ARM与传统单片机的最大不同在于级指令集,传统的单片机(如51)使用的是复杂指令集(CISC),且不具备指令流水线;ARM使用的是精简指令集(RISC,正如ARM的全称Advanced RISC Machine),而且使用了至少3级流水线。这使得ARM的制造成本和运行效率相对51有着明显的优势。
第三,ARM是32位机,传统的单片机一般都是8位机。随着信息量的增加,我们会越来越多的需要处理超过8位以上的数据。以32bit数据的加减法为例,51需要多次处理,而在ARM中只需要1个指令(数据时4Byte对齐的,一般来说都会是对齐的)。
第四,基于ARM内核的芯片种类越来越多,器外围接口(UART,SPI,IIC,USB,CAN,BUS,LCDC),内部一般都加入了DMA,进一步提升了性能。给用户提供了很大的选择空间。
第五,工具和调试。ARM的编译器相对于传统单片机,其易用性大大加强,比较流行的编译工具有IAR,RVCT,ADS,ARM-GCC等。另外,ARM内部集成有JTAG调试接口,可以在线调试,只需要购买于编译器配套的Trace工具即可(IAR的J-link的,
第六,软件资源。基于ARM的开源软件很多,OS类的有FreeRTOS,Linux,UCOS等。有的厂家还会提供USB,TCPIP协议栈,还有的提供特殊的库(如触摸按键的库、加密库等)。
嵌入式系统
嵌入式系统,embedded system,是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可定制,适用于各种应用场合,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备,如掌上 PDA 、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。
嵌入式系统一般指非PC系统,它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器,微处理器、存储器及外设器件和IO端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(OS)(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点:
1)对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务并且有较短的中断响应时间,从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。
2)具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件诊断。
3)可扩展的处理器结构,以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。
4)嵌入式微处理器必须功耗很低,尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此,如需要功耗只有mW甚至μW级。
(二)嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点
1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密。
2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
3.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。
4.嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。
5.为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。
6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
(三)嵌入式技术应用
21世纪是嵌入式的时代,其实我们的身边几乎都是嵌入式技术的应用,市场上很多领域产品的开发都将运用到这项技术。比如网络设备中的交换机、路由器,MODEM;消费电子中的手机、MP3、PDA 、可视电话、电视机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像机、信息家电;办公设备里的打印机、传真机、扫描仪;汽车电子中ABS(防死锁刹车系统)、供油喷射控制系统;工业控制中各种自动控制设备等等,市场需求和潜力相当大。
另外从事嵌入式技术工作的环境相当好,薪水及福利待遇都很不错,成长空间也很大,一般刚参加工作的嵌入式技术人员年薪都在4~7万,而且薪资待遇会随工作年限和经验的增长成正比上涨。
(四) 嵌入式系统的概念
在中国嵌入式系统领域,比较认同的嵌入式系统概念是:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
嵌入式系统是面向测控对象,嵌入到实际应用系统中的计算机系统的统称。嵌入式系统通常有工控机、通用CPu模块、嵌入式微处理器(Embedded Processor)和嵌入式微控制器(Embedded Micmcontroller)。前两者是基于通用计算机系统,即将通用计算机系统用于侧控对象。后两者是基于芯片形态的计算机系统,其中嵌入式微处理器是在通用cPu基础上发展,增加满足测控对象要求的外围接口电路,用于测控领域。而嵌入式微控制器则是在嵌入式系统的概念广泛使用后,给传统单片机定位的称呼。所以,可以说单片机是典型的嵌入式系统。单片机从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的,它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求,因此由单片机构成的系统是发展最快、品种最多、数量最大、应用最广的嵌入式系统。由于单片机有嵌入式应用的专用体系结构与指令系统,而量具有体积小、可靠性高等特点,又具有各种各样的型号,可以满足不同的需求,实际应用时,开发者可根据具体要求选用最佳型号的单片机嵌入到应用系统中
主要就业方向和前景: 嵌入式技术及应用是计算机应用技术的新发展,具有广泛的应用领域和发展前景,就业形势看好。该专业毕业生适于IT行业、信息家电和机电类产品中的计算机应用设计开发岗位就业,担任嵌入式产品及应用系统的设计与开发工程师,从事嵌入式技术的应用项目设计开联 系 人:赵经理
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