1.2 嵌入式处理器

嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，嵌入式处理器的功能从某种程度上就决定了嵌入式系统的规模和能力。构建一个嵌入式系统首先需要选择一款合适的嵌入式处理器。前面内容曾经提到，与通用计算机中的CPU相比，嵌入式处理器内部不仅有CPU，还有不同数量和类型的外设接口电路。但是国际上对于嵌入式处理器的称呼，不同生产厂家会采用不同的名称，如Embedded Microprocessor Unit，Micro Controller，Single Chip Processor等。国内关于嵌入式处理器的分类也是仁者见仁，智者见智。下面从应用的角度对嵌入式处理器进行一些类型分析。

1.2.1 嵌入式处理器的类型

1）嵌入式微处理器及微控制器

嵌入式微处理器（Embedded Microprocessor Unit，EMPU）通常指那些具有32位字长，可运行某种操作系统功能较强的嵌入式处理器，同时它们也符合嵌入式系统在体积、功耗、可靠性、价格等方面的要求。

嵌入式处理器目前主要有X86系列（主要有Intel、AMD及台湾威盛生产的产品），Motorola的Power PC、MC68系列、MIPS的MIPS系列、Zilog的Z8000系列，以及目前市场占有率最高的以ARM处理器内核衍生出的各种ARM系列。

国际上一些公司通常习惯会将自己的部分嵌入式处理器产品称为微控制器（Microcontroller Unit，MCU），例如Intel的80386EX，AMD的嵌入式486/586系列，Motorola的Power PC系列，MIPS的Mips系列等。

2）单片机

单片机（Single-Chip Computer）或微控制器实际上指的是同一类处理器，这类处理器集CPU及多种外设接口电路于一身。有的公司将其称为单片机，有的则称其为微控制器。要想明确的区分什么是单片机，什么是微控制器是一件困难的事情。从概念上来归类目前这些处理器，单片机主要涵盖了CPU处理能力较弱，存储器空间较小，数据宽度较窄的一类处理器。但也不尽其然。例如Intel公司将其功能较弱的处理器，如8位的MCS-8051系列处理器，16位的MCS-96系列处理器称为单片机。而功能较强的产品，如8位的80188，16位的80186，32位的80386EX等称为微控制器。而Motorola公司则将其32位的功能较强的Power PC的一些产品系列称之为单片机。

从应用的角度来看，大多数单片机主要应用于低端应用场合，例如在小型的工业控制中作为主控机，在大型过程控制中作为控制组件或智能变送器，耐用家电中的控制器，低端的电信产品（如门数较少的交换机）等。单片机由于处理速度低，存储容量小，只能运行一些单任务操作系统，甚至无法支持任何操作系统，而只能由用户为其量身定制集系统管理、数据采集处理、运算控制、结果显示等于一身的监控程序，所以它们通常只能应用于一些简单的应用场合，因此也决定了单片机内部集成的其他外设接口电路主要是一些控制类的对内存要求不高的功能电路，如定时/计数器、中断控制器、同步/异步串行接口、A/D、D/A、I2C、PWM、WatchDog、DMA等。

单片机目前应用最广泛的是8位的Intel MCS-51系列以及其他公司利用MCS-51核心开发出的其他衍生产品群，如飞利浦的80C51系列、Atmel的At89系列等。另外几个应用较多的单片机系列是美国TI公司的MSP430系列、美国Atmel公司的AVR系列、飞思卡尔（Motorola）公司的MC68系列、美国Microchip公司的PIC系列、美国国家半导体公司的COP系列等。

3）数字信号处理器

数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）是一种专用于进行数字信号处理的处理器，这类处理器内部集成了专门针对数字滤波、FFT、谱分析等常用数字信号处理算法进行处理的硬件加速器，所以对这些应用场合会比常规微处理器效率高得多。国内市场常见的DSP处理器有美国得克萨斯仪器公司TI的TMS320C系列，美国ADI公司的SHARC、Blackfin系列，以及Motorola的 DSP56系列等。但需要说明的是，DSP在通用指令功能方面则不如常规嵌入式处理器，特别是对操作系统的支持方面，所以通常DSP需要与常规嵌入式处理器配合使用，尽管有些DSP也在不断拓展自己的通用指令处理能力。例如ADI公司的Blackfin系列已经可以运行µCLinux操作系统，而且更有将常规嵌入式处理器与DSP集成在一个芯片内的发展趋势，例如TI的OMAP系列将ARM处理器与其DSP处理器集成为一体的双核处理器。

4）可编程片上系统SOPC（System On Programmable Chip）

可编程片上系统（System On Programmable Chip，SOPC）是嵌入式系统硬件设计的最高应用形式。这种方式是将处理器以及其他有关电路利用专门的开发工具定制在一个大规模集成电路中。实现了用户通过自己的编程来构建一个专用的片上系统。目前的主要应用形式是含CPU软核的FPGA，如美国Altera公司的Cyclone、Stratix系列以及美国Xilinx公司的Spartan、Virtex系列等。

1.2.2 嵌入式处理器的应用发展趋势

随着集成电路制造技术和工艺的快速发展，原本仅用于工业控制领域的MCU开始大量应用于人们的日常生活中，因此促使嵌入式处理器呈现以下发展趋势：

• 全面由8/16位向32位迁移；
• 速度性能不断提高；
• 多处理器核结构（多个MCU协同工作，或MCU与DSP的协同工作）；
• 更低功耗（S3C2410的最大功耗约300mW）；
• 更宽的工作电压适应范围（1.8～6V）；
• 更先进的工艺和更小的封装；
• 更低廉的价格。