摘　要:当今,数字时代的核心动力便是单片机,dsp,pld/eda,以其各自的特点满足了各种需要,推动着信息技术的快速发展。这里将对这三类电子产品分别加以介绍,并作比较和分析。
　　关键词:单片机(single-chipmicrocomputer);数字信号处理(dsp);可编程逻辑器件(pld)/电子设计自动化(eda)

引言

　　信息技术正在快速发展,其应用已经深入到各个领域各个方面。如今越来越多的电子产品向着智能化、微型化、低功耗方向发展,其中有的产品还需要实时控制和信号处理。电子系统的复杂性在不断增加,它迫切要求电子设计技术也有相应的变革和飞跃。使用纯ssi数字电路设计系统工作量大,灵活性低,而且系统可靠性差。广泛使用单片机(mcu)设计系统克服了纯ssi数字电路系统许多不可逾越的困难,是一个具有里程碑意义的飞跃。而dsp以其极强的信号处理功能赢得了广阔的市场,得到了广泛地应用。近年来,pld器件迅速发展,尤其是cpld/fpga向深亚微米领域进军,pld器件得到了广泛应用,以cpld/fpga为物质基础的eda技术诞生了。它具有电子技术高度智能化、自动化的特点,打破了软硬件最后的屏障,使得硬件设计如同软件设计一样简单。它作为一种创新技术正在改变着数字系统的设计方法、设计过程和设计观念。单片机,dsp,pld/eda以其各自的特点满足了各种需要,正从各个领域各个层面改变着世界,它们已经成为数字时代的核心动力,推动着信息技术的快速发展。

　　以下,我们将对单片机,dsp,pld/eda分别加以介绍,并作比较和分析。

单片机

　　单片机是集成了cpu,rom,ram和i/o口的微型计算机。它有很强的接口性能,非常适合于工业控制,因此又叫微控制器(mcu)。它与通用处理器不同,它是以工业测控对象、环境、接口等特点出发,向着增强控制功能,提高工业环境下的可靠性、灵活方便地构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。所以,单片机有着自己的特点。

品种齐全,型号多样

　　自从intel推出51系列单片机,许多公司对它做出改进,发展成为增强型51系列,而且新的单片机类型也不断涌现。如motorola和philips均有几十个系列,几百种产品。cpu从8,16,32到64位,多采用risc技术,片上i/o非常丰富,有的单片机集成有a/d,“看门狗”,pwm,显示驱动,函数发生器,键盘控制等,它们的价格也高低不等,这样极大地满足了开发者的选择自由。

低电压和低功耗

　　随着超大规模集成电路的发展,nmos工艺单片机被cmos代替,并开始向hmos过渡。供电电压由5v降到3v,2v甚至到1v,工作电流由ma降至μa,这在便携式产品中大有用武之地。

dsp芯片

　　dsp又叫数字信号处理器。顾名思义,dsp主要用于数字信号处理领域,非常适合高密度,重复运算及大数据容量的信号处理。现在已经广泛应用于通信、便携式计算机和便携式仪表、雷达、图像、航空、家用电器、医疗设备等领域,常见的手机、数字电视和数码相机都离不开dsp。dsp用于手机和基站中为移动通信的发展做出重要贡献,将在2.5g和3g中扮演重要角色。可以说,dsp已经融入到生活的方方面面。

dsp相对于一般微处理器作了很大的扩充和增强,主要是:

　　a)修正的哈佛结构,多总线技术以及流水线结构。将程序与数据存储器分开,使用多总线,取指令和取数据同时进行,以及流水　线技术,这使得速度有了较大的提高。

　　b)硬件乘法器以及特殊指令。这是区别于一般微处理器的重要标志。一般微处理器用软件实现乘法,逐条执行指令,速度慢。而dsp依靠硬件乘法器单周期完成乘法运算,而且还具有专门的信号处理指令,如tm320系列的firs,lms,macd指令等。

eda技术

　　当今电子系统的复杂性在不断增加,而电子产品的更新换代越来越快,传统的设计方法难以适应。随着计算机技术的发展,ecad在某种程度上减轻了设计人员的工作压力,但其智能化、自动化水平仍不尽人意。于是eda技术作为一种全新的技术诞生了。它正改变着数字系统和设计方法,设计过程和设计观念。

　　eda(即electronicdesignautomation)即电子设计自动化,它是以计算机为工具,在eda软件平台上,对用硬件描述语言hdl完成的设计文件自动地逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真,直至对于特定目标芯片进行适配编译、逻辑影射和编程下载等。设计者只需用hdl语言完成系统功能的描述,借助eda工具就可得到设计结果,将编译后的代码下载到目标芯片就可在硬件上实现。这里的目标芯片就是pld器件(fpga/cpld)。fpga/cpld是eda技术的物质基础,这两者是分不开的。可以说没有pld器件,eda技术就成为无源之水。

eda技术作为一种现代电子系统开发方式,具有两方面特点。

修改软件程序即可改变硬件

　　由于fpga/cpld可以通过软件编程对该硬件的结构和工作方式进行重构,修改软件程序就相当于改变了硬件,这是非常有用的。软件可以使用自顶向下的设计方案,而且可以多个人分工并行工作,这些年来ip