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技術(shù)專題
單片機和PLD有什么聯(lián)系與區(qū)別
信息技術(shù)正在快捷發(fā)展，其應用已經(jīng)深層到各個領(lǐng)域各個方面。如今越來越多的電子產(chǎn)品向著智能化、微型化、低功耗方向開展，其中有的產(chǎn)品還須要實時控制和信號處理。電子系統(tǒng)的復雜性在不斷增加，它迫切要求技術(shù)也有相應的變革和飛躍。用于純SSI數(shù)字電路設計系統(tǒng)工作量大，靈敏性低，而且系統(tǒng)可靠性差。
廣泛用于單片機設計系統(tǒng)克服了純SSI數(shù)字電路系統(tǒng)許多不可逾越的困難，是一個具有非凡意義的飛躍。而DSP以其極強的信號處理功能贏得了廣闊的市場，得到了廣泛地應用。近年來，PLD器件迅速開展，尤其是CPLD/ FPGA向深亞微米領(lǐng)域進軍，PLD器件得到了廣泛應用，以CPLD/ FPGA為物質(zhì)根底的EDA技術(shù)誕生了。它具有電子技術(shù)高度智能化、自動化的特點，打破了軟硬件的屏障，使得硬件設計如同軟件設計一樣簡略。它作為一種創(chuàng)新技術(shù)正在變更著數(shù)字系統(tǒng)的設計方法、設計過程和設計觀念。單片機，DSP，PLD/ EDA以其各自的特點滿足了各種須要，正從各個領(lǐng)域各個層面變更著世界，它們已經(jīng)成為數(shù)字時代的核心動力，推動著信息技術(shù)的快捷開展。
以下，我們將對單片機，DSP，PLD/ EDA分別加以介紹，并作比較和分析。
單片機
單片機是集成了CPU，ROM，RAM和I/ O口的微型計算機。它有很強的接口性能，非常合適于工業(yè)控制，因此又叫微控制器（MCU）。它與通用途理器不一樣，它是以工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口等特點出發(fā)，向著增強控制功能，提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性、靈敏方便地構(gòu)成應用計算機系統(tǒng)的界面接口的方向開展。所以，單片機有著自己的特點。
品種齊全，型號多樣
自從INTEL推出51系列單片機，許多公司對它做出改進，開展成為增強型51系列，而且新的單片機類型也不斷涌現(xiàn)。如MOTOROLA和PHIL IPS均有幾十個系列，幾百種產(chǎn)品。CPU從8，16，32到64位，多采用RISC技術(shù)，片上I/O非常豐盛，有的單片機集成有A/ D，“看門狗”，PWM，顯示驅(qū)動，函數(shù)發(fā)生器，鍵盤控制等，它們的價格也高低不等，這樣極大地滿足了開發(fā)者的選擇自取決。
低電壓和低功耗
隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，NMOS工藝單片機被CMOS代替，并開始向HMOS過渡。供電電壓由5V降到3V，2V甚至到1V，工作電流由mA降至μA，這在便攜式產(chǎn)品中大有用武之地。
DSP芯片
DSP又叫數(shù)字信號處理器。顧名思義，DSP主要使用在數(shù)字信號處理領(lǐng)域，非常合適高密度，反復運算及大數(shù)據(jù)容量的信號處理。此時已經(jīng)廣泛應使用在通信、便攜式計算機和便攜式儀表、雷達、圖像、航空、家用電器、醫(yī)療設備等領(lǐng)域，常見的手機、數(shù)字電視和數(shù)碼相機都離不開DSP。DSP使用在手機和基站中為挪動通信的開展做出重要貢獻，將在2. 5G和3G中扮演重要角色。能夠說，DSP已經(jīng)融入到生活的方方面面。
DSP相對于實際微處理器作了很大的擴充和增強，主要是：
a）修正的哈佛構(gòu)造，多總線技術(shù)以及流水線構(gòu)造。將程序與數(shù)據(jù)存儲器分開，用于多總線，取指令和取數(shù)據(jù)同時進行，以及流水線技術(shù)，這使得速度有了較大的提高。
b）硬件乘法器以及特殊指令。這是區(qū)別于實際微處理器的重要標志。實際微處理器用軟件實現(xiàn)乘法，逐條執(zhí)行指令，速度慢。而DSP依靠硬件乘法器單周期完成乘法運算，而且還具有專門的信號處理指令，如TM320系列的FIRS，LMS，MACD指令等。
EDA技術(shù)
當今電子系統(tǒng)的復雜性在不斷增加，而電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，傳統(tǒng)的設計方法難以適應。隨著計算機技術(shù)的開展，ECAD在某種程度上減輕了設計人員的工作壓力，但其智能化、自動化水平仍不盡人意。于是EDA技術(shù)作為一種全新的技術(shù)誕生了。它正變更著數(shù)字系統(tǒng)和設計方法，設計過程和設計觀念。
EDA（即Electronic Design AutomaTIon）即電茲【鯊計自動化，它是以計算機為工具，在EDA軟件平臺上，對用硬件描述語言HDL完成的設計文件自動地邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至對于特定宗旨芯片進行適配編譯、邏輯影射和編程下載等。設計者只需用HDL語言完成系統(tǒng)功能的描述，借助EDA工具就可得到設計結(jié)果，將編譯后的代碼下載到宗旨芯片就可在硬件上實現(xiàn)。這里的宗旨芯片就是PLD器件（ FPGA/CPLD）。FPGA/ CPLD是EDA技術(shù)的物質(zhì)根底，這兩者是分不開的。能夠說沒有PLD器件，EDA技術(shù)就成為沒源之水。
DSP相對于實際微處理器作了很大的擴充和增強，主要是：
a）修正的哈佛構(gòu)造，多總線技術(shù)以及流水線構(gòu)造。將程序與數(shù)據(jù)存儲器分開，用于多總線，取指令和取數(shù)據(jù)同時進行，以及流水線技術(shù)，這使得速度有了較大的提高。
b）硬件乘法器以及特殊指令。這是區(qū)別于實際微處理器的重要標志。實際微處理器用軟件實現(xiàn)乘法，逐條執(zhí)行指令，速度慢。而DSP依靠硬件乘法器單周期完成乘法運算，而且還具有專門的信號處理指令，如TM320系列的FIRS，LMS，MACD指令等。
EDA技術(shù)作為一種現(xiàn)代電子系統(tǒng)開發(fā)方式，具有兩方面特點。
修改軟件程序即可改變硬件
取決于FPGA/ CPLD能夠通過軟件編程對該硬件的構(gòu)造和工作方式進行重構(gòu)，修改軟件程序就相當于變更了硬件，這是非常有用的。軟件能夠用于自頂向下的設計方案，而且能夠多個人分工并行工作，這些年來IP核產(chǎn)業(yè)的崛起，將若干軟核聯(lián)合起來就能夠構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，這一切極大地縮短了開發(fā)周期和上市時長，有利于在激烈的市場競爭中搶占先機。
速度快，可靠性高
MCU和DSP都是通過串行執(zhí)行指令來實現(xiàn)特定功能，不可避免低速，而FPGA/ CPLD則可實現(xiàn)硬件上的并行工作，在實時測控和高速應用領(lǐng)域前景廣闊;另一方面，F(xiàn)PGA/CPLD器件在功能開發(fā)上是軟件實現(xiàn)的，但物理機制卻和純硬件電路一樣，十分可靠。而MCU和DSP芯片在強干擾條件下，尤其是強電磁干擾下，很也許越出正常的工作流程，出現(xiàn)PC跑飛表象。EDA高可靠性正好克服了它們這一先天不足。