3 嵌入式处理器的发展概况

　　嵌入式系统 (embedded system)被定义为:以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。今天，嵌入式系统已经无处不在，从汽车、pda、电视机，到工控生产现场、通信、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面，都能发现嵌入式系统的踪影。从国内外的嵌入式系统发展状况来说，嵌入式系统的应用正在从传统的单一应用范围、狭窄应用对象、简单实现功能向现在和未来社会需要的应用需 要进行转变。工业自动化领域对嵌入式系统的需求正在慢慢扩大，特别是最近几年来随着工业以太网的发展，对嵌入式智能设备的需求越来越明显。嵌入式系统在智能设备里面的应用，是对嵌入式系统概念和应用范围的一个变革，会出现一个由多芯片、多处理器占领工业自动化应用市场领域的局面。

　　目前，在嵌入式处理器市场上，arm系列处理器以其高性价比，价格低廉广受用户青睐，而且许多国际知名的芯片生产厂家都已经购买了arm芯片设计许可并开 始大量生产针对特定应用领域的arm芯片，芯片种类十分丰富。arm公司专注于芯片内核设计，其内核功耗少、成本低、功能强，特有的16位/32位双指令 集，存储器比等价32位代码节省近35%，16位的thumb状态和正常的arm状态之间的开销为零。目前arm嵌入式处理器有5个产品系列-arm7、 arm9、arm9e、arm10和securcore。

　　arm7系列是低功耗的32位核，最适合应用于对价位核功耗敏感的产品，可分为应用于实时环境的arm7tdmi、arm7tdmi-s以及适用于开放平 台的arm720t核适用于dsp运算及支持java的arm7ej等。arm7采用三级流水线和冯-诺依曼结构，提供0.9mips/mhz的性能。迄 今为止，arm7tdmi是世界上应用最广泛的32位嵌入式处理器。

　　arm9系列采用5级流水线和哈佛结构，提供1.1mips/mhz的性能，是高性能和低功耗的硬宏单元。arm920t和arm922t具有全性能的 mmu、指令和数据cache以及高速amba总线接口。

　　arm10系列硬宏单元，带有dsp扩展、embeddedice-rt、全性能 mmu、cache和64位ahb指令和数据接口，采用六级流水线，提供1.25mips/mhz的性能，比同等的arm9器件性能提高50%。

　　嵌入式操作系统通常分为商用型和免费型两类。商用的嵌入式操作系统有windriver(风河)的vxworks和psos、美国ati的nucleus plus以及microsoft(微软)的windows ce等。免费的嵌入式操作系统有嵌入式ulinux、uc/os等。商用型操作系统功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵。免费型操作系统具有源代码公开和无需版税的优势，但也存在着开发困难的不足。

　　uclinux是一种优秀的嵌入式linux版本，继承了标准linux的优良特性，并针对嵌入式处理器的特点而设计，内嵌网络协议、支持多种文件系统， 开发者可以利用标准linux先验知识等优势。其编译后的文件可控制在几百k量级。uclinux具有对多种文件系统的支持能力，而且内嵌了tcp/ip 协议，非常适合于应用在工控领域。uclinux已经成功移植到多种像s3c4510b这样不带mmu的嵌入式微处理器平台上，并在稳定性和其他方面都有上佳表现。更为重要的是uclinux具有完整的tcp/ip协议，可直接在其基础上进行应用层协议开发，大大加快软件开发进程。当然该系统也并非十全十美，它的非实时性就使应用受到一定的限制，不过这点可以通过修改内核来弥补。uclinux的基本架构如图1所示:

　　图1 uclinux基本结构