詳析單片機(jī)、ARM、FPGA嵌入式的特點(diǎn)及區(qū)別

　　單片機(jī)的特點(diǎn)：

　?。?）受集成度限制，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小，一般內(nèi)ROM：8KB以下；

　?。?）內(nèi)RAM：256KB以內(nèi)。

　?。?）可靠性高

　?。?）易擴(kuò)展

　?。?）控制功能強(qiáng)

　?。?）易于開發(fā)

　　ARM的特點(diǎn)：

　?。?） 自帶廉價(jià)的程序存儲(chǔ)器（FLASH）和非易失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（EEPROM）。這些存儲(chǔ)器可多次電擦寫，使程序開發(fā)實(shí)驗(yàn)更加方便，工作更可靠。

　?。?） 高速度，低功耗。在和M51單片機(jī)外接相同晶振條件下，AVR單片機(jī)的工作速度是M51單片機(jī)的30-40倍；并且增加了休眠功能及CMOS技術(shù)，使其功耗遠(yuǎn)低于M51單片機(jī)。

　?。?） 工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。具有大電流輸出可直接驅(qū)動(dòng)SSR和繼電器，有看門狗定時(shí)器，防止程序走飛，從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。

　?。?） 超功能精簡(jiǎn)指令，具有32個(gè)通用工作寄存器，相當(dāng)于M51單片機(jī)中32個(gè)累加器！從而克服了單一累加器工作的瓶頸效應(yīng)。

　?。?） 程序下載方便。AVR單片機(jī)即可并行下載也可串行下載，無(wú)需昂貴的編程器。此外，還可以在線下載！也就是說(shuō)可以直接在電路板上進(jìn)行程序修改和燒錄。

　　（6） 具有模擬比較器、脈寬調(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。使得工業(yè)控制中的模擬信號(hào)處理更為簡(jiǎn)單方便。

　?。?） 并行口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等單片機(jī)內(nèi)部重要資源的功能進(jìn)行了大幅度提升，使之更適合工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制。

　?。?） 其時(shí)鐘頻率既可外接也可使用單片機(jī)內(nèi)部自帶的振蕩器，其頻率可在1MHz-8MHz內(nèi)設(shè)置，使得硬件開發(fā)制作更為簡(jiǎn)潔。

　?。?） 強(qiáng)大的通訊功能，內(nèi)置了同步串行接口SPI、通用串行接口UAST、兩線串行總線接口TWI（I2C ），使網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)傳送更為方便。

　　（10） 超級(jí)保密功能，應(yīng)用程序可采用多重保護(hù)鎖功能。可低價(jià)快速完成廠家產(chǎn)品商品化等等。 除上述特點(diǎn)外“零外設(shè)”也是AVR嵌入式單片機(jī)的重要特征。由于該芯片已內(nèi)置了程序存儲(chǔ)器、晶振并增加了在線匯編功能。

　　所以AVR單片機(jī)芯片接上直流電源，下載個(gè)程序就可以獨(dú)立工作。無(wú)需附加外部設(shè)備，無(wú)需使用昂貴的編程器和仿真裝置。這給我們學(xué)習(xí)和開發(fā)帶來(lái)了便利條件。

　　FPGA的特點(diǎn)：

　?。?）采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路（專用集成電路），用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。

　?。?）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。

　?。?）FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。

　?。?）FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。

　?。?）FPGA采用高速CMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。

　　可以說(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。

　　FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。用戶可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。

　　加電時(shí)，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用。FPGA的編程無(wú)須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。

　　嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)：

　　1、系統(tǒng)內(nèi)核小

　　由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核？簡(jiǎn)直沒(méi)有可比性。

　　2、專用性強(qiáng)

　　嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常 緊密，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也 需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的 “升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。

　　3、系統(tǒng)精簡(jiǎn)

　　嵌入式系統(tǒng)一般沒(méi)有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求 其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過(guò)于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。

　　4、高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件（OS）是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲(chǔ)，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。

　　5、嵌入式軟件開發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)

　　嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度多任 務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS （Real－Time Operating System）開發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、 可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。

　　6．嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。

　　由于其本身不具備自舉開發(fā)能力， 即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套 開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬 件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的 概念，主機(jī)用于程序的開發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。