嵌入式開發常見技術

MCU(Micro Control Unit)，叫微控制器。是指隨著大規模集成電路的出現及其發展，早期的微控制器將一個計算機系統三大核心部件CPU、RAM(內存)、ROM(外存)都集成到一個芯片中，實現嵌入式（embedded）應用，這種芯片稱為單片機(single chip microcomputer)。隨后為了更好地滿足控制領域的嵌入式應用，單片機中不斷擴展一些滿足控制要求的電路單元，如定時計數器和多種I/O、接口等，這類處理器加上簡單的外圍器件(電阻，電容)就可以運行代碼了。目前單片機已廣泛稱作微控制器(MCU)，如常見的51單片機，AVR單片機、Cortex-M系列的單片機如STM32等。
 

 

MPU(Micro Processor Unit)，叫微處理器，通常代表一個功能強大的CPU，但不是為個人計算機和高端工作站等特定計算目的而設計的芯片核心CPU，而是為嵌入式不同應用場景需求設計的功能更強的CPU。在這里ARM7、ARM9、ARM11、Cortex-A、MIPS、系列的處理器都屬于MPU。它們的處理能力比MCU單片機要強很多，但芯片內部并沒有集成程序存儲運行所必須的外存Flash和內存RAM(但一般會集成一個小容量的Cache)，這類處理器如果想要構建一個完整的計算機系統，則需要在外圍電路上添加內存（如SDRAM、DDRAM等）和外存（Norflash、Nandflash、eMMC、TF卡等）以及相應的外圍電路。

 

SoC(System on Chip)，指的是片上系統，它是一個將電腦或其他電子系統集成到單一芯片的集成電路。系統芯片可以處理數字信號、模擬信號、混合信號甚至更高頻率的信號。系統芯片的集成規模很大，一般達到幾百萬門到幾千萬門，常常應用在嵌入式系統中。比如ARM公司設計的就是CPU，他將自己的所設計的Cortex-A76 CPU技術賣給華為公司后，華為就根據該CPU添加上4G/5G通信用的基帶芯片以及其它所需要的各種外設控制器，設計出用在華為Mate 20系列上的麒麟980處理器，那這個麒麟980處理器就是SoC.

 

DSP（Digital Signal Processing），是指數字信號處理技術，DSP芯片即指能夠實現數字信號處理技術的芯片。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器(大部分其他處理器內部只能處理加法運算，而乘法和除法都是由軟件實現的)，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。DSP實際應該稱為DSPs，即用于DSP處理的專用芯片，它是為運算而生的芯片，他最強大的地方就在與它的數學運算性能，那是由它的指令集直接支持的。它在語音和圖像識別，軍工等領域有較多的應用。此外現在的智能手機處理器，基本是一個ARM核控制整體運算，一個DSP處理語音編解碼，一個GPU負責圖像運算，一個基帶和天線處理模塊負責通信。

 

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物，作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。以硬件描述語言（Verilog或VHDL）所完成的電路設計，可以經過簡單的綜合與布局，快速的燒錄至FPGA上進行測試，是現代IC設計驗證的技術主流。FPGA的開發相對于傳統PC、單片機的開發有很大不同。FPGA以并行運算為主，以硬件描述語言來實現；相比于PC或單片機（無論是馮諾依曼結構還是哈佛結構）的順序操作有很大區別，也造成了FPGA開發入門較難。FPGA開發需要從頂層設計、模塊分層、邏輯實現、軟硬件調試等多方面著手。