嵌入式微处理器选型的一些考虑因素

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：工业控制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、消费电子、汽车电子等。

　　(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)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”。

　　②随身的MP3、MP4都使用电池。正当听音乐看视频时，系统因为没电自动关机，谁都会抱怨“又没电

了!”

　　(4)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。

(5)封 装

　　常见的微处理器芯片封装主要有QFP、BGA两大类型。BGA类型的封装焊接比较麻烦，一般的小公司都

不会焊，但BGA封装的芯片体积会小很多。如果产品对芯片体积要求不严格，选型时最好选择QFP封装。

　　③目前手机一般使用锂电池，手机的待机和通话时间成了人们选择手机的重要指标。待机及通话时间

越长，电池的使用寿命就可以提高，手机的寿命也相对提高了。

　　以上体现了人们对低功耗的渴求。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。

　　(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。如果是同一厂家同一内核系

列的芯片，其技术可继承性就较好。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)仿真器

　　仿真器是硬件和底层软件调试时要用到的工具，开发初期如果没有它基本上会寸步难行。选择配套适

合的仿真器，将会给开发带来许多便利。对于已经有仿真器的人们，在选型过程中要考虑它是否支持所选

的芯片。

　　(8)价格及供货保证

　　芯片的价格和供货也是必须考虑的因素。许多芯片目前处于试用阶段(sampling)，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。　

　　(9)OS及开发工具

　　作为产品开发，在选型芯片时必须考虑其对软件的支持情况，如支持什么样的OS等。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

现在的趋势是买服务，也就是买技术支持。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。

　　另外，芯片的成熟度取决于用户的使用规模及使用情况。选择市面上使用较广的芯片，将会有比较多

的共享资源，给开发带来许多便利。

　　2 ARM公司及相关产品介绍

　　ARM公司于1991年成立于英国剑桥，主要出售ARM IP的授权。目前，ARM处理器(即采用ARM IP核的处

理器)已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场。ARM处理器应

用占据了32位RISC微处理器很大的市场，ARM技术已渗入生活的各个方面。

　　目前市面上常见的ARM处理器架构可分为ARM7、ARM9、ARM10、ARM11以及Cortex系列，每个系列又包

括很多种IP内核的产品。ARM 也是嵌入式处理器中首先推出多核架构的厂商。生产ARM芯片的厂家很多，

主流半导体厂商的产品比较齐全，供货也相对更有保障。Samsung、NXP、 Cirrus Logic、Atmel、

Freescale、TI、ST、Winbond等主流半导体厂商的ARM芯片产品列表见本刊网站，其中有些产品已供货，

有些正在样片阶段，有些正在开发，还有许多产品不支持外部存储器的扩展。

　　3 嵌入式微处理器选型示例

　　(1)需 求

　　①适合于工业控制的温度。

　　②支持VxWorks、Linux操作系统。

　　③存储方面，SDRAM大于16 MB，Flash大于8 MB。

　　④主频方面，60 MHz以上。

　　⑤接口方面具有带DMA控制的Ethernet MAC、2个以上RS232串口、1个USB 2．O接口、1个SPI接口，以

及大于30个GPIO引脚(不包括数据总线、地址总线和CPU内置接口总线)。

　⑥提供实时时钟或实时定时器。

　　⑦引脚封装为QFP。

　　⑧价格为<200元。

　　(2)选型需求分析