嵌入式微處理器選型的一些考慮因素

嵌入式微處理器選型的一些考慮因素

在產品開發中，作為核心芯片的微處理器，其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望，因為它的資源

越豐富、自帶功能越強大，產品開發周期就越短，項目成功率就越高。但是，任何一款微處理器都不可能

盡善盡美，滿足每個用戶的需要，所以這就涉及選型的問題。

　　(1)應用領域

　　一個產品的功能、性能一旦定制下來，其所在的應用領域也隨之確定。應用領域的確定將縮小選型的

范圍，例如：工業控制領域產品的工作條件通常比較苛刻，因此對芯片的工作溫度通常是寬溫的，這樣就

得選擇工業級的芯片，民用級的就被排除在外。目前，比較常見的應用領域分類有航天航空、通信、計算

機、工業控制、醫療系統、消費電子、汽車電子等。

　　(2)自帶資源

　　經常會看到或聽到這樣的問題：主頻是多少?有無內置的以太網MAC?有多少個I／O口?自帶哪些接口?

支持在線仿真嗎?是否支持OS，能支持哪些OS?是否有外部存儲接口?……以上都涉及芯片資源的問題，微

處理器自帶什么樣的資源是選型的一個重要考慮因素。芯片自帶資源越接近產品的需求，產品開發相對就

越簡單。

(3)功 耗

　　單看“功耗”是一個較為抽象的名詞。這里舉幾個形象的例子：

　　①夏天使用空調時，家里的電費會猛增。這是因為空調是高功耗的家用電器，這時人們會想，“要是

空調能像日光燈那樣省電就好了”。

　　②隨身的MP3、MP4都使用電池。正當聽音樂看視頻時，系統因為沒電自動關機，誰都會抱怨“又沒電

了!”

　　(4)可擴展資源

　　硬件平臺要支持OS、RAM和ROM，對資源的要求就比較高。芯片一般都有內置RAM和ROM，但其容量一般

都很小，內置512 KB就算很大了，但是運行OS一般都是兆級以上。這就要求芯片可擴展存儲器。

(5)封 裝

　　常見的微處理器芯片封裝主要有QFP、BGA兩大類型。BGA類型的封裝焊接比較麻煩，一般的小公司都

不會焊，但BGA封裝的芯片體積會小很多。如果產品對芯片體積要求不嚴格，選型時最好選擇QFP封裝。

　　③目前手機一般使用鋰電池，手機的待機和通話時間成了人們選擇手機的重要指標。待機及通話時間

越長，電池的使用壽命就可以提高，手機的壽命也相對提高了。

　　以上體現了人們對低功耗的渴求。低功耗的產品即節能又節財，甚至可以減少環境污染，它有如此多

的優點，因此低功耗也成了芯片選型時的一個重要指標。

　　(6)芯片的可延續性及技術的可繼承性

　　目前，產品更新換代的速度很快，所以在選型時要考慮芯片的可升級性。如果是同一廠家同一內核系

列的芯片，其技術可繼承性就較好。應該考慮知名半導體公司，然后查詢其相關產品，再作出判斷。

　(7)仿真器

　　仿真器是硬件和底層軟件調試時要用到的工具，開發初期如果沒有它基本上會寸步難行。選擇配套適

合的仿真器，將會給開發帶來許多便利。對于已經有仿真器的人們，在選型過程中要考慮它是否支持所選

的芯片。

　　(8)價格及供貨保證

　　芯片的價格和供貨也是必須考慮的因素。許多芯片目前處于試用階段(sampling)，其價格和供貨就會

處于不穩定狀態，所以選型時盡量選擇有量產的芯片?！?/span>

　　(9)OS及開發工具

　　作為產品開發，在選型芯片時必須考慮其對軟件的支持情況，如支持什么樣的OS等。對于已有OS的人

們，在選型過程中要考慮所選的芯片是否支持該OS，也可以反過來說，即這種OS是否支持該芯片。

　　(10)技術支持

現在的趨勢是買服務，也就是買技術支持。一個好的公司的技術支持能力相對比較有保證，所以選芯

片時最好選擇知名的半導體公司。

　　另外，芯片的成熟度取決于用戶的使用規模及使用情況。選擇市面上使用較廣的芯片，將會有比較多

的共享資源，給開發帶來許多便利。

　　2 ARM公司及相關產品介紹

　　ARM公司于1991年成立于英國劍橋，主要出售ARM IP的授權。目前，ARM處理器(即采用ARM IP核的處

理器)已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統等各類產品市場。ARM處理器應

用占據了32位RISC微處理器很大的市場，ARM技術已滲入生活的各個方面。

　　目前市面上常見的ARM處理器架構可分為ARM7、ARM9、ARM10、ARM11以及Cortex系列，每個系列又包

括很多種IP內核的產品。ARM 也是嵌入式處理器中首先推出多核架構的廠商。生產ARM芯片的廠家很多，

主流半導體廠商的產品比較齊全，供貨也相對更有保障。Samsung、NXP、 Cirrus Logic、Atmel、

Freescale、TI、ST、Winbond等主流半導體廠商的ARM芯片產品列表見本刊網站，其中有些產品已供貨，

有些正在樣片階段，有些正在開發，還有許多產品不支持外部存儲器的擴展。

　　3 嵌入式微處理器選型示例

　　(1)需 求

　　①適合于工業控制的溫度。

　　②支持VxWorks、Linux操作系統。

　　③存儲方面，SDRAM大于16 MB，Flash大于8 MB。

　　④主頻方面，60 MHz以上。

　　⑤接口方面具有帶DMA控制的Ethernet MAC、2個以上RS232串口、1個USB 2．O接口、1個SPI接口，以

及大于30個GPIO引腳(不包括數據總線、地址總線和CPU內置接口總線)。

　⑥提供實時時鐘或實時定時器。

　　⑦引腳封裝為QFP。

　　⑧價格為<200元。

　　(2)選型需求分析