一些概念

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MCU

微控制单元(Micro-controller Unit;MCU) ,又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机,是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减,并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口,甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机

常见(51系列、AVR系列、PIC系列、MSP430系列、STM32)

MPU

微处理器Micro-processor Unit)类似通用计算机的CPU,主要负责处理计算、判断或控制中心,需要外加RAM、Flash、电源等电路。目前大多合并成2颗,一般称作北桥(North Bridge)芯片和南桥(South Bridge)芯片。

MCU和MPU的本质区别是因为应用场景的定位不同

  • MPU注重通过相对强大的运算|处理能力,执行复杂多样的大型程序,因此常需要外挂运行内存,Flash等。

  • MCU注重功能较为单一,价格敏感的应用场景,不需要相对强大的运算\处理能力,更多的是对设备管理和控制功能(集成比较小的RAM和Flash)

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DSP

  • 含义一:数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)是一种专门用于数字信号处理领域得微型处理器芯片。
  • 含义二:数字信号处理( Digital Signal Process),是一门学科技术,使用数值计算的方式对信号进行加工处理的理论和技术。

采用了许多特殊软硬件结构。首先采用哈佛结构,将程序和数据分开,同时为处理器提供指令和数据。然后采用多级流水线技术,在指令周期内可以执行更多指令,加上专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令,使得DSP芯片在计算处理上,远超同主频的MCU或MPU。(最大的特点是运算速度快,导弹、航天飞机等军用设备上,高速图形处理)

拥有强大的数据处理能力,在数字信号处理领域,如调制\调解、数据加密\解密、图形处理、数字滤波、音频处理等计算密集型对的场景广泛应用。

FPGA 现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array),由可编程互相连接的可配置逻辑块(CLB)矩阵构成的半导体器件。

FPGA是一个可以通过编程改变内部硬件结构,实现所需功能的芯片。前面的MCU、DSP等都是硬件资源固定,只能通过修改软件实现所需功能。而FPGA是通过硬件描述语言修改硬件,将FPGA变成CPU或专用芯片来实现控制或算法。

CPLD

复杂可编程逻辑器件

复合架构:MPU+FPGA\MPU + DSP\MCU + FPGA\MCU + DSP 等等

  • 控制、显示、通讯一般选择MCU或MPU
  • 通信和数据处理算法选择DSP
  • 大量的数据处理和特定实现选择FPGA