嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)發(fā)展的特點隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，CPU已經(jīng)變成低成本器件。在可能的情況下，各種機(jī)電設(shè)備已經(jīng)或者正在嵌入CPU構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)。據(jù)Virginia Tech公司報告，嵌入式系統(tǒng)中所使用的CPU數(shù)量已經(jīng)超過通用PC中CPU數(shù)量的30倍。現(xiàn)在系統(tǒng)研究的重點已從通用系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以及從一般性能轉(zhuǎn)向可靠性、可用性、安全性、自主性、可擴(kuò)展性、功能性、靈活性、成本、體積、功耗及可管理性上。

1.1 32位嵌入式處理器比例快速升高InStat/MDR曾預(yù)測在2001～2006年期間，32位向控制器（MCU）的復(fù)合年增長率可達(dá)22.6%。而32位MCU市場在2003年的增長幅度實際已走過30%，在2004年預(yù)計將達(dá)到38%。增長的驅(qū)動因素主要有兩個方面。一方面因為像數(shù)碼相機(jī)、MP3播放機(jī)、PDA、游戲機(jī)和手機(jī)等手持設(shè)備以及各種信息家電等有更高性能要求的多媒體和通信設(shè)備的推出。在這些應(yīng)用中，龐大的多媒體數(shù)據(jù)必然需要更大的存儲空間，目前許多32位微控制器都可以使用SDRAM，因此可極大地降低使用更大容量數(shù)據(jù)存儲器的成本；而8位微控制器一般只能使用成本較高的SRAM作為數(shù)據(jù)在座 器。此外除了處理應(yīng)用控制功能之外，需支持互聯(lián)網(wǎng)接入的應(yīng)用在MCU運行TCP/IP或其它通信協(xié)議的情況下，要求系統(tǒng)建立在RTOS上就必然成為一種現(xiàn)實需求。另外，有越來越多的像電視機(jī)、汽車音響及電子玩具等傳統(tǒng)應(yīng)用也與時俱進(jìn)地提出數(shù)字化和“硬件軟化”的要求，它們對計算性能的要求及存儲器容量的需求都超出絕大多數(shù)8位微控制器能提供的范圍。另一方面由于IT技術(shù)發(fā)展的推動，32位ARM體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種事實上的標(biāo)準(zhǔn)，隨著32位CPU價格的不斷下降和開發(fā)環(huán)境的成熟，促使32位嵌入式處理器日益擠壓原先由8位微控制器主導(dǎo)的應(yīng)用空間。隨著ARM處理器在范圍的流行，32位的RISC嵌入式處理器已經(jīng)開始成為高中端嵌入式應(yīng)用和設(shè)計的主流。8位機(jī)除MCS-51外，其它的8位機(jī)和16位機(jī)都沒有一種能為標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。32位嵌入式處理器一度被認(rèn)為只適用于應(yīng)用場合的看法正在改變。有更多、更復(fù)雜特點和功能需求的便攜式電子設(shè)備正促使嵌入式系統(tǒng)工程師考慮用32位MCU取代8/16位MCU。另外，越來越多的設(shè)計師認(rèn)識到，轉(zhuǎn)用32位架構(gòu)不令能提升性能，還能降低相同成本下的系統(tǒng)功耗和節(jié)約總成本以及縮短產(chǎn)品上市時間。這個轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計師提供了可隨著產(chǎn)品的性能和需求不斷擴(kuò)展而升級的方案。

1．2可供選擇的可編程計算部件方案增多（1）GPP-EP-MCU-DSP-ASP/ASSP-ASIC/SoC嵌入式系統(tǒng)的核心是可編程計算部件，即處理器。這可以有很多種選擇，而且近幾年又增加了一些新的選擇：除過去常用的通用處理器GPP、嵌入式處理器EP、微控制器MCU（Micro-Control Unit）、數(shù)字信號處理器DSP外，目前發(fā)展很快、可以給我們提供新的選擇的還有各種處理器ASP或標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品ASSP。它們都是針對一些特定應(yīng)用而設(shè)計的，如用于HDTV、ADSL等的處理器。（2）PsoC/SoPC/CsoC采用定制SoC有兩大缺點：一是高昂的一次性工程費用（NRE）；二是從產(chǎn)品概念到生產(chǎn)階段需要很長的前置開發(fā)時間。（3）更低功耗現(xiàn)在新推出的MCU的功耗越來越小，很多MCU都有多種工作方式，包括等待、暫停、休眠、空閑、節(jié)電等工作方式。（4）更寬工作電壓范圍擴(kuò)大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是現(xiàn)在新推出的MCU的一個特點。（5）更*的工藝和更小的封裝現(xiàn)在MCU的封裝水平已大大提高，有越來越多的MCU采用了各種帖片封裝形式，以滿足便攜式手持設(shè)備的需要。（6）低噪聲布線技術(shù)在過去一般MCU中，電源與地引腳是安排在芯片封裝的對角上，即左上、右下或右上、左下位置上。這種安排會使電源噪聲對MCU的內(nèi)部電路造成相對zui大干擾。

1.3發(fā)生了哪些變化原來國內(nèi)熟悉8位MCU開發(fā)的工程師大部分出身于電子工程和其他機(jī)電專業(yè)，而非計算機(jī)專業(yè)。隨著嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)在很多方面發(fā)生了很大的變化。在這此與傳統(tǒng)的8位MCU的開發(fā)有著許多明顯的不同：首先是開九牛二虎之力復(fù)雜度大為提高，其次開發(fā)形式、手段和工具也有了很大不同；另外系統(tǒng)越來越多地是建立在RTOS平臺上，使用的開發(fā)程序設(shè)計語言不再是開始效率很低的匯編語言，而越來越多地使用開發(fā)效率很高的語言。C語言已成為主流通用開發(fā)語言。（1）開發(fā)的復(fù)雜度各種多媒體和通信手持設(shè)備、信息家電和復(fù)雜系統(tǒng)都需要更強(qiáng)大的MCU來完成復(fù)雜大數(shù)據(jù)量實時處理。（2）開發(fā)形式、手段和工具隨著開發(fā)對象復(fù)雜度的提高，硬件和軟件設(shè)計比例發(fā)生了很大變化。因為嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性，不可能有一個包打天下的統(tǒng)一的完整解決方案，所以不同的EDA供應(yīng)商推出了各種商用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計環(huán)境。（3）開發(fā)平臺能讓產(chǎn)品可靠和迅速上市是嵌入式系統(tǒng)普通要求。（4）開發(fā)語言在從8/16位MCU向32位轉(zhuǎn)換時，所用軟件開發(fā)語言也發(fā)生了變化。過去大部分8/16位MCU都沒有太多的性能冗余，軟件編寫必須*適合其有限的處理功能，因此軟件開發(fā)大部分用匯編語言編寫。

1.4設(shè)計者面對的新挑戰(zhàn)（1）轉(zhuǎn)變觀念，需要熟悉新的開發(fā)模式嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用不再是過去單一的單片機(jī)應(yīng)用模式，而是越來截止多樣化，這可為用戶提供更多的不同層次的選擇方案。嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)的zui高形式是片上系統(tǒng)SoC，而SoC的核心技術(shù)是重用和組合IP核構(gòu)件。（2）進(jìn)入的技術(shù)門檻提高，需要學(xué)習(xí)全新的RTOS技術(shù)現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)都是建立在RTOS基礎(chǔ)上的。 （3）選擇適合的開發(fā)工具，熟悉新的開發(fā)環(huán)境目前從8位升級到32位的一個zui大障礙就是開發(fā)工具的投入。（4）熟悉硬件/軟件協(xié)同設(shè)計和驗證技術(shù)、設(shè)計管理技術(shù)軟/硬件并行設(shè)計是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的一項關(guān)鍵任務(wù)。在設(shè)計過程中的主要問題，是軟硬件設(shè)計的同步與集成。（5）SoC設(shè)計所面臨的巨大的挑戰(zhàn)SoC已經(jīng)開始成為新一代應(yīng)用電子技術(shù)的核心，這已成為電子技術(shù)的革命標(biāo)志。