嵌入式開發基礎(4)

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嵌入式開發基礎(4)

一、獨立處理器（Stand-alone Processor）

獨立處理器指專用于單個處理功能的處理器晶片。與內建處理器相比，獨立處理器往往需要附加電路來完成基本操作。

獨立處理器通常能提供最高、最全面的CPU性能。

獨立處理器的例子：

1、IBM 970FX

IBM 970FX處理器核心是一高性能64位獨立處理器。970FX是一超标量架構，提供多種指令流的同步，IBM 970FX包含高達25級流水線。

970FX的特征如下：

  －64位PowerPC架構的實作

  －深度流水線設計，甚高性能計算應用

  －靜态和動态電源管理特征

  －多種睡眠模式、最小化電力需求、最大化電池壽命

  －動态可調節時鐘頻率，支援低功耗模式

  －高性能、低延遲存儲管理的優化

2、Intel Pentium M

x86架構，32位和64位（即IA32和IA64）處理。

Intel Pentium M的特征如下：

  －基于x86架構，受大量軟硬體廠商支援

  －比x86處理器功耗低

  －進階電源管理特征，能夠低功耗操作模式和多種睡眠模式

  －動态時脈速度

  －晶片發熱監控，自動轉換為低功耗模式

  －多種倍頻和電壓操作點，可超頻

3、Freescale MPC7448

Freescale MPC7448包含第四代PowerPC核心，通常稱為G4。高性能、32位處理，一般用于信号處理、網絡和通信應用。

MPC7448的特征如下：

  －運作時鐘頻率超過1.5GHz

  －1MB的闆載L2 Cache

  －進階電源管理功能，包括多種睡眠模式

  －進階AltiVec矢量執行單元

  －寬電壓

二、內建處理器（Integrated Processor）

內建處理器：SoC（片上系統，單片機），幾個主要的處理器架構都存在內建SoC處理器。

內建處理器的例子：

1、PowerPC

PowerPC是一精減指令集計算機（RISC）架構，由蘋果、IBM、摩托羅拉公司聯合設計，PowerPC已深入到嵌入式的各個領域，包括汽車、消費電子、網絡應用、通信、交換機等，是嵌入式應用最流行的架構。

2、AMCC PowerPC

AMCC PowerPC 440EP是其中之一，特征如下：

  －片上DDR SDRAM控制器

  －內建NAND Flash控制器

  －PCI總線接口

  －10/100Mbps以太網接口

  －片上USB2.0接口

  －高達4個使用者可配置的序列槽

  －雙倍IIC控制器

  －可程式設計中斷控制器

  －用于調試的JTAG接口

3、Freescale PowerPC

Freescale半導體公司有大量內建外設的PowerPC處理器。面向三個市場：網絡、汽車、工業。

Freescale PowerPC晶片基于PowerQUICC架構，而PowerQUICC架建構立于PowerPC核心，并整合了QUICC引擎。QUICC引擎是一獨立的RISC處理器，專用于通信處理。

4、MIPS

MIPS架構的存在已有20多年的曆史，它設計于1981年，屬于RISC架構。

MIPS技術網站列出了很多獲得授權的公司，如：Sony、Texas Instruments、Cisco's Scientific Atlanta、Motorola等。

5、Broadcom MIPS

Broadcom是領先的SoC解決方案提供商，例如有線電視機頂盒、Cable Modem、HDTV、無線網絡、千兆位以太網、IP電話等。

在2000年，Broadcom收購SiByte公司，獲得單核、雙核、四核處理器能力。Broadcom處理器即指SiByte處理器。

單核SiByte處理器包括BCM1122和BCM1125H。兩者都基于MIPS64核心，運作的時鐘頻率在400～900MHz之間。它們還包括片上外設控制器、10/100Mbps以太網控制器、PCI總線控制器。兩者都包括SMBus串行配置接口、PCMCIA、兩個UART用于序列槽連接配接。但BCM1125H還包括10/100/1000Mbps以太網控制器。

還有一個顯著特征是：兩者運作在400MHz時的處理器功耗為4W。

雙核SiByte處理器包括BCM1250、BCM1255和BCM1280。三者都基于MIPS64核心，處理器時鐘頻率BCM1250為400MHz、BCM1255和BCM1280為1.2GHz。雙核處理器晶片包括內建外設控制器、千兆位以太網控制器、64位PCI-X接口、SMBus、PCMCIA、多個UART接口。

BCM1255在1GHz下運作時功耗為13W。

四核SiByte處理器包括BCM1455和BCM1480通信處理器。也基于MIPS64核心，處理器時鐘頻率為800MHz～1.2GHz。包括DDR SDRAM控制器、4個單獨的千兆位以太網MAC控制器、64位PCI-X主機控制器、SMBus、PCMCIA、4個串行UART。

6、AMD MIPS

AMD MIPS處理器基于MIPS32核心。主要有Au1000、Au1100、Au1200、Au1500、Au1550晶片，時鐘頻率在266MHz～500MHz之間。

7、ARM

ARM架構在消費電子領域占有巨大市場。它幾乎無所不在，如索尼的PS便攜遊戲機、蘋果的iPod Nano随身聽、TomTom GO300 GPS導航儀、摩托羅拉的E680i手機等等。

8、TI ARM

德州儀器（Texas Instruments）在其OMAP晶片系列使用ARM核心，作為單晶片解決方案，OMAP內建了許多外設，除了內建UART和IIC

之外，還內建了一系列特殊目的的接口，包括：

  －LCD屏和背部照明控制器

  －蜂鳴器驅動器

  －錄影機接口

  －MMC/SD卡控制器

  －電池管理硬體

  －USB客戶機/主機接口

  －收音機modem接口邏輯

  －內建2D或3D圖形加速器

  －內建安全控制器

  －S視訊輸出

  －IrDA控制器

  －直接TV視訊輸出的DACs

  －用于音視訊處理的DSPs

9、Freescale ARM

Freescale ARM基于ARM架構，晶片包括i.MX21和i.MX31應用處理器。i.MX21基于ARM9核心，i.MX31基于ARM11核心。

i.MX21/31包含下列內建接口：

  －圖形加速器

  －MPEG-4編碼器

  －小鍵盤和LCD控制器

  －攝像頭接口

  －音頻多路複用

  －IrDA紅外輸入/輸出

  －SD/MMC接口

  －大量擴充外設，如PCMCIA、USB、DRAM控制器、UART

10、Intel ARM XScale

Intel ARM XScale基于ARM v5TE架構，Intel使用XScale來命名此架構。Intel XScale架構的處理器使用很廣，如：GPS iQue M5、惠普的iPAQ、Treo的智能手機、摩托羅拉的A760智能手機等。

三、硬體平台

通用硬體參考平台是好主意，經受住時間考驗的硬體平台有：PC/104、VMEbus、CompactPCI等。

1、CompactPCI

CompactPCI（cPCI）硬體平台基于PCI電子标準和歐洲卡實體規範。cPCI有下列特征：

  －卡垂直高度為3U或6U

  －用于安全和彈出卡的彈簧系統

  －前後面闆I/O連接配接支援

  －高密度底闆連接配接器

  －用于熱交換支援的交錯電源針腳

  －廣受支援

  －相容标準PCI晶片集

2、ATCA

CompactPCI的後繼者是ATCA（Advanced Telecommunications Computing Architecture ，進階電信計算架構）。