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ARM+DSP、AVR与C51的比较

曲慧芳?? 山西电子技术?? 2012年07月17日 ?? 收藏1
单片机已经广泛运用于工业自动化控制、自动检测、便携式智能仪器仪表、军事、航空航天、家用电器、智能玩具、电力电子、机电一体化设备等领域,使得各类产品无论从功能,还是从精度以及其产品的质量方面都大幅度的提升,同时,设计的电路很简单、可靠性非常高、发生的故障次数较低、成本低廉等。单片机种类很多,本论文只针对ARM+DSP、AVR和C51单片机的特点,从不同的侧面进行了比较和阐述。

1 单片机的介绍

单片微型计算机(Single-Chip Micmprocessor)是微型计算机(Microcomputer,简称微机)的一个重要分支。单片微型计算机简称单片机,特别适用于工业控制领域,因此又称为微控制器(Microcontroller)。它的体积小,质量轻,价格便宜,为学习,应用和开发提供了便利条件。单片机作为控制部分的核心部件,广泛运用于汽车、红外监控设备、各种电子玩具、各类报警装置、各类军工、航空航天产品等等。

2 ARM+DSP的优点

2.1 ARM单片机的优点与ARM处理器的优点

2.2.1采用RISC架构的ARM单片机的优点

(1)体积小、低功耗、低成本、高性能;(2)支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,能很好地兼容8位/16位器件;(3)大量使用寄存器,指令执行速度更快;(4)大多数数据操作都在寄存器中完成;(5)寻址方式灵活简单,执行效率高;(6)指令长度固定。

2.2.2 ARM处理器的优点

ARM是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、价格低、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器,是32位单片机的行业标准,它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案,四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系,所以相同的软件可在所有产品中运行。目前ARM在手持设备市场占有90%以上的份额,可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间,也降低了研发费用。其优点是:(1)高性能、低功耗、低价格;(2)丰富的可选择芯片;(3)广泛的第三方支持;(4)完整的产品线和发展规划。

2.2 DSP的优点

DSP(digital singnal processor)是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

DSP的优点是可程控,修改方便,稳定性好,可重复性好,抗干扰性能好,0/1电平之间的容限大,实现自适应算法,系统特性随输入信号的改变而改变,功耗小,系统开发快,价格低。根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有以下特点:(1)在一个指令周期内完成一次乘法以及一次加法;(2)程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据;(3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;(5)快速的中断处理和硬件I/O支持;(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;(7)可以并行执行多个操作;(8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。当然,与通用微处理器相比,DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

3 AVR的优点

采用RISC精简指令集的高速8位单片机,简称AVR。与其它8-Bit MCU相比,AVR 8-Bit MCU最大的特点是:(1)哈佛结构,具备1MIPS/ MHz的高速运行处理能力;(2)超功能精简指令集(RISC),具有32个通用工作寄存器,克服了如8051MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象;(3)快速的存取寄存器组、单周期指令系统,大大优化了目标代码的大小、执行效率,部分型号FLASH非常大,特别适应于使用高级语言进行开发;(4)作输出时与PIC的HI/LOW相同,可输出40mA(单一输出),作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入,具备10 mA~20 mA灌电流的能力;(5)片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能,外围电路更加简单,系统更加稳定可靠;(6)大部分AVR片上资源丰富:带E2PROM,PWM,RTC,SPI,UART,TWI,ISP,AD,Analog Comparator,WDT等;(7)大部分AVR除了有ISP功能外,还有IAP功能,方便升级或销毁。

AVR的优点是:(1)简便易学,费用低廉;(2)高速、低耗、保密;(3)L/O口功能强,具有A/D转换等电路;(4)有功能强大的定时器/计算器及通讯接口。

4 C51的优点

(1)它从内部硬件到软件有着一套完整的按位操作系统,称作位处理器或者布尔处理器,它的处理对象不是字或字节而是位,这就意味着它不仅能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理;(2)C51单片机还在片内RAM区间特别开辟了一个双重功能的地址区间,其既可作字节处理,也可作位处理,使用起来灵活方便;(3)优点是乘法和除法指令,这给编程也带来了便利。

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