系统芯片、整合系统晶片等，因此为避免混乱，常被用英文缩写SoC或SOC表述。由于SoC技术的先进性、性能的优越性，越来越受到重视，是目前国际上嵌入式系统硬件研究的热点。SoC应用系统的硬件主要由专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）构成，但有向可编程器件（Programmable Logic Device，PLD）过渡的趋势。

SoPC（System on a Programmable Chip）是由可编程器件PLD（Programmable Logic De_- vice）构成的SoC。PLD是嵌入式硬件系统的另一个热点。它目前的主要应用形式包括FP_- GA（Field Programmable Gate Arrays）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）。由于PLD具有可编程和可修改的功能，特别适用于科研与开发领域。它已成为深受研发人员欢迎的嵌入式硬件开发手段之一。所以，基于PLD的SoPC是SoC和嵌入式系统硬件体系中重要且极具潜力的成员。

嵌入式系统中最具有代表性的就是单片机，即通常所说的MCU。单片微型计算机（Sin_- gle Chip Microcomputer）又称微控制器（Micro Controller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。通常是将组成计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上而形成的微型计算机，其片内常含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。随着社会的发展、市场的需求以及科技的进步，单片机片内集成的功能模块越来越多，整体功能也越来越强大。

从近几十年单片机的发展历程来看，单片机技术的发展以微处理器技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域的迫切需求为动力，展现出以下技术特点：超长的使用寿命，应用单片机开发的产品一般都可以稳定可靠地工作10年、20年，很少出现产品质量问题；低噪声与高可靠性技术，为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求；低电压与低功耗，一般单片机都能在3～6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。