微处理器选型
嵌入式处理器分类及选型
来源: Microdesign Resources
2001年嵌入式芯片市场份额 市场份额
ARM
MIPS Hitachi SH PowerPC Others
74.6 %
11.5% 8.3% 4.3% 1.3%
以上数据来自andrew Allision的报告。
芯片选型
处理器功能满足需求，取决于片上资源 价格便宜 速度够快
功耗够低
生产方便 供货持久，取决于供应商 开发容易，取决于开发工具
AMD186
ARM
AT91xx、S3C4510、EP7312
MIPS
CPU32
…… 流行体系结构有30几个系列
1999年嵌入式芯片市场情况
PowerPC 3% x86 7% Hitachi SH 9% i960 2%
SPARC 1%
ARM 38%
MIPS 15% 68K/Coldfire 25%
嵌入式处理器分类及选型
处理器分类
数据处理能力 8 位
8051、M68HC05、PIC12Cxx、AT90xx
16 位
AT91xx
32 位
AMD186、S3C45xx、PowerPC、ColdFire
处理器分类
性能、功能、应用领域 微控制器 MCU
8051、M68HC05、PIC12Cxx、AT90xx
微处理器MPU
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU，在功能上和标准微 处理器基本相同。 电路板包含ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件。 嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上， 称为单板计算机，如PC104等。
嵌入式处理器目前主要有Am186/88、386EX、ColdFire、 Power PC、MIPS、ARM系列等。
芯片选型
芯片选型微控制器是移动机器人运动控制系统的核心，它的选择直接决定了整个机器人运动系统的性能和开发方式。
目前，国内外移动机器人平台采用的微控制器有多种，主要有8/16位单片机和数字信号处理器DSP两大类型。
采用8/16位单片机，控制系统设计制作简单，硬件开发周期短，但数据处理能力不强，需要借助外加器件如计数器、PID调节器和PWM产生器等，系统的稳定性不是很强，系统控制板的结构尺寸也比较大。
DSP具有数据处理能力强、速度快等特点，且体积比较小，有利于电路板布局，但DSP在中断处理、位处理或逻辑操作方面不如单片机，资料相对较少，芯片价格和相应的开发套件比较昂贵，专用性比较强，通用性比较弱。
与DSP具有同等性能的ARM微处理器资源丰富，具有很强的通用性，以其高速度、高性能低价格、低功耗等优点而广泛应用于各个领域。
ARM本身是32位处理器，但是集成了16位的Thumb指令集，这使得ARM可以代替16位的处理器使用，同时具有32位处理器的速度，用单片机和DSP实现的系统，ARM都可以实现。
ARM还集成了丰富的片内外设资源，利用自身资源不必增加外围器件就可以实现控制所要求的功能，同时使得机器人控制板的结构尺寸可以做的很小。
另外，利用ARM处理器设计的嵌入式系统还具有非常好的移植性，这是其他处理器所不具备的特点。
考虑到这些因素，本课题决定选择以ARM为核心的微处理器作为机器人底层运动控制芯片。
然而，ARM微处理器有几十种架构，几十个芯片生产厂家以及各种各样的内部功能配置，因此开发时需要对芯片做一些对比分析，芯片选型时主要考虑以下几个因素:1.ARM微处理器内核的选择不同的内核，适用于不同的应用领域。
如ARM7内核没有MMU，而ARM9内核有MMU。
由于uCLinux等不需要MMU单位，因而可以在ARM7上运行，相反，嵌入式Linux具有MMU，因而可以在ARM9上运行。
2.系统的工作频率系统的工作频率很大程度上决定了系统处理任务的能力。
mcu选型的注意事项
mcu选型的注意事项MCU（Microcontroller Unit）是一种集成了处理器核心、内存、输入输出接口和定时器等功能的微型计算机系统。
在选择MCU时，有一些注意事项需要考虑，以确保选型的准确性和合适性。
本文将介绍一些选择MCU的注意事项。
考虑应用需求。
在选择MCU之前，需要明确应用的需求和目标。
例如，需要确定所需的计算处理能力、存储容量、通信接口、功耗要求等。
这些需求将直接影响MCU的选型。
考虑处理器核心类型。
MCU的处理器核心类型有多种选择，如ARM、MIPS、AVR等。
不同的处理器核心具有不同的特性和优势，例如ARM处理器核心在处理性能和能耗方面具有优势，而AVR处理器核心则在低功耗和成本方面较为突出。
因此，在选择MCU时，需要根据应用需求和处理器核心的特性进行权衡和选择。
第三，考虑存储容量和存储类型。
MCU的存储容量通常包括程序存储器（Flash）和数据存储器（RAM）。
程序存储器用于存储代码和程序，而数据存储器用于存储变量和数据。
在选择MCU时，需要根据应用的代码和数据大小确定所需的存储容量，并考虑存储器类型（如闪存、EEPROM等）对应用的影响。
第四，考虑通信接口和外设功能。
MCU通常具有多种通信接口，如UART、SPI、I2C等，用于与外部设备进行数据交互。
此外，MCU还可集成多种外设功能，如模数转换器（ADC）、定时器、PWM等。
在选择MCU时，需要根据应用需求确定所需的通信接口和外设功能，并确保MCU具备相应的硬件支持。
第五，考虑功耗要求。
不同的应用对功耗的要求不同，有些应用对低功耗要求较高，而有些应用对功耗要求则相对较低。
在选择MCU 时，需要根据应用的功耗要求选择合适的MCU，并考虑MCU的功耗管理功能是否满足应用需求。
第六，考虑开发工具和生态系统支持。
选择一款MCU后，需要考虑其相关的开发工具和生态系统支持。
开发工具包括编译器、调试器、仿真器等，而生态系统支持则包括开发文档、代码示例、社区支持等。
STM32G系列选型
1
3
3
2
2
-
1
3
3
2
2
-
1
1
3
3
2
3
-
1
3
3
2
3
-
1
3
3
2
3
-
1
3
3
2
3
1
1
3
3
2
3
1
1
3
3
2
3
1
1
3
3
2
3
1
1
3
3
2
3
1
1
3
3
2
3
1
1
3
3
2
3
1
1
3
3
2
3
1
1
3
3
2
3
1
3
4
3
2
3
2
3
4
3
2
3
2
3
4
3
2
3
2
3
4
3
2
3
2
3
4
3
2
3
2
3
4
3
2
3
2
3
4
4
2
3
2
3
4
4
2
3
2
3
4
4
2
3
2
3
4
4
2
3
2
I/Os (High Current)
26 26 26 38,42 38,42 38,41,42 52 52 52 66 66 66 86 86 86 38,42 38,42 38,42 52 52 52 41 41 41 86 86 86 102 102 102 107 107 107
芯片选型手册
芯片选型手册芯片选型手册在电子产品设计中，芯片的选型是非常重要的一环。
一个合适的芯片选择不仅可以提高产品的性能和稳定性，还能够降低产品的成本和时间开发成本。
因此，合理选择芯片是产品设计中的关键一步。
下面是一个1000字的芯片选型手册，旨在帮助初学者和经验丰富的设计师选择适合他们的芯片。
1. 需求分析：首先，需要明确产品的功能需求和性能要求。
例如，产品需要什么样的处理能力、存储容量和外设接口等等。
根据这些需求，可以确定芯片的一些基本参数。
2. 芯片类型选择：根据具体的需求，可以选择不同类型的芯片，例如微控制器（MCU）、微处理器（MPU）和数字信号处理器（DSP）等。
不同类型的芯片具有不同的特点和应用领域，需要根据产品需求选择最合适的芯片类型。
3. 主要参数选择：在确定芯片类型后，需要进一步选择芯片的主要参数。
例如，对于MCU来说，需要选择适当的处理器核心、工作频率、存储容量和外设接口等。
对于MPU和DSP来说，需要选择适当的处理器核心、主频、存储容量和硬件加速器等。
4. 芯片供应商选择：在确定芯片的主要参数后，可以选择合适的芯片供应商。
供应商的信誉、技术支持和售后服务等都是选择供应商的考虑因素。
还可以参考其他用户的评价和推荐。
5. 芯片评估：在最终选择芯片之前，可以进行一些芯片的评估工作。
例如，可以使用评估板进行软硬件开发和测试，评估芯片的性能和稳定性。
还可以参考一些专业评估报告，评估芯片的技术能力和应用优势。
6. 成本和供货周期考虑：在选择芯片时，还需要考虑成本和供货周期等因素。
精确的成本估算和供货周期预测可以帮助降低产品的成本和提前规划生产计划。
7. 功耗和封装选择：最后，还需要考虑芯片的功耗和封装类型。
低功耗设计可以延长产品的电池寿命和减少散热问题。
合适的封装类型可以方便产品的布局和组装。
总结：芯片选型是产品设计中至关重要的一步，需要根据产品的需求和性能要求选择适合的芯片类型和主要参数。
选择合适的芯片供应商、进行芯片评估和考虑成本和供货周期等因素都是芯片选型的重要考虑因素。
LPC1768
特性
特性
64KB片内SRAM包括： 32KB可供高性能CPU通过本地代码/数据总线访问； 2个16KB SRAM模块、带独立访问路径、可进行更高吞吐量的操作。这些SRAM可用于以太网、USB、DMA存储 器，以及通用指令和数据存储。 串行接口： 以太网MAC带RMII接口和相关的DMA控制器； USB 2.0全速从机/主机/OTG控制器，带有用于从机、主机功能的片内PHY和相关的DMA控制器； 4个UART、带小数波特率发生功能、内部FIFO、DMA支持和RS-485支持。1个UART带有modem控制IO并支持 RS-485，全部的UART都支持IrDA； CAN控制器，带有2个通道； SPI控制器，具有同步、串行、全双工通信和可编程的数据长度； 2个SSP控制器，带有FIFO，可按多种协议进行通信。其中一个可选择用于SPI，并且和SPI公用中断。
LPC1768
微控制器LPC17XX 系列中的一员
目录
01 简介03 器件选型表02 特性 04 方框图
基本信息
LPC1768是NXP公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的微控制器LPC17XX系列中的一员。LPC17XX系列CortexM3微处理器用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。LPC1700系列微控制器的操作频率可达100MHz（新推 出的LPC1769和LPC1759可达120MHz）。
简介
简介
LPC1768是NXP公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的微控制器LPC17XX系列中的一员。LPC17XX系列 Cortex-M3微处理器用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。LPC1700系列微控制器的操作频率可达 100MHz（新推出的LPC1769和LPC1759可达120MHz）。ARM Cortex-M3 CPU具有3级流水线和哈佛结构。LPC17XX 系列微控制器的外设组件包含高达512KB的flash存储器、64KB的数据存储器、以太网MAC、USB主机/从机/OTG接 口、8通道DMA控制器、4个UART、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、3个IIC接口、2输入和2输出的IIS接口、 8通道的12位ADC、10位DAC、电机控制PWM、正交编码器接口、4个通用定时器、6输出的通用PWM、带有独立电池 供电的超低功耗RTC和多达70个的通用IO管脚。
智能仪表第2章微处理器概论
精简的指令集
专用型微处理器通常采用 精简指令集（RISC），减 少指令数量和复杂性，提 高处理速度。
定制化的硬件设计
专用型微处理器可以根据 应用需求进行定制化的硬 件设计，如增加特定功能 的硬件加速器等。
数字信号处理器（DSP）
1 2 3
高效的数字信号处理
DSP专门用于处理数字信号，具备高速、高精度 的运算能力，适用于音频、视频、通信等领域的 信号处理。
集成度高
嵌入式系统核心芯片通常集成了处 理器、内存、接口等多种功能于一 体，方便开发者构建紧凑、高效的 嵌入式系统。
实时性能强
嵌入式系统核心芯片具备实时性能 强的特点，可以迅速响应外部事件 和中断请求，保证系统的实时性和 稳定性。
03
微处理器性能指标评价方法
时钟频率与指令周期关系
时钟频率
微处理器的时钟频率是指芯片内时钟振荡器的频率，通常以MHz或GHz表示。它决定了 微处理器每秒钟可以执行的时钟周期数。
指令周期
指令周期是指微处理器执行一条指令所需的时间，通常以时钟周期数来衡量。一个指令周 期包括取指、译码、执行和写回等阶段。
关系
时钟频率与指令周期密切相关。更高的时钟频率意味着微处理器每秒钟可以执行更多的时 钟周期，从而可能提高指令执行速度。但是，实际性能还受到其他因素的影响，如指令集 架构、缓存大小和内存带宽等。
时钟电路设计
合理设计微处理器的时钟电路，确保时钟信号的稳定性和准确性，以 满足智能仪表的实时性要求。
复位电路设计
设计可靠的复位电路，确保微处理器在异常情况下能够正常复位并重 新启动。
接口电路设计
根据智能仪表的通信接口需求，设计相应的接口电路，如UART、SPI、 I2C等，并确保接口信号的稳定性和可靠性。
嵌入式微处理器选型的考虑因素
嵌入式微处理器选型的考虑因素要选好一款处理器，要考虑的因素很多，不单单是纯粹的硬件接口，还需要考虑相关的操作系统、配套的、仿真器，以及工程师的经验和软件支持情况等。
微处理器选型是否得当，将决定项目成败。
当然，并不是说选好微处理器, 就意味着成功，因为项目的成败取决于许多因素;但可以肯定的一点是，微处理器选型不当，将会给项目带来无限的烦恼，甚至导致项目的流产。
1嵌入式微处理器选型的考虑因素在产品开发中，作为核心芯片的微处理器，其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望，因为它的资源越丰富、自带功能越强大，产品开发周期就越短，项目成功率就越高。
但是，任何一款微处理器都不可能尽善尽美，满足每个用户的需要，所以这就涉及选型的问题。
(1)应用领域一个产品的功能、性能一旦定制下来，其所在的应用领域也随之确定。
应用领域的确定将缩小选型的范围，例如：领域产品的工作条件通常比较苛刻，因此对芯片的工作温度通常是宽温的，这样就得选择工业级的芯片，民用级的就被排除在外。
目前，比较常见的应用领域分类有航天航空、通信、计算机、工业控制、医疗系统、、等。
(2)自带资源经常会看到或听到这样的问题：主频是多少?有无内置的以太网MAC?有多少个I/O 口？自带哪些接口？支持在线仿真吗?是否支持OS,能支持哪些OS?是否有外部存储接口？……以上都涉及芯片资源的问题，微处理器自带什么样的资源是选型的一个重要考虑因素。
芯片自带资源越接近产品的需求，产品开发相对就越简单。
(3)可扩展资源硬件平台要支持OS、RAM和ROM,对资源的要求就比较高。
芯片一般都有内置RAM和ROM,但其容量一般都很小，内置512 KB就算很大了，但是运行OS 一般都是兆级以上。
这就要求芯片可扩展存储器。
⑷功耗单看“功耗”是一个较为抽象的名词。
这里举几个形象的例子：①夏天使用空调时，家里的电费会猛增。
这是因为空调是高功耗的家用电器，这时人们会想，“要是空调能像日光灯那样省电就好了”。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
微处理器模块选型
在产品开发中, 作为核心芯片的微处理器, 其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望, 因为它的资源越丰富、自带功能越强大, 产品开发周期就越短, 项目成功率就越高。
微处理器选型的考虑因素
1.应用领域
一个产品的功能、性能一旦定制下来, 其所在的应用领域也随之确定。
要考虑产品工作温度，湿度等条件。
2.自带资源
主频是多少? 有无内置的以太网M A C? 有多少个I / O 口? 自带哪些接口? 支持在线仿真吗? 是否支持OS, 能支持哪些OS? 是否有外部存储接口? 芯片。
自带资源越接近产品的需求, 产品开发相对就越简单。
3.可扩展资源
硬件平台要支持O S、RAM 和ROM , 对资源的要求就比较高。
有些芯片内置容量比较小，这就要求芯片可扩展存储器。
4.功耗
低功耗的产品即节能又节财, 甚至可以减少环境污染, 它有如此多的优点,因此低功耗也成了芯片选型时的一个重要指标。
5.封装
常见的微处理器芯片封装主要有QFP、BGA两大类型。
如果产品对芯片体积要求不严格, 选型时最好选择QFP封装。
6.芯片的可延续性及技术的可继承性
目前, 产品更新换代的速度很快, 所以在选型时要考虑芯片的可升级性。
应该考虑知名半导体公司,然后查询其相关产品, 再作出判断。
7.价格及供货保证
许多芯片目前处于试用阶段( sam pling ) , 其价格和供货就会处于不稳定状态, 所以选型时尽量选择有量产的芯片。
8.仿真器
已经有仿真器的时候, 在选型过程中要考虑它是否支持所选的芯片。
9.OS 及开发工具
对于已有OS 的人们, 在选型过程中要考虑所选的芯片是否支持该OS, 也可以反过来说, 即这种OS 是否支持该芯片。
10.技术支持
一个好的公司的技术支持能力相对比较有保证, 所以选芯片时最好选择知名的半导体公司。
1.处理器的性能：包括处理器的核心时钟频率内部存储器的大小。
2.外围功能模块：如果嵌入式微处理片内集成了工业控制系统所需要的功能模块如A/D采集开关量采集各种总线和网络通信模块则可以提高整个系统的集成度减少元器件的数量降低开发成本提高开发效率。
嵌入式微处理器
嵌入式微处理器是嵌入式系统的心脏按照数据总线的宽度主要划分成8位、16位、32位三类。
8位单片机是目前品种最丰富应用最广泛的单片机具有体积小功耗低功能
强性能价格比高易于推广应用等显著优点目前主要有MCS -51系列及其兼容机型MOTOROLA68HC05/08系列MICROCHIP的PIC单片机以及ATMEL的A VR单片机
16位单片机运行速度及数据吞吐量比8位单片机有较大提高目前主要有Intel 的MCS-96/196系列MOTOROLA的68HC12系列等
32位微处理器目前发展很快是单片机的发展趋势随着技术的发展其开发
成本和产品价格正在不断地下降其中以32位ARM系列及MOTOROLA的ColdFire68K系列的应用相对广泛。
微处理器介绍
MSP430TM系列
美国德州仪器公司（TI）提出的MSP430系列超低功耗16位混合信号处理器(Mixed Signal Processor),集多种领先技术于一体，以16位RISI处理器、超低功耗、高性能模拟技术及丰富的片内外设、JTAG仿真调试定义了新一代单片机的概念，产品线也非常完整，给人耳目一新的感觉。
在超低功耗方面，其处理器功耗( l.8 —3.6V，0.1 μA /Powe r-down，0.8μA / Stand by，250 μA/ MIPS )和口线输人漏电流( 最大50nA)在业界都是最低的,远远低于其他系列产品。
在系统整合方面，MSP430系列单片机结合TI公司独到的高性能模拟技术，根据其不同产品，集成了多种功能模块，包括定时器、模拟比较器、多功能串行接口(SPI/I2C/UART)、I/O端口(P0-P6)、DMA控制器、多达120KB的Flash和10KB的RAM、SVS，以及丰富的中断功能。
MSP430系列单片机采用Flash技术，支持在线编程，并有保密熔丝。
MCS-51系列
Intel公司于1980年推出了8位MCS-51系列单片机。
较早的MCS-51典型时钟为12MHz，而目前与MCS-51单片机兼容的一些单片机的时钟频率达到40MHz甚至更高，现在已有400MHz的单片机问世。
51系列是基本型，包括8051、8751、8031、8951.这四个机种区别，仅在于片内程序储存器。
8051为4KBROM，8751为4KBEPROM，8031片内无程序储存器，8951为
4KBEEPROM。
其他性能结构一样，有片内128B RAM，2个16位定时器/计数器，5个中
断源。
其中，8031性价比较高，又易于开发，目前应用面广泛。
51系列单片机的特点：
-8位cpu
-片内带振荡器，频率范围为1.2MHz~12MHz
-片内带128B的数据存储器
-片内带4KB的程序存储器
-程序存储器的寻址空间为64KB
-片外数据存储器的寻址空间为64KB
-128个用户位寻址空间
-21个字节特殊功能寄存器
-4个8位的I/O并行接口：P0、P1、P2、P3
-两个16位定时、计数器
-两个优先级别的五个中断源
-一个全双工的串行I/O接口，可多机通信
-111条指令，包含乘法指令和除法指令
-片内采用单总线结构
-有较强的位处理能力
-采用单一+5V电源
MSP430
实验表明以M SP430F169 单片机实现的数据采集系统, 具有体积小、结构简单、功耗低、速度快等优点, 不仅可以实现单通道、单波形显示, 而且可以通过修改软件实现多通道数据采集系统。
该系统可以推广到对多种振动信号和电压信号采集中去。