ARM+DSP、AVR与C51的比较2 处理器, 存储器, 诺伊曼

5 C51与ARM+DSP的比较 作为处理器，C51、ARM、DSP都不是单独作为芯片来提供给用户的，都要加一些外围电路来支持，比如：存储器、控制器、定时器、UART、SH、I2C等，所以从处理器的角度来比较二者：(1)C51是8位的，ARM是32位的，DSP有16位的，也有更高的；(2)从运算能力上看，C51最弱，DSP最强，ARM居中；(3)结构差别较大，C51最简单，是一般的冯诺伊曼结构，ARM9以上的是哈佛结构的RISC，DSP一般使用哈佛结构；(4)C51一般芯片面积非常小，工作频率很低，一般是10多MHz，有的是24MHz，所以功耗低。DSP则频率很高，高达300MHz以上，所以功耗也大。ARM芯片面积也很小，ARM7是0．55 mm2，功耗也较小。频率大约在几十到200MHz之间；(5)C51一般主要应用于不需要太多计算量的控制类系统。一般配有丰富的外围module。DSP则主要应用于需要进行复杂计算的高端系统，例如图像处理，加密、解密，导航系统等，外围module一般较少。ARM是C51和DSP之间的一个折衷；(6)C51的性能远不如ARM和DSP，但仍然占据重要的一席之地，原因就是性能价格比。因为它太成熟了，太小了，太便宜了。而在一些需要复杂计算的领域，DSP也不可或缺。ARM的成功就是他找到了一个折衷点，并且建立了一个非常灵活的商业模型；(7)现在高端产品的一个趋势是ARM+DSP；(8)ARM具有完整的产品线和发展规划：ARM核根据不同应用需求对处理器的性能要求，有一个从ARM7、ARM9到ARM10、ARM11，以及新定义的CortexM／R／A系列完整的产品线。 前几年应用较多的主要是基于V4架构的ARM7TDMI、ARM720T、ARM920T核的一些处理器芯片，如NXP的LPC2000系列、ST的STR7／9系列、Atmel的AT91系列和Samsung的S3C系列。近两年，ARM Cortex系列以更好的性能、更低的价格得到快速推广，典型的就是基于CortexM3的STM32系列。ARM CortexM／R／A系列分别针对不同的应用领域。M系列主要面向传统微控制器(MCU／单片机)应用，这类应用面很广，要求处理器有丰富的外设，并且各方面比较均衡；R系列强调实时性，主要用于实时控制，如汽车引擎；A系列面向高性能、低功耗应用系统，如智能手机。选用ARM处理器进行开发，技术积累性较强，生命周期长，设计重用度高，不易被淘汰。用户在选择ARM处理器时，可以针对应用需求，从大量的ARM芯片中选用满足性能、功能要求的产品，以获得较好的性价比。 6 AVR和ARM的区别 (1)ARM是IP核，可供各大芯片商集成到各自的设计中；AVR这方面就差点，ATMEL一家别无选择；(2)实际产品成本方面，AVR优于ARM，毕竟AVR是8位机，配什么外设都便宜，由于速度比ARM低，PCB版也好设计，20MHz的数字电路基本上只要通就行了，不用过多考虑信号完整性；而ARM的速度能轻易上100MIPS，32位的CPU也可以，速度上AVR根本没法与ARM相比，不过ARM带来的问题就多了，要4层PCB，而且ARM的外设也贵；(3)功能方面，ARM大大优于AVR，ARM可以做PDA，手机；AVR显然不行。功能上的优势意味着ARM比AVR有着更广的应用范围；(4)外设方面AVR稍强，实际上我们可以看到Atmel公司的基于ARM核的AT91M55800A包括了很多AVR的外设，但还缺TWI／I2C，可变增益ADC，EEPROM等好用的部件。但是，毫无疑问，ARM的外扩外设能力比AVR强的多，所以外设方面两者差不多。操作系统和软件源码资源方面，ARM拜Linux之赐，比AVR有优势点。但AVR上的嵌入式操作系统也不是没有，Uc／OS-Ⅱ就不错；(5)调试手段方面，ARM应该优于AVR，AVR就一个JTAG接口的仿真器可以，但所支持芯片有限，ARM方面书上有相当多的方法调试。 7 AVR与C51的区别 (1)速度快AVR是精简指令集单片机，其开关电源模块速度可以达到1MIPS／s，理论上是传统的C51的12倍，实际上在10倍左右；(2)片上资源丰富 MEGA系列片上具备JTAG仿真和下载功能。片内含有看门狗电路、片内程序Flash、片内数据RAM、同步串行接口SPI、异步串口UART、内嵌AD转换器、EEPROM、模拟比较器、PWM定时计数器、TWI(IIC)总线接口、硬件乘法器、独立振荡器的实时计算器RTC、片内标定的RC振荡器等片内外设，可以满足各种开发需求；(3)驱动能力强I／O可以直接驱动数码管、LED、继电器等器件，节省很多外围电路，既节省开发难度，又降低成本；(4)功耗低低功耗虽然比不上430单片机，但也是单片机中佼佼者；(5)可选择型号种类多 各种不同的MTD2002型号可以满足不同的需求，让你的项目有很多的选择余地；(6)性价比高在高性能的前提下，并没有增加芯片的价格，价格可以和C51相比，而功能却是C51不可以比的。 8 结束语 目前DSP、AVR、ARM技术应用领域非常广泛，对DSP、ARM、AVR问题的关心仍是产业界流行的趋势。同时，随着新的应用的不断产生，新的嵌入式微处理器也层出不穷，可见ARM微处理器还有很大的发展空间。相信在未来几年DSP+ARM及AVR技术的发展和应用将对我们的工作和生活等各个方面产生更大的影响，所以学习DSP+ARM以及AVR单片机将会很有前途。