專注單片機方案開發的深圳英銳恩為您通俗講解單片機、ARM、MCU、DSP、FPGA、嵌入式錯綜復雜的關系!首先,“嵌入式”這是個概念,準確的定義沒有,各個書上都有各自的定義。但是主要思想是一樣的,就是相比較PC機這種通用系統來說,嵌入式系統是個專用系統,結構精簡,在硬件和軟件上都只保留需要的部分,而將不需要的部分裁去。所以嵌入式系統一般都具有便攜、低功耗、性能單一等特性。
然后,MCU、DSP、FPGA這些都屬于嵌入式系統的范疇,是為了實現某一目的而使用的工具。
MCU俗稱”單片機“經過這么多年的發展,早已不單單只有普林斯頓結構的51了,性能也已得到了很大的提升。因為MCU必須順序執行程序,所以適于做控制,較多地應用于工業。而ARM本是一家專門設計MCU的公司,由于技術先進加上策略得當,這兩年單片機市場份額占有率巨大。ARM的單片機有很多種類,從低端M0(小家電)到高端A8、A9(手機、平板電腦)都很吃香,所以也不是ARM的單片機一定要上系統,關鍵看應用場合。
DSP叫做數字信號處理器,它的結構與MCU不同,加快了運算速度,突出了運算能力??梢园阉闯梢粋€超級快的MCU。低端的DSP,如C2000系列,主要是用在電機控制上,不過TI公司好像稱其為DSC(數字信號控制器)一個介于MCU和DSP之間的東西。高端的DSP,如C5000/C6000系列,一般都是做視頻圖像處理和通信設備這些需要大量運算的地方。
FPGA叫做現場可編程邏輯陣列,本身沒有什么功能,就像一張白紙,想要它有什么功能完全靠編程人員設計(它的所有過程都是硬件,包括VHDL和Verilog HDL程序設計也是硬件范疇,一般稱之為編寫“邏輯”。)。如果你夠NB,你可以把它變成MCU,也可以變成DSP。由于MCU和DSP的內部結構都是設計好的,所以只能通過軟件編程來進行順序處理,而FPGA則可以并行處理和順序處理,所以比較而言速度最快。
那么為什么MCU、DSP和FPGA會同時存在呢?那是因為MCU、DSP的內部結構都是由IC設計人員精心設計的,在完成相同功能時功耗和價錢都比FPGA要低的多。而且FPGA的開發本身就比較復雜,完成相同功能耗費的人力財力也要多。所以三者之間各有各的長處,各有各的用武之地。但是目前三者之間已經有融合的態勢,ARM的M4系列里多加了一個精簡的DSP核,TI的達芬奇系列本身就是ARM+DSP結構,ALTERA和XINLIX新推出的FPGA都包含了ARM的核在里面。所以三者之間的關系是越來越像三基色的三個圓了。
一言以蔽之“你中有我,我中有你”。
硬件工程師學習從何開始?
單片機:通常無操作系統,用于簡單的控制,如電梯,空調等。
dsp:用于復雜的計算,像離散余弦變換、快速傅里葉變換,常用于圖像處理,在數碼相機等設備中使用。
arm:一個英國的芯片設計公司,但是不生產芯片。只賣知識產權。
fpga:現場可編程門陣列,以硬件描述語言(Verilog 或 VHDL)所完成的電路設計,可以經過簡單的綜合與布局,快速的燒錄至 FPGA 上進行測試,是現代 IC 設計驗證的技術主流。
嵌入式是相對于臺式電腦而言,系統可裁剪,形態各異,可能體積、功耗、成本受限、實時性要求高,如示波器,手機,平板電腦,全自動洗衣機,路由器、數碼相機,這些設備中,雖然看不到臺式機的存在,但是都有一個或多個嵌入式系統在工作。
根據對象體系的功能復雜性和計算處理復雜性,提供的不同選擇。對于簡單的家電控制嵌入式系統,采用簡單的8位單片機就足夠了,價廉物美,對于手機和游戲機等,就必須采用32位的ARM和DSP等芯片了。FPGA是一種更偏向硬件的實現方式。
所以要通過學習成為硬件工程師,要從單片機開始,然后學習ARM和DSP之類。
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