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-- 發(fā)布時(shí)間：2010-11-19 9:54:47
-- 基于硬件壓縮技術(shù)的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3 嵌入式處理器的發(fā)展概況
嵌入式系統(tǒng) (embedded system)被定義為:以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。今天，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)無處不在，從汽車、pda、電視機(jī)，到工控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等方面，都能發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的蹤影。從國(guó)內(nèi)外的嵌入式系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r來說，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用正在從傳統(tǒng)的單一應(yīng)用范圍、狹窄應(yīng)用對(duì)象、簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)功能向現(xiàn)在和未來社會(huì)需要的應(yīng)用需 要進(jìn)行轉(zhuǎn)變。工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)η度胧较到y(tǒng)的需求正在慢慢擴(kuò)大，特別是最近幾年來隨著工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)嵌入式智能設(shè)備的需求越來越明顯。嵌入式系統(tǒng)在智能設(shè)備里面的應(yīng)用，是對(duì)嵌入式系統(tǒng)概念和應(yīng)用范圍的一個(gè)變革，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)由多芯片、多處理器占領(lǐng)工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用市場(chǎng)領(lǐng)域的局面。
目前，在嵌入式處理器市場(chǎng)上，arm系列處理器以其高性價(jià)比，價(jià)格低廉廣受用戶青睞，而且許多國(guó)際知名的芯片生產(chǎn)廠家都已經(jīng)購買了arm芯片設(shè)計(jì)許可并開 始大量生產(chǎn)針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域的arm芯片，芯片種類十分豐富。arm公司專注于芯片內(nèi)核設(shè)計(jì)，其內(nèi)核功耗少、成本低、功能強(qiáng)，特有的16位/32位雙指令 集，存儲(chǔ)器比等價(jià)32位代碼節(jié)省近35%，16位的thumb狀態(tài)和正常的arm狀態(tài)之間的開銷為零。目前arm嵌入式處理器有5個(gè)產(chǎn)品系列-arm7、 arm9、arm9e、arm10和securcore。
arm7系列是低功耗的32位核，最適合應(yīng)用于對(duì)價(jià)位核功耗敏感的產(chǎn)品，可分為應(yīng)用于實(shí)時(shí)環(huán)境的arm7tdmi、arm7tdmi-s以及適用于開放平 臺(tái)的arm720t核適用于dsp運(yùn)算及支持java的arm7ej等。arm7采用三級(jí)流水線和馮-諾依曼結(jié)構(gòu)，提供0.9mips/mhz的性能。迄 今為止，arm7tdmi是世界上應(yīng)用最廣泛的32位嵌入式處理器。
arm9系列采用5級(jí)流水線和哈佛結(jié)構(gòu)，提供1.1mips/mhz的性能，是高性能和低功耗的硬宏單元。arm920t和arm922t具有全性能的 mmu、指令和數(shù)據(jù)cache以及高速amba總線接口。
arm10系列硬宏單元，帶有dsp擴(kuò)展、embeddedice-rt、全性能 mmu、cache和64位ahb指令和數(shù)據(jù)接口，采用六級(jí)流水線，提供1.25mips/mhz的性能，比同等的arm9器件性能提高50%。
嵌入式操作系統(tǒng)通常分為商用型和免費(fèi)型兩類。商用的嵌入式操作系統(tǒng)有windriver(風(fēng)河)的vxworks和psos、美國(guó)ati的nucleus plus以及microsoft(微軟)的windows ce等。免費(fèi)的嵌入式操作系統(tǒng)有嵌入式ulinux、uc/os等。商用型操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴。免費(fèi)型操作系統(tǒng)具有源代碼公開和無需版稅的優(yōu)勢(shì)，但也存在著開發(fā)困難的不足。
uclinux是一種優(yōu)秀的嵌入式linux版本，繼承了標(biāo)準(zhǔn)linux的優(yōu)良特性，并針對(duì)嵌入式處理器的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、支持多種文件系統(tǒng)， 開發(fā)者可以利用標(biāo)準(zhǔn)linux先驗(yàn)知識(shí)等優(yōu)勢(shì)。其編譯后的文件可控制在幾百k量級(jí)。uclinux具有對(duì)多種文件系統(tǒng)的支持能力，而且內(nèi)嵌了tcp/ip 協(xié)議，非常適合于應(yīng)用在工控領(lǐng)域。uclinux已經(jīng)成功移植到多種像s3c4510b這樣不帶mmu的嵌入式微處理器平臺(tái)上，并在穩(wěn)定性和其他方面都有上佳表現(xiàn)。更為重要的是uclinux具有完整的tcp/ip協(xié)議，可直接在其基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用層協(xié)議開發(fā)，大大加快軟件開發(fā)進(jìn)程。當(dāng)然該系統(tǒng)也并非十全十美，它的非實(shí)時(shí)性就使應(yīng)用受到一定的限制，不過這點(diǎn)可以通過修改內(nèi)核來彌補(bǔ)。uclinux的基本架構(gòu)如圖1所示:
量測(cè)控(846).jpg)
圖1 uclinux基本結(jié)構(gòu)