嵌入式系統開發核心技術

　　處理器技術

處理器技術與實現系統功能的計算引擎結構有關，很多不可程式設計的數字系統也可以視為處理器，這些處理器的差別在於其面向特定功能的專用化程度，導致其設計指標與其它處理器不同。

(1)通用處理器

這類處理器可用於不同型別的應用，一個重要的特徵就是儲存程式，由於設計者不知道處理器將會執行何種運算，所以無法用數位電路建立程式。另一個特徵就是通用的資料路徑，為了處理各類不同的計算，資料路徑是通用的，其資料路徑一般有大量的暫存器以及一個或多個通用的算術邏輯單元。設計者只需要對處理器的儲存器程式設計來執行所需的功能，即設計相關的軟體。 在嵌入式系統中使用通用處理器具有設計指標上的一些優勢。提前上市時間和NRE成本較低，因為設計者只需編寫程式，而不需要做任何數字設計，靈活性高，功能的改變通過修改程式進行即可。與自行設計處理器相比，數量少時單位成本較低。

當然，這種方式也有一些設計指標上的缺陷，數量大時的單位成本相對較高，因為數量大時，自行設計的NRE成本分攤下來，可降低單位成本。同時，對於某些應用，效能可能很差。由於包含了非必要的處理器硬體，系統的體積和功 耗可能變大。

(2)單用途處理器

單用途處理器是設計用於執行特定程式的數位電路，也指協處理器、加速器、外設等。如JPEG編碼解碼器執行單一程式，壓縮或解壓視訊資訊。嵌入式系統設計者可通過設計特定的數位電路來建立單用途的處理器。設計者也可以採用預先設計好的商品化的單用途處理器。

在嵌入式系統中使用單用途處理器，在指標上有一些優缺點。這些優缺點與通用處理器基本相反，效能可能更好，體積與功率可能較小，數量大時的單位成本可能較低，而設計時間與NRE成本可能較高，靈活性較差，數量小時的單位成本較高，對某些應用效能不如通用處理器。

(3)專用處理器

專用指令集處理器(ASIP)是一個可程式設計處理器，針對某 一特定型別的應用進行最優化。這類特定應用具有相同的特徵，如嵌入式控制、數字訊號處理等。在嵌入式系統中使用ASIP可以保證良好的效能、功率和大小的. 情況下，提供更大的靈活性，但這類處理器仍需要昂貴的NRE成本建立處理器本身和編譯器，微控制器和數字訊號處理器是兩類應用廣泛的ASIP，數字訊號處理器是一種針對數字訊號進行常見運算的微處理器，而微控制器是一種針對嵌入式控制應用進行最佳化的微處理器，通常控制應用中的常見外設，如序列通訊外設、定時 器、計數器、脈寬調製器及數/模轉換器等都整合到了微處理器晶片上，從而使得產品的體積更小、成本更低。

　　IC技術

(1)全定製/VLSI

在全定製IC技術中，需要根據特定的嵌入式系統的數字實現來優化各層，設計人員從電晶體的版圖尺寸、位置、連線開始設計以達到芯片面積利用率高、速度快、功耗低的最優化效能。利用掩膜在製造廠生產實際晶片，全定製的IC設計也常稱為大規模積體電路設計,具有很高的NRE成本、很長的製造時間，適用於大量或對效能要求嚴格的應用。

(2)半定製ASIC

半定製ASIC是一種約束型設計方法，包括門陣列設計法和 標準單元設計法。它是在晶片製作好一些具有通用性的單元元件和元件組的半成品硬體，設計者僅需要考慮電路的邏輯功能和各功能模組之間的合理連線即可。這種設計方法靈活方便、價效比高，縮短了設計週期，提高了成品率。

(3)可程式設計ASIC

可程式設計器件中所有各層都已經存在，設計完成後，在實驗室裡即可燒製出設計的晶片，不需要IC廠家參與，開發週期顯著縮短。 可程式設計ASIC具有較低的NRE成本，單位成本較高，功耗較大，速度較慢。

　　設計/驗證技術

嵌入式系統的設計技術主要包括硬體設計技術和軟體設計技術兩大類。其中，硬體設計領域的技術主要包括晶片級設計技術和電路板級設計技術兩個方面。

晶片級設計技術的核心是編譯/綜合、庫/IP、測試/驗證。編譯/綜合技術使設計者用抽象的方式描述所需的功能，並自動分析和插入實現細節。庫/IP技術將預先設計好的低抽象級實現用於高階。測試/驗證技術確保每級功能正確，減少各級之間反覆設計的成本。