淺析單片機、ARM、FPGA 、嵌入式的特點

單片機的特點：

(1)受集成度限制，片內(nèi)存儲器容量較小，一般內(nèi)ROM：8KB以下；(2)內(nèi)RAM：256KB以內(nèi)。(3)可靠性高(4)易擴展(5)控制功能強(6)易于開發(fā)

ARM的特點：

(1) 自帶廉價的程序存儲器(FLASH)和非易失的數(shù)據(jù)存儲器(EEPROM)。這些存儲器可多次電擦寫，使程序開發(fā)實驗更加方便，工作更可靠。

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

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

(4) 超功能精簡指令，具有32個通用工作寄存器，相當于M51單片機中32個累加器！從而克服了單一累加器工作的瓶頸效應。

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

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

(7) 并行口、定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等單片機內(nèi)部重要資源的功能進行了大幅度提升，使之更適合工業(yè)生產(chǎn)過程的實時控制。

(8) 其時鐘頻率既可外接也可使用單片機內(nèi)部自帶的振蕩器，其頻率可在1MHz-8MHz內(nèi)設置，使得硬件開發(fā)制作更為簡潔。

(9) 強大的通訊功能，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)絡控制、數(shù)據(jù)傳送更為方便。

(10) 超級保密功能，應用程序可采用多重保護鎖功能?？傻蛢r快速完成廠家產(chǎn)品商品化等等。 除上述特點外“零外設”也是AVR嵌入式單片機的重要特征。由于該芯片已內(nèi)置了程序存儲器、晶振并增加了在線匯編功能。

所以AVR單片機芯片接上直流電源，下載個程序就可以獨立工作。無需附加外部設備，無需使用昂貴的編程器和仿真裝置。這給我們學習和開發(fā)帶來了便利條件。

FPGA的特點：

(1)采用FPGA設計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。

(2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。

(3)FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。

(4)FPGA是ASIC電路中設計周期最短、開發(fā)費用最低、風險最小的器件之一。

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

可以說，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中的程序來設置其工作狀態(tài)的，因此，工作時需要對片內(nèi)的RAM進行編程。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，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進入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復成白片，內(nèi)部邏輯關系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復使用。FPGA的編程無須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當需要修改FPGA功能時，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

1、系統(tǒng)內(nèi)核小

由于嵌入式系統(tǒng)一般是應用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，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？簡直沒有可比性。

2、專用性強

嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結合非常 緊密，一般要針對硬件進行系統(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行修改。同時針對不同的任務，往往需要 對系統(tǒng)進行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結合，這種修改和通用軟件的 “升級”是完全兩個概念。

3、系統(tǒng)精簡

嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應用軟件的明顯區(qū)分，不要求 其功能設計及實現(xiàn)上過于復雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。

4、高實時性的系統(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，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)要想走向標準化，就必須使用多任務的操作系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)的應用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行；但是為了合理地調(diào)度多任 務、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，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、 可靠性，并減少開發(fā)時間，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， 即使設計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進行修改的，必須有一套 開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機上的軟硬 件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時往往有主機和目標機的 概念，主機用于程序的開發(fā)，目標機作為最后的執(zhí)行機，開發(fā)時需要交替結合進行。