单片机_DSP_PLD/EDA的比较和分析

信息技术正在快捷发展,其应用已经深层到各个领域各个方面。如今越来越多的电子产品向着智能化、微型化、低功耗方向开展,其中有的产品还须要实时控制和信号处理。电子系统的复杂性在不断增加,它迫切要求技术也有相应的变革和飞跃。用于纯ssi数字电路设计系统工作量大,灵敏性低,而且系统可靠性差。
广泛用于单片机设计系统克服了纯ssi数字电路系统许多不可逾越的困难,是一个具有非凡意义的飞跃。而dsp以其极强的信号处理功能赢得了广阔的市场,得到了广泛地应用。近年来,pld器件迅速开展,尤其是cpld/ fpga向深亚微米领域进军,pld器件得到了广泛应用,以cpld/ fpga为物质根底的eda技术诞生了。它具有电子技术高度智能化、自动化的特点,打破了软硬件的屏障,使得硬件设计如同软件设计一样简略。它作为一种创新技术正在变更着数字系统的设计方法、设计过程和设计观念。单片机,dsp,pld/ eda以其各自的特点满足了各种须要,正从各个领域各个层面变更着世界,它们已经成为数字时代的核心动力,推动着信息技术的快捷开展。
以下,我们将对单片机,dsp,pld/ eda分别加以介绍,并作比较和分析。
单片机
单片机是集成了cpu,rom,ram和i/ o口的微型计算机。它有很强的接口性能,非常合适于工业控制,因此又叫微控制器(mcu)。它与通用途理器不一样,它是以工业测控对象、环境、接口等特点出发,向着增强控制功能,提高工业环境下的可靠性、灵敏方便地构成应用计算机系统的界面接口的方向开展。所以,单片机有着自己的特点。
品种齐全,型号多样
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,而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,多采用risc技术,片上i/o非常丰盛,有的单片机集成有a/ d,“看门狗”,pwm,显示驱动,函数发生器,键盘控制等,它们的价格也高低不等,这样极大地满足了开发者的选择自取决。
低电压和低功耗
随着超大规模集成电路的发展,nmos工艺单片机被cmos代替,并开始向hmos过渡。供电电压由5v降到3v,2v甚至到1v,工作电流由ma降至μa,这在便携式产品中大有用武之地。
dsp芯片
dsp又叫数字信号处理器。顾名思义,dsp主要使用在数字信号处理领域,非常合适高密度,反复运算及大数据容量的信号处理。此时已经广泛应使用在通信、便携式计算机和便携式仪表、雷达、图像、航空、家用电器、医疗设备等领域,常见的手机、数字电视和数码相机都离不开dsp。dsp使用在手机和基站中为挪动通信的开展做出重要贡献,将在2. 5g和3g中扮演重要角色。能够说,dsp已经融入到生活的方方面面。
dsp相对于实际微处理器作了很大的扩充和增强,主要是:
a)修正的哈佛构造,多总线技术以及流水线构造。将程序与数据存储器分开,用于多总线,取指令和取数据同时进行,以及流水线技术,这使得速度有了较大的提高。
b)硬件乘法器以及特殊指令。这是区别于实际微处理器的重要标志。实际微处理器用软件实现乘法,逐条执行指令,速度慢。而dsp依靠硬件乘法器单周期完成乘法运算,而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技术
当今电子系统的复杂性在不断增加,而电子产品的更新换代越来越快,传统的设计方法难以适应。随着计算机技术的开展,ecad在某种程度上减轻了设计人员的工作压力,但其智能化、自动化水平仍不尽人意。于是eda技术作为一种全新的技术诞生了。它正变更着数字系统和设计方法,设计过程和设计观念。
eda(即electronic design automation)即电兹【鲨计自动化,它是以计算机为工具,在eda软件平台上,对用硬件描述语言hdl完成的设计文件自动地逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真,直至对于特定宗旨芯片进行适配编译、逻辑影射和编程下载等。设计者只需用hdl语言完成系统功能的描述,借助eda工具就可得到设计结果,将编译后的代码下载到宗旨芯片就可在硬件上实现。这里的宗旨芯片就是pld器件( fpga/cpld)。fpga/ cpld是eda技术的物质根底,这两者是分不开的。能够说没有pld器件,eda技术就成为没源之水。
dsp相对于实际微处理器作了很大的扩充和增强,主要是:
a)修正的哈佛构造,多总线技术以及流水线构造。将程序与数据存储器分开,用于多总线,取指令和取数据同时进行,以及流水线技术,这使得速度有了较大的提高。
b)硬件乘法器以及特殊指令。这是区别于实际微处理器的重要标志。实际微处理器用软件实现乘法,逐条执行指令,速度慢。而dsp依靠硬件乘法器单周期完成乘法运算,而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技术作为一种现代电子系统开发方式,具有两方面特点。
修改软件程序即可改变硬件
取决于fpga/ cpld能够通过软件编程对该硬件的构造和工作方式进行重构,修改软件程序就相当于变更了硬件,这是非常有用的。软件能够用于自顶向下的设计方案,而且能够多个人分工并行工作,这些年来ip核产业的崛起,将若干软核联合起来就能够构成一个完整的系统,这一切极大地缩短了开发周期和上市时长,有利于在激烈的市场竞争中抢占先机。
速度快,可靠性高
mcu和dsp都是通过串行执行指令来实现特定功能,不可避免低速,而fpga/ cpld则可实现硬件上的并行工作,在实时测控和高速应用领域前景广阔;另一方面,fpga/cpld器件在功能开发上是软件实现的,但物理机制却和纯硬件电路一样,十分可靠。而mcu和dsp芯片在强干扰条件下,尤其是强电磁干扰下,很也许越出正常的工作流程,出现pc跑飞表象。eda高可靠性正好克服了它们这一先天不足。

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