3 嵌入式處理器的發展概況

　　嵌入式系統 (embedded system)被定義為:以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。今天，嵌入式系統已經無處不在，從汽車、pda、電視機，到工控生產現場、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產品等方面，都能發現嵌入式系統的蹤影。從國內外的嵌入式系統發展狀況來說，嵌入式系統的應用正在從傳統的單一應用范圍、狹窄應用對象、簡單實現功能向現在和未來社會需要的應用需 要進行轉變。工業自動化領域對嵌入式系統的需求正在慢慢擴大，特別是最近幾年來隨著工業以太網的發展，對嵌入式智能設備的需求越來越明顯。嵌入式系統在智能設備里面的應用，是對嵌入式系統概念和應用范圍的一個變革，會出現一個由多芯片、多處理器占領工業自動化應用市場領域的局面。

　　目前，在嵌入式處理器市場上，arm系列處理器以其高性價比，價格低廉廣受用戶青睞，而且許多國際知名的芯片生產廠家都已經購買了arm芯片設計許可并開 始大量生產針對特定應用領域的arm芯片，芯片種類十分豐富。arm公司專注于芯片內核設計，其內核功耗少、成本低、功能強，特有的16位/32位雙指令 集，存儲器比等價32位代碼節省近35%，16位的thumb狀態和正常的arm狀態之間的開銷為零。目前arm嵌入式處理器有5個產品系列-arm7、 arm9、arm9e、arm10和securcore。

　　arm7系列是低功耗的32位核，最適合應用于對價位核功耗敏感的產品，可分為應用于實時環境的arm7tdmi、arm7tdmi-s以及適用于開放平 臺的arm720t核適用于dsp運算及支持java的arm7ej等。arm7采用三級流水線和馮-諾依曼結構，提供0.9mips/mhz的性能。迄 今為止，arm7tdmi是世界上應用最廣泛的32位嵌入式處理器。

　　arm9系列采用5級流水線和哈佛結構，提供1.1mips/mhz的性能，是高性能和低功耗的硬宏單元。arm920t和arm922t具有全性能的 mmu、指令和數據cache以及高速amba總線接口。

　　arm10系列硬宏單元，帶有dsp擴展、embeddedice-rt、全性能 mmu、cache和64位ahb指令和數據接口，采用六級流水線，提供1.25mips/mhz的性能，比同等的arm9器件性能提高50%。

　　嵌入式操作系統通常分為商用型和免費型兩類。商用的嵌入式操作系統有windriver(風河)的vxworks和psos、美國ati的nucleus plus以及microsoft(微軟)的windows ce等。免費的嵌入式操作系統有嵌入式ulinux、uc/os等。商用型操作系統功能穩定、可靠，有完善的技術支持和售后服務，但往往價格昂貴。免費型操作系統具有源代碼公開和無需版稅的優勢，但也存在著開發困難的不足。

　　uclinux是一種優秀的嵌入式linux版本，繼承了標準linux的優良特性，并針對嵌入式處理器的特點而設計，內嵌網絡協議、支持多種文件系統， 開發者可以利用標準linux先驗知識等優勢。其編譯后的文件可控制在幾百k量級。uclinux具有對多種文件系統的支持能力，而且內嵌了tcp/ip 協議，非常適合于應用在工控領域。uclinux已經成功移植到多種像s3c4510b這樣不帶mmu的嵌入式微處理器平臺上，并在穩定性和其他方面都有上佳表現。更為重要的是uclinux具有完整的tcp/ip協議，可直接在其基礎上進行應用層協議開發，大大加快軟件開發進程。當然該系統也并非十全十美，它的非實時性就使應用受到一定的限制，不過這點可以通過修改內核來彌補。uclinux的基本架構如圖1所示:

　　圖1 uclinux基本結構