【doc】嵌入式PC锐势逼人

【doc】嵌入式PC锐势逼人 嵌入式PC锐势逼人 乍厶'机稻蕊 抗恶劣环境计算机1996年8月 7, 嵌入式 砖鬟:l持l鞭的碗件 '.' .1'r... . r卜l;B0 势逼人下广;? H矗轧的蕾持l-J嘶蛳采I{1人式抗的PC体系结构但 fX86个Ll诗"悼糸埔蜘直 It{,让卜忙先选择地n,,,前正引 i皑州浒人糸fIi场jI!?LP' lJ.f卡喧埔拱单芯.'h集吉I;砭球传境的 州嚣n],/j觥愠k的1吐删器?t太范围 j畸-ll1.匀中皇心址绅元仃l在多设备 矗f商鄙纷纷转向P技术,设j去利用可 !齄H{的硅什佃多的软佴基础施柬芷 讣r^计薛机作为引算机拈求和抟 汀求的嚆讯托水b面,在这种柏中记}[ 明显地体现出来 当然.随着PC'的车轮滚滚向前生产 厂商在赶上时髦之前必顼仔细斟酌许多关键 性的议题由于台式PC市场提摸不定和快 速变迁的弗他.各,,公司必须为前面这条螺 坷之路作充分的准备 嵌人式PC技术这种日益增长的锐势. 在1995年嵌人式系统研究组织的嵌凡式系 统总结 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中充分体理出来这『分来源于业 界几千十系统开发者的总结报告.表明丁观 时2O%的嵌凡式设计都采用丁P(ISAi 体系结构的一些形式报告中也指出在I一一 两年内34%的系缱设计可望米『}I人式方 法.除丁X8^MPU(儆处理部件1.多敬苷代 传统的B{单一芯片Me"?f?控制部件)和址 理器所采用的专用系境什 由于这份总结报告僵拿lsA总结构 ' C盥,线结构作H二转.而人JtP(的, 百舒H二比教据显示的甚夸爰大{};多它的 总线结}句比加.VME和SFD.盘研中 被列人不同的范畴.然而计多l社板PCAT 均采用了这些总线结构 庄通讯产市场面.阡利用PC技 术潜能的种种尝试榷连不断.新的通讯系统 推续J'泛要求米用嵌人代系缱一些低端设 备.如电话回机和高端中心局变换设备- 都使用人式处理器其它的一些设备如: 传真机,蜂窝状电话装和有线电视顶置盒 (sel—topbox}也是如此 勾了加坎讦慧这类通讯系统i世备.许多 司将注意力转移剁PC技术硬系统中.包 括特制的386和486微处理器使用体 系结构激发丁在集成计算机电话技术方面的 趣.计算机工业和电话业两_苔部设法让 台式计算机网络的信息数据库和电话同绍的 信息传送能力结合在一起 田I更多的系统开发商将使用嵌A式 例如.话哥系统制造商Mitel公司正在 开蛙一种肄柯PBXJ能的基于P【'呐吁叫控 茸为吾JjI{哥器谚基于P【' 制系境,并称 的系统搏lANIjI{每器的功能干【【PBX的TJj能 ^荫译I]Mljl】1cl1IIlI11Build';behindEm BeddedI,Ehctrol~iL"I{ll,lI1es1t,d;D.Sep ll1lbelI995.P6 刁l新椅 —— 47—— 山敬? 0 - 结合在一起,而它们的功能在过去是分开 的.将LAN和PBX链接在一起需要许多的 软件和构件,一旦两者集成在一起.那么创 建和维护是相当容易的事.而且.这种尝试 并不是闭门造车.在业界.Pc服务器正变 得越来越普遍深入化 1特制的486芯片 P(_体系结构和技术向通讯领域的渗透 止啦ljl着业界供直商的注意力.在日益增长 的486芯片厂商竞争中,国际半导体公司现 时正将其微处理器系列上市,目标瞄准嵌入 式系统直用.这家公司所提供的处理器去掉 了在486核心处理器中所具有的典型功能, 使得其产品与Intel公司,AdvancedMicro Devices公司以及SC;S-Thomson MicroelectronicsNV公司的产品相媲美.然 而,这些公司却针对嵌入式设计提供特制的 X86MPU.国际半导体公司,虽尚无计划 立足于计算机核心处理器市场,却利用集成 信息技术公司的微码开发工具开发出486核 心的设计图纸. 国际半导体公司的NS486和 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的486 指令巢相兼容,但是它没有采用通用的32 位外部数据通道而采用了16位的.而且. 它I{lE没有采用浮点部件也没有采用其它486 芯片均采用的内部Cache存储器.也不支持 虚拟仔储器,甚至国际半导体公司的 NS4S6SXF设计中也没有采用特别的外部设 爵.诸女?:支持液晶显示(LCD)和P(:MCIA 的控制器.据称.与标准的486核心处理 器般售价l00美元不同,这种芯片按 1{li】i】{片批量每片25美元出售. 闭际半导体公司设计生产出了一种只有 ca486处理器6O%功能的嵌人式应用芯 片这种已去掉外部设备功能的NS486SXL }也是可用的.掩10000片批量每片I5 蓑无出售NS486系列目标指向"智能设备 市场.其中在嵌凡式处理和联结方面更体 48一 觋出软件的重要性许多通讯系统,包括 PBX,包块交换和蜂窝式电话设备以及毛线 通讯和有线电视砸置盒,均可以采用这种芯 片. 由于计算机软件所提供的新的话哥接 口.使得对基于PC的嵌人式系统的兴趣变 得史为浓厚起来例如,Microsoft公司已 在其新的Windows95操作系统中加凡话哥 应用编程援口(TAPI),作为其操作系境标准 的一部分同样地,台式网路厂商NoveH公 司已为它的Netware定义了一十话务服务 APIsAPI)NorthernTelecom有限公司 研制了Tmap来桥接Microsoft公司的 TAPI和Novell公司的TSAPI.总的来说, PC能为办公室市场提供话务功能,其软件 是基础. 业界的这些动向引起许多公司致力于嵌 入式PC的发展.例如,注册资金1亿8千 万美元的Dialogic公司正从事基于PC的话 务应用.1-BUS公司.MaxwellLaborato- ries公司,致力于工业级PC的新模式,并 且在电讯市场方面开展了许多业务. 由于PC可用的低价硬件和软件以及它 们的多得令人难以置信的数量,引起许多^, 对PC体系结构产生兴趣嵌人式PC生 产商AmproComputers公司认为?人们正 利用嵌入式系统来实现复杂的技术应用于 PC'上.许多高档外围设备诸女?:图形控制 器和Etherne!接口都是PC可用的.然而. 许多傲控制器却仅仅对简单的串行l/O芯 片和基于字符的I/O芯片进行存取微控 制器用户需要开发他们自己的新版l本以获取 更多的高级性能. 同时,PC外围设备的复杂性继续增 加AMD公司认为.在PC体系结构方面 的进步是持续不断的.AMD公司为嵌入式 市场既提供X86也提供RISC处理器但是 在X86领域,新的技术正以令人吃惊的速度 出台.它们的研究由台式业界晰资助.并且 以适当的价格被嵌人式系统所采用. 技术优点映点 微控制器生产成奉低.空间节省适度的外围芯片支持 嵌A式PC广泛的硬件和软件支持硬件设计欠佳供需易变 X86兼容的(非PC)比嵌人式PC成奉更低损失一些PC常用软件 R】SCCPU高性能软件开发费用高 比复杂的低价硬件更重要的也许是台式 PC业界所生产的软件.对于许多嵌人式系 统公司来说,开发软件所需费用远远超过硬 件开发所需费用. 开发PC体系结构软件的费用与按客户 设计要求的绾程费用相比要便宜一些.这不 仅仅因为一个系统可以由许多已写好的应用 软件来集成,还因为其中绾程技巧和高质量 软件开发工具都是非常丰富的,并且用l00 美元就可以买到最好的X86编译器. 尽管PC在硬件和软件价格方面有一定 的优势,但是PC体系结构并非是最佳解决 方案.PC上有限的实时性能常常受到通讯 产品设计者的非难.悄售基于RISC嵌人式 产品的HRachiAmerica有限公司认为. DoS和Windows处理实时信号时性能较 整.PC仅有的实时事件就是时钟中断.任 何其它的事件都需静心地等待发生. 并不是每个人都赞成这种非难.JfIl AmproComputers公司的说法.PC方面所 存在的实时性能问题仅仅是次要的方面.应 当提出来加以讨论.实时性能问题的确是个 操作系统问题.相比之下,一些硬件本身的 实时性能则要完善得多.使用为实时应用而 编制的操作系统,也许会失去一些PC应用 软件的使用.但是,却保留了所有PC的高 档硬件. 2硬件优化 针对PC体系结构方面的另一种非难认 为该体系结构面向一般用途计算(geneal-pur- posecomputing),而不是面向控制的,并且 这种结构不可能为嵌人式系统提供最好的硬 件组合.SGS-]rhomson公司解释道,如果 使用PC,部么按一固定的配置工作,并加 人软件以运行应用程序.sGSIomsoii公 司为嵌人式设计提供了多种处理器产品,包 括为定制芯片(custom-Chip)配置的486核 心(486Core).在嵌人式系统中.一般采用 一 固定的应用并且尽可能设置成最佳配置. 利用定制设计能够为某一应用优化硬件,甚 至优化指令集. 对PC系统的其它非难与可靠性有关. 认为这种结构不具有容错性.为良性环境设 计的PC在工业环境中可能会失去许多功 能.PC组件的工业版本是可用的,但是它 们的价格比古式中相类似的组件的价格高出 2-3倍,极大地破坏了促进嵌人式系统得以 最先使用的硬件价格优势. 对PC体系结构所期望的价格优势也不 可柏因其它原因而得以发挥.为了维持PC 兼容性.其设计必须采用许多应用并不需要 的线路.在标准的PC处理器中,其线路比 某一十应用所需的线路要多出l0倍以上. SGS10InsoII估计一十486处理器棱心占 用面积为55ram.臻而为嵌人式系统而优化 的处理器只有5mm.针对小体积产品来 说?嵌人目标式486处理器的电路小片尺寸 是无关紧要的:首要的是软件价格.对大体 积产品来说,一年5000410000片的话,重 复价格成为首要困Ic. , 49— 3设计保护 反对采用PC体系结构坯可能有策略性 的原因一一些是与技术资产有关的因素许 多公司都想维持他们在使用MCU或其它徽 处理器的系统中敦件方面韵现有投资.因为 软件是!鑫拙藩以开发,要求体系结构永远保 持不变.很少有公司能做到废弃老系统的一 切而采用一个完全新的系统-因为这样做的 费用太高. 一 些设备生产广商想避免采用PC体系 结构以保护他们自己的设计各个公司纷纷 选择定制设计来阻止他们的竞争者模仿他们 的产品.国际半导体公司提供了除新的486 系列以外的MCU和其它处理器由于采用 PC"作系结构作为硬件基础.因而,一种设 1{实际上包括了易于拷贝到的软件. PC技术的日新月异也成为邵些需要固 定组件供应的公司的烦恼例如,Amprt~ 针对嵌入式PC设计所做的早期尝试,蕞 j市场变化太迅速最初他们求刖原始数据 丧浒设计.在生产这种处理器三I}彳.这都 圩i指PL设11)是j爱弃不片j的这种用l】{. {毛术的不固定型号的{扯{产,,j每数 ,t系魄用r]的长期需求不?_符,主用 ft{甓求产品_卉5日一以}的口f片j期 尽管存在这些映隐.K'体系结构的砸 竹檎格和软件支持都是有竞争性的 此.一些处理器和MC[:J商一他们采垌葚 它可供选择的体系结构正努JJ吸取托 牝的一些长处开发工具的仃fJ点持能经竖 广泛的技术变迁Hitachi公司已意识 刮工具支持的需要.并且积极与_r具肝发苗 .L一有足档的 台作来使人确信他们的CPU核 工具支持.过去的CPU厂商有硅就足够 r.现在除硅外至少还有C编译器若有调 试器以及与一个操作系统公司有密切台作则 更佳 SGS-]rholnsoB公司也赞同这种观点认 一 50一 为,假如拥有世界上最好的体系结构,但没 有工具支持.不可能成功的. 然而一软件支持的尝试所能进行的程度 却受到一定的限制在可供选择的处理器方 面资金太缺乏.AMD公司认为,假如体是 一 个编译器厂商,那么确定一个像台式世界 那样能资助新产品的市场是很难的因此, 许多CPU和微控制器厂商必须自己资助新 的工具开发.Hitachi公司解释说.软件投 贤所需要的是税收.大公司仍然保持步他前 进,但一些小公司则越来越弱. 4外部设备丰富 PC体系结构的另一个长处就在干PL【JT 用的外部设备的多样性,这是微控制器市场 正设法仿效的方面因为不同的ML'LI具fi- 不同的Io总线结构.并且外围芯}{世i1 颁适痘每一个CPU系列的要求,使得开发 工作得不偿失.在欧洲,一些厂商通过开放 式儆处理器初始厂家(oM1)来克8}j这种偏 差.0Ml寻求一种在微控制器j/O总线上 标带化韵方法,使得若干种资源能『f和多 种核心同操作的外部沿备?f_许 RIL'缸l=理器I州止舡坪慧忻谴0,.1 汁使得为P0l}的P(1郎,『?-71朗 MPU?『檗作 在RIS('处理器干【l徽控制器制jJ曲缗 辩仿杖PC体系结构长处的同时.p('件系结 蜘l}1正努力克服,缺点, PC兼容的计算机板和系统供应商正努 力将他们的畜F]与易的PC组件市场相隔 Bus公司为它的计算机扳用 离例如I— 提供了一种叫TOPS(完全OEM程亭支持J 前程序博公司申明尽管PC组件发生改 变,其CPU板的样式不会发生改变,功能 世不舍改变这家公司还提供高缀建议部分 以中止利用终身买卖.如果供需变化会影响 客户,邪么1-Btis公司的工程师们将帮助客 户作一些调整. 鉴于过去的经验,AmproComputer公 司利用其产量和PC芯片供应商就产品周期 保证方面进行协商.该公司又转过来为它的 客户就PC模块提供至少5年的生产周期. 其它的PC弱点在于用户所探求的周边 工作问题.例如,在电话交换机市场上,制 造商通过为高速电话信息系统创建一独立分 开的总线来克服PC的ISA总线瓶颈问题. Mitel公司认为,充分利用这种内部电话系 统总线,我们可以将很少的负载加载在PC 上.相反的话,PC为舟;f加的盛线充当控制 器,如同PBX底板一样 由于PC突破本身限制发展以及计算机 体系结构支持软件简单性,通讯和其它嵌^ 式系统市场必须继续评估它们的何种应用将 被pc所采用.生产费用和软件开发费用的 相对重要性决定了总体的框架但是,由于 两方面都经常不断地推动该框架前进.它有 可能在一定时期内保持灵}舌性. 襄2嵌入式设计的特定X86MPU样倒 嵌人目标供应商 苍片的关键特征现状式X86 处理器 AmX86EMl6位80186和80C88棱心的 1995年初推出16位芯片,计划 主频:20--40MHzMPu,萁特征包括:甜加的存A MD在1996年下半年推出32位的 电压:储器接IZI;非多路复甩的敦据/386或486棱 心 33-5Vf+/一10%)指令总线 i3B6EX,2位356SX棱心及外加的 - ? Imel主颤:16-25MHzDMA遗遭?定时计敦通道?中1994年4月研制成功 电压:275V断控制器,JTAO及其它 32位棱心,l6位外部散据j蕾NS4B 6 主期:MHz路.无萍点部件戚虐搬存籍器支1995年底SXF大量装 运N atiom!持,sxF版本加人LCD和1996年 上半年SXL可用毫压:5Vl+/一10%)PCMC IA控制器.SXL将以低 计捌为33V价格供 虚 486标准单元 SGS一主频:80—120MHz 为定镧的ASIC设计的486核心在1996年第二季度进到客户手 hOmsOn电压:.,. 3,,Vf+/一10%) 一 5l一 PC依X…86代码兼容性而转移 许多针对嵌人式个人计算机的非难都是 与Pc的整体体系壤杓相关的,面与X86处 理器棱岳曲过失无关.螭果是.一碧芯片厂 商都设法以提供不再备Pc蓑窖挂的包装《|口 价格k恒仍保留X86的指令集的产晶采获 取双方面的好处. X86代码兼窖所提供的优势包括使用为 PC所设计的大多敷外部设备及许多软件. 基于DOS和Windows的应用程序在非pC 体系结构中可能无法运行,但是一些工具仍 然可用来开发在其上能运行的代码.为pC 服务的许多实时操作系统,鳙译器和开发工 具在目标系坑中并不需要完垒的与PC兼容 的体系结构,只需要X86代码兼容就可以 了. 一 个运行Micmsoft的DOS和Win. dows操作系坑的与PC兼容的系统可用作嵌 人式的一十解决方案,甚至在没有礅盘驱动 器或者键盘的情况下也是如此.为了髓使 (U ???????? z 个 ????? DOS和Windows上的程序可以在嵌人式 PC上运行.系统开发者将经常地改变基本 人/输出10S)软件.謦改后的BIOS将 鲭出这样一十事实:鄂就是当系统启动时, 一 些PC外部设备(搠如礅盘驱动器和羹盘) 并不存在.为嵌人式系统任务所傲的程序可 以通过同态存储器olidstatememory),诸 如EPROM或者快擦存储器(flashstorage)来 将其导人处理器中. /2 田太多数嵌入式系统墨在 DOS和Wi.dows上开发的 缀魄有龋视??????????????????奄?却????? 丫弓6 MCU允许向模拟有线电视升级 10年来,有线电梗系统供应商So~,' ntific.Aflanta宽带通讯公司认为.这是年来,有线电梗系统供应商宽带通讯公司认 为?这是 Sclentitic-Atlanta公司和傲控制器巨人 Motorola公司已通力台作重新定义和细调有 线电视的发进方法.虚拟通遘是 Scientific-Atlanta公司的s60Ox模报有线盒 里正在使用的最新式的特征.该盒子基于s 位的68HCII(由Motorola的高缓徽控制器 分部制造). 在现存的通道能力上加人新的服务,使 有线电视窥看誊精簪存取请如:体育比赛记 分.天气撰掇交通报告和饭限域的教据. 一 52一 相当吸引太豹,因为用户感觉上他们获得一 系列更好魄嘏务,但却不需要任何驸加的带' 宽. 在8600X终端内部,由Motorla设计鲥 一 十定制的图形芯片和68HCII联|占一起工 作以存取虚拟通遘服务.HCII上运行具有 远程控制或键盘交互的软件.并且和图形显 示器以交谈的方式从网络上取出数据. 1价格t毒的盒子 当韧Scientific—Atlanta公司在开发