嵌入式开发基础(4)

嵌入式开发基础(4)

一、独立处理器（Stand-alone Processor）
独立处理器指专用于单个处理功能的处理器芯片。与集成处理器相比，独立处理器往往需要附加电路来完成基本操作。
独立处理器通常能提供最高、最全面的CPU性能。

独立处理器的例子：
1、IBM 970FX
IBM 970FX处理器内核是一高性能64位独立处理器。970FX是一超标量架构，提供多种指令流的同步，IBM 970FX包含高达25级流水线。
970FX的特征如下：
－64位PowerPC架构的实现
－深度流水线设计，甚高性能计算应用
－静态和动态电源管理特征
－多种睡眠模式、最小化电力需求、最大化电池寿命
－动态可调节时钟频率，支持低功耗模式
－高性能、低延迟存储管理的优化

2、Intel Pentium M
x86架构，32位和64位（即IA32和IA64）处理。
Intel Pentium M的特征如下：
－基于x86架构，受大量软硬件厂商支持
－比x86处理器功耗低
－高级电源管理特征，能够低功耗操作模式和多种睡眠模式
－动态时钟速度
－芯片发热监控，自动转换为低功耗模式
－多种倍频和电压操作点，可超频

3、Freescale MPC7448
Freescale MPC7448包含第四代PowerPC核心，通常称为G4。高性能、32位处理，一般用于信号处理、网络和通信应用。
MPC7448的特征如下：
－运行时钟频率超过1.5GHz
－1MB的板载L2 Cache
－高级电源管理功能，包括多种睡眠模式
－高级AltiVec矢量执行单元
－宽电压

二、集成处理器（Integrated Processor）
集成处理器：SoC（片上系统，单片机），几个主要的处理器架构都存在集成SoC处理器。

集成处理器的例子：
1、PowerPC
PowerPC是一精减指令集计算机（RISC）架构，由苹果、IBM、摩托罗拉公司联合设计，PowerPC已深入到嵌入式的各个领域，包括汽车、消费电子、网络应用、通信、交换机等，是嵌入式应用最流行的架构。

2、AMCC PowerPC
AMCC PowerPC 440EP是其中之一，特征如下：
－片上DDR SDRAM控制器
－集成NAND Flash控制器
－PCI总线接口
－10/100Mbps以太网接口
－片上USB2.0接口
－高达4个用户可配置的串口
－双倍IIC控制器
－可编程中断控制器
－用于调试的JTAG接口

3、Freescale PowerPC
Freescale半导体公司有大量集成外设的PowerPC处理器。面向三个市场：网络、汽车、工业。
Freescale PowerPC芯片基于PowerQUICC架构，而PowerQUICC架构建立于PowerPC内核，并整合了QUICC引擎。QUICC引擎是一独立的RISC处理器，专用于通信处理。

4、MIPS
MIPS架构的存在已有20多年的历史，它设计于1981年，属于RISC架构。
MIPS技术网站列出了很多获得授权的公司，如：Sony、Texas Instruments、Cisco's Scientific Atlanta、Motorola等。

5、Broadcom MIPS
Broadcom是领先的SoC解决方案提供商，例如有线电视机顶盒、Cable Modem、HDTV、无线网络、千兆位以太网、IP电话等。
在2000年，Broadcom收购SiByte公司，获得单核、双核、四核处理器能力。Broadcom处理器即指SiByte处理器。

单核SiByte处理器包括BCM1122和BCM1125H。两者都基于MIPS64核心，运行的时钟频率在400～900MHz之间。它们还包括片上外设控制器、10/100Mbps以太网控制器、PCI总线控制器。两者都包括SMBus串行配置接口、PCMCIA、两个UART用于串口连接。但BCM1125H还包括10/100/1000Mbps以太网控制器。
还有一个显著特征是：两者运行在400MHz时的处理器功耗为4W。

双核SiByte处理器包括BCM1250、BCM1255和BCM1280。三者都基于MIPS64核心，处理器时钟频率BCM1250为400MHz、BCM1255和BCM1280为1.2GHz。双核处理器芯片包括集成外设控制器、千兆位以太网控制器、64位PCI-X接口、SMBus、PCMCIA、多个UART接口。
BCM1255在1GHz下运行时功耗为13W。

四核SiByte处理器包括BCM1455和BCM1480通信处理器。也基于MIPS64核心，处理器时钟频率为800MHz～1.2GHz。包括DDR SDRAM控制器、4个单独的千兆位以太网MAC控制器、64位PCI-X主机控制器、SMBus、PCMCIA、4个串行UART。

6、AMD MIPS
AMD MIPS处理器基于MIPS32核心。主要有Au1000、Au1100、Au1200、Au1500、Au1550芯片，时钟频率在266MHz～500MHz之间。

7、ARM
ARM架构在消费电子领域占有巨大市场。它几乎无所不在，如索尼的PS便携游戏机、苹果的iPod Nano随身听、TomTom GO300 GPS导航仪、摩托罗拉的E680i手机等等。

8、TI ARM
德州仪器（Texas Instruments）在其OMAP芯片系列使用ARM核心，作为单芯片解决方案，OMAP集成了许多外设，除了集成UART和IIC
之外，还集成了一系列特殊目的的接口，包括：
－LCD屏和背部照明控制器
－蜂鸣器驱动器
－摄像机接口
－MMC/SD卡控制器
－电池管理硬件
－USB客户机/主机接口
－收音机modem接口逻辑
－集成2D或3D图形加速器
－集成安全控制器
－S视频输出
－IrDA控制器
－直接TV视频输出的DACs
－用于音视频处理的DSPs

9、Freescale ARM
Freescale ARM基于ARM架构，芯片包括i.MX21和i.MX31应用处理器。i.MX21基于ARM9内核，i.MX31基于ARM11内核。
i.MX21/31包含下列集成接口：
－图形加速器
－MPEG-4编码器
－小键盘和LCD控制器
－摄像头接口
－音频多路复用
－IrDA红外输入/输出
－SD/MMC接口
－大量扩展外设，如PCMCIA、USB、DRAM控制器、UART

10、Intel ARM XScale
Intel ARM XScale基于ARM v5TE架构，Intel使用XScale来命名此架构。Intel XScale架构的处理器使用很广，如：GPS iQue M5、惠普的iPAQ、Treo的智能手机、摩托罗拉的A760智能手机等。

三、硬件平台
通用硬件参考平台是好主意，经受住时间考验的硬件平台有：PC/104、VMEbus、CompactPCI等。

1、CompactPCI
CompactPCI（cPCI）硬件平台基于PCI电子标准和欧洲卡物理规范。cPCI有下列特征：
－卡垂直高度为3U或6U
－用于安全和弹出卡的弹簧系统
－前后面板I/O连接支持
－高密度底板连接器
－用于热交换支持的交错电源针脚
－广受支持
－兼容标准PCI芯片集

2、ATCA
CompactPCI的后继者是ATCA（Advanced Telecommunications Computing Architecture ，高级电信计算架构）。