单片机_DSP_PLD/EDA的比较和分析

信息技术正在快捷发展，其应用已经深层到各个领域各个方面。如今越来越多的电子产品向着智能化、微型化、低功耗方向开展，其中有的产品还须要实时控制和信号处理。电子系统的复杂性在不断增加，它迫切要求技术也有相应的变革和飞跃。用于纯SSI数字电路设计系统工作量大，灵敏性低，而且系统可靠性差。

广泛用于单片机设计系统克服了纯SSI数字电路系统许多不可逾越的困难，是一个具有非凡意义的飞跃。而DSP以其极强的信号处理功能赢得了广阔的市场，得到了广泛地应用。近年来，PLD器件迅速开展，尤其是CPLD/ FPGA向深亚微米领域进军，PLD器件得到了广泛应用，以CPLD/ FPGA为物质根底的EDA技术诞生了。它具有电子技术高度智能化、自动化的特点，打破了软硬件的屏障，使得硬件设计如同软件设计一样简略。它作为一种创新技术正在变更着数字系统的设计方法、设计过程和设计观念。单片机，DSP，PLD/ EDA以其各自的特点满足了各种须要，正从各个领域各个层面变更着世界，它们已经成为数字时代的核心动力，推动着信息技术的快捷开展。

以下，我们将对单片机，DSP，PLD/ EDA分别加以介绍，并作比较和分析。

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，非常合适于工业控制，因此又叫微控制器（MCU）。它与通用途理器不一样，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、灵敏方便地构成应用计算机系统的界面接口的方向开展。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，开展成为增强型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非常丰盛，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取决。

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μA，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主要使用在数字信号处理领域，非常合适高密度，反复运算及大数据容量的信号处理。此时已经广泛应使用在通信、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使用在手机和基站中为挪动通信的开展做出重要贡献，将在2. 5G和3G中扮演重要角色。能够说，DSP已经融入到生活的方方面面。

DSP相对于实际微处理器作了很大的扩充和增强，主要是：

a）修正的哈佛构造，多总线技术以及流水线构造。将程序与数据存储器分开，用于多总线，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。这是区别于实际微处理器的重要标志。实际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。随着计算机技术的开展，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。它正变更着数字系统和设计方法，设计过程和设计观念。

EDA（即Electronic Design AutomaTIon）即电兹【鲨计自动化，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，直至对于特定宗旨芯片进行适配编译、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宗旨芯片就可在硬件上实现。这里的宗旨芯片就是PLD器件（ FPGA/CPLD）。FPGA/ CPLD是EDA技术的物质根底，这两者是分不开的。能够说没有PLD器件，EDA技术就成为没源之水。

DSP相对于实际微处理器作了很大的扩充和增强，主要是：

a）修正的哈佛构造，多总线技术以及流水线构造。将程序与数据存储器分开，用于多总线，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。这是区别于实际微处理器的重要标志。实际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

取决于FPGA/ CPLD能够通过软件编程对该硬件的构造和工作方式进行重构，修改软件程序就相当于变更了硬件，这是非常有用的。软件能够用于自顶向下的设计方案，而且能够多个人分工并行工作，这些年来IP核产业的崛起，将若干软核联合起来就能够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长，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，很也许越出正常的工作流程，出现PC跑飞表象。EDA高可靠性正好克服了它们这一先天不足。