32位嵌入式处理器的特点及应用

众所周知，在嵌入式系统中，微处理器用的最多的还是MCU（俗称单片机），主要原因是其性价比高、简单易学。MCU有4位、8位、16位三大系列，4位 MCU主要用在家用电器、儿童玩具领域；16位MCU则用在速度要求较高的工业控制领域；8位MCU是主流，几乎覆盖所有应用领域，其生产厂商（几十家）、产品系列（几百个）、芯片型号（几千种）都是最多的，在所有8位MCU中，51系列占一半以上。

在嵌入式系统所有处理器中，目前32位处理器虽然只占一小部分，但却是不可替代的一部分，而且是嵌入式技术未来的发展方向。32位嵌入式处理器具有如下特点：

● 运算速度高，主频高达1G以上，多总线多数据流结构，有些处理器带双核甚至多核CPU。

● 内存容量大，内带或外接大容量的Flash和SRAM，多数32位处理器可直接外接大容量的SDRAM。

● 硬件功能强大，内置AD/DA、PWM、PLA等，外带GPIO、UART、I2C、SPI、CAN、PCI、USB、1394、以太网等接口。

● 支持实时操作系统（WindowsCE、Linux/μClinux、VxWorks、μC／OS-II等），以及多功能人机交互式界面。

目前国内比较流行的32位嵌入式处理器有：x86系列、ARM、DSP、PowerPC等。

1、 x86系列（Intel或AMD）源自PC机，在嵌入式系统中用到较多的是486、586和Pentium CPU，其特点是硬件系统基本上使用标准板（PC104，3.5“或Mini-ITX单板机），软件开发也很方便，利用PC机平台就可以，且有大量第三方免费软件可以使用，操作系统以DOS、WindowsCE为主。

x86系列主要用在工业控制、医疗设备、无线网络设备、数字多媒体系统、机顶盒等领域。

这里需要特别推荐两款性价比极高且与x86指令兼容的CPU：Intel Atom（凌动）-主要用在Mini-ITX中，Transmeta Crusoe TM5xxx系列- 主要用在PC104中。

2、 ARM是英国ARM公司设计的IP核，第三方公司购买后设计出内核结构相同、具有各种特色功能的处理器。目前，全世界ARM生产商有几百家，国内就有十多家，比较流行的有NXP/Philips、Samsung、Atmel、TI、ST、ADI等，可参阅本博客中《ARM芯片选型简易指南》（阅读原文可立即查看）一文。

ARM的主要应用领域有：工业控制、网络通信、数字娱乐和安防监控等。

今后，随着ARM性价比不断提高，ARM将进入常规8/16位MCU的应用领域，目前已经推出的就有Cortex-Mx系列ARM内核。

3、 DSP原来是专用于数字信号处理的，生产厂商、产品型号都不多，主要有TI的C2000、C5000和C6000系列；AD的 BF5xx（Blackfin）、ADSP21x（SHARC）、TSx0x（TigerSHARC）系列， Motorola/Freescale和NEC的DSP等，后两个厂家的DSP在国内用的较少。随着DSP功能的不断扩展，特别是近年来国内安防监控技术的高速发展，DSP在嵌入式系统中用得越来越多。

DSP的主要应用领域有：数字语音/图像信号处理（编码压缩、FFT、FIR）、安防监控（高速球机、DVR）、工业控制（电机控制/变频调速）、军事设备（导航及制导，雷达监测）等。

4、PowerPC是由苹果（Apple）和IMB以及早期的Motorola（现在的Freescale）组成的联盟（简称为AIM）共同设计的微处理器架构，以对抗在市场上占有压倒优势的x86处理器。

在嵌入式系统中使用较多的是Motorola/Freescale的MPC7x和MPC8x系列。PowerPC除了用在苹果和IBM的电脑、工作站外，嵌入式领域主要用在通信、消费电子、军工以及航天等方面。

补充：目前已有集ARM和DSP于一体的处理器，如TI OMAP系列。此外，MCU（单片机）也有32位的，如 Microchip的PIC32系列，Freescale/Motorola的MC68K、MMC21x（M-Core））、 MCF5x（ColdFire）系列等，只是国内用的较少（可能是受ARM、DSP比较流行的影响）。