单片机、DSP、PLC、CPLD、FPGA、嵌入式的区别教学内容.doc

单片机、DSP、PLC、CPLD、FPGA、嵌入式的区别精品文档所谓嵌入式，专指嵌入到其它系统内部，满足特定需求的专用计算机系统。它的概念非常广泛，只要是具有包含软硬件等计算机专有属性的系统都可以称之为嵌入式系统。 单片机是指把CPU、存储器、输入输出设备或接口集成到一片芯片内，加少量的外围电路就可以构成计算机系统的器件，目前常用的有MCS-51系列、PIC系列等器件，生产厂家很多、以8位、16位为主，一般没有操作系统，主要满足简单的控制需求。 目前以ARM为代表的32位CPU严格意义上说是一个单板机系统，可以加载Linux、WinCE等复杂的操作系统，可以满足复杂的需求。 PLC是可编程控制器，也是嵌入式系统的一种，但是一般用于电气控制，已经预制了很多程序，用梯形图等简单的编程语言就能构成系统。PLC价格昂贵、应用简单、容易上手，一般用来实现工业现场复杂情况下的控制，应用领域有限。 CPLD和FPGA以往大多用于可编程数字电路的实现，使数字电路设计趋于简单和可更改设计。这几年随之FPGA的发展，内部可以嵌入微控制器核，来构建SoC（System on Chip），但是开发难度相当大。 DSP的优势在于信号处理，运算能力强大，但控制能力一般，一般往往用于视频分析等需要进行信号复杂运算的场合。DSP：数字信号处理器，处理器采用哈弗结构，工作频率较高，能大幅度提高数字信号处理算法的 执行效率。MCU：微控制器，主要用于控制系统，工作频率一般来说比DSP低，硬件上具有多个IO端口，同时也集成了多个外设，主要是便于在控制系统中的应用。至于ARM处理器，个人认为是MCU的高级版本，ARM本身只是一个内核，目前已经有多个版本。CPLD：复杂可编程逻辑器件FPGA：现场可编程门阵列后两者都是可编程器件，CPLD目前一半采用FLASH技术，而FPGA采用SRAM技术，这就决定了FPGA需要采用特定的配置技术。同时FPGA的规模要比CPLD大得多，但CPLD应用起来相对要简单的多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，非常适合于工业控制，因此又叫微控制器(MCU) 。它与通用处理器不同，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、灵活方便地构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。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，发展成为增强型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 非常丰富，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由。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A ，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 主要用于数字信号处理领域，非常适合高密度，重复运算及大数据容量的信号处理。现在已经广泛应用于通信、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 用于手机和基站中为移动通信的发展做出重要贡献，将在2. 5G和3G中扮演重要角色。可以说，DSP 已经融入到生活的方方面面。DSP 相对于一般微处理器作了很大的扩充和增强，主要是:a) 修正的哈佛结构，多总线技术以及流水线结构。将程序与数据存储器分开，使用多总线，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。这是区别于一般微处理器的重要标志。一般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。随着计算机技术的发展，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。它正改变着数字系统和设计方法，设计过程和设计观念。EDA(即Electronic Design Automation) 即电子设计自动化，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，直至对于特定目标芯片进行适配编译、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目标芯片就可在硬件上实现。这里的目标芯片就是PLD 器件( FPGA/CPLD) 。FPGA/ CPLD 是EDA 技术的物质基础，这两者是分不开的。可以说没有PLD 器件，EDA 技术就成为无源之水。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由于FPGA/ CPLD 可以通过软件编程对该硬件的结构和工作方式进行重构，修改软件程序就相当于改变了硬件，这是非常有用的。软件可以使用自顶向下的设计方案，而且可以多个人分工并行工作，这些年来IP 核产业的崛起，将若干软核结合起来就可以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间，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，很可能越出正常的工作流程，出现PC 跑飞现象。EDA 高可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，满足了不同需要，已经成为数字时代的核心动力。为了充分发挥它们的优势，三者结合成为一个新的发展趋势。MCU 与DSP 的结合MCU 价格底，能很好地完成通信和智能控制的任务，但信号处理能力差。DSP 恰好相反。把两者结合，能满足同时需要智能控制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，降低功耗和成本。DSP 和FPGA/ CPLD 的结合由于FPGA/ CPLD 兼有串/ 并行工作方式，高速度和宽口径适用性等特点，将DSP 与FPGA 集成在一个芯片上，可实现宽带信号处理，极大地提高信号处理速度。另外，FPGA可以进行硬件重构，功能扩展或性能改善非常容易。总之，单片机，DSP ， PLD/ EDA 极大地推动了信息技术的发展。要作为一名工程师，必须掌握从系统设计级、电路设计级到物理实现级整个过程分析设计能力，能熟练使用新器件，新的开发工具，并不断更新观念，只有这样，才能适应时代发展，才能把握现在，创造未来!多了硬件的乘法器还有桶形移位寄存器等硬件资源，运算的能力要比单片机强悍很多。DSP做图像识别是需要软件编程，要有算法的，一般也都是C语言，要自己写。目前做做图像识别的DSP一般都是用DM642之类的DSPDSP实现高速执行串行算法收集于网络，如有侵权请联系管理员删除