0.75億片。另外，據有關機構預測分析，今年中國大陸市場8位MCU的需求量會增長15%- 20%左右；32位MPU的需求量繼續(xù)以100%的速度增長。

由此可以看出，8位MCU市場已逐步趨向穩(wěn)定，32位MPU代表著嵌入式技術的發(fā)展方向，正在加速發(fā)長。在32位嵌入式微處理器市場上，基于ARM內核的微處理器在市場上處于絕對的領導地位，因此追蹤ARM技術的發(fā)展趨勢顯得尤為重要。

ARM技術的發(fā)展趨勢

高度集成化的SOC趨勢

ARM 公司是一家IP供應商，其核心業(yè)務是IP核以及相關工具的開發(fā)和設計。半導體廠商通過購買ARM公司的IP授權來生產自己的微處理器芯片。由此以來，處理器內核來自ARM公司、各芯片廠商結合自身已有的技術優(yōu)勢以及芯片的市場定位等因數使芯片設計最優(yōu)化，從而產生了一大批高度集成、各據特色的SOC芯片。例如Intel公司的XScale系列集成了LCD控制器、音頻編/解碼器，定位于智能PDA市場；Atmel公司的AT91系列片內集成了大容量 Flash和RAM、高精度A/D轉換器以及大量可編程I/O端口，特別適合于工業(yè)控制領域；Philips公司的LPC2000系列片內集成了128位寬的零等待Flash存儲器以及I2C,&nbspSPI,PWM,UART等傳統(tǒng)接口，極高的性價比使它對傳統(tǒng)的8/16位MCU提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

然而如此眾多的高集成度SOC芯片由于其內核統(tǒng)一于ARM核心，使得軟、硬件平臺的移植變得相當容易；只要掌握了ARM開發(fā)技術的核心，就可以達到“一通白通”的目的，為用戶大大降低了培訓、學習的成本，縮短了產品上市的時間。

高集成度SOC芯片的采用可以帶來一系列好處，諸如減少了外圍器件和PCB面積，提高系統(tǒng)抗干擾能力，縮小產品體積，降低功耗等。

ARM公司的IP核也由ARM7,ARM9發(fā)展到今天的ARM11版本。ARM11囊括了Thumb-2,CoreSight,TrusZone等眾多業(yè)界領先技術，同時由單一的處理器內核向多核發(fā)展，為高端的嵌入式應用提供了強大的處理平臺。

軟核與硬核同步發(fā)展的SOPC技術

隨著亞微米技術的發(fā)展，FPGA芯片密度不斷增加，并以強大的并行計算能力和方便靈活的動態(tài)可重購性，被廣泛地應用于各個領域。但是在復雜算法的實現上， FPGA卻遠沒有32位RISC處理器靈活方便，所以在設計具有復雜算法和控制邏輯的系統(tǒng)時，往往需要RISC和FPGA結合使用，SOPC技術就是在這樣的環(huán)境下誕生的。同時ASIC相對于SOPC由于減少彈性，且逐漸喪失價格優(yōu)勢而放慢了發(fā)展的步伐。

SOPC技術中以Nios和 MicroBlaze為代表的RISC處理器IP核以及用戶以HDL語言開發(fā)的邏輯部件可以最終綜合到一片FPGA芯片中，實現真正的可編程片上系統(tǒng)，此時的嵌入式處理器稱之為“軟處理器”或“軟核”。Altera公司最新推出的NiosII可以嵌入到Altera公司的StratixII, Stratix,Cyclone和HardCopy等系列可編程器件中，用戶可以獲得超過200DMIPS的性能，而只需花費不到35美分的邏輯的資源。用戶可以從三種處理器以及超過60個的IP核中選擇所需要的，設計師可以以此來創(chuàng)建一個最適合他們需求的嵌入式系統(tǒng)。軟核技術提供了極高的靈活性和性價比。

SOPC技術的另一個重要分支是嵌入硬核。集高密度邏輯(FPGA)、存儲器(SRAM)及嵌入式處理器(ARM/& nbspPPC)于單片可編程邏輯器件上，實現了高速度與編程能力的完美結合。Altra公司的EPXA10芯片內部集成了工作頻率可達200MHz的 ARM922T處理器、100萬門可編程邏輯、3MB的內部RAM以及512個可編程I/O管腳，可以通過嵌入各種IP核實現多種標準工業(yè)接口，如 PCI,USB等。軟硬核同步發(fā)展，為用戶提供了更多、更靈活的選擇。

與DSP技術融合

傳統(tǒng)的嵌入式微處理器可以分為微控制器MCU、微處理器MPU和數字信號處理器DSP，然而隨著技術的發(fā)展，它們之間的區(qū)別也變的越來越模糊，并有逐步融合的趨勢?，F在不少的MCU和 MPU具備了DSP的特征，例如采用哈佛結構、增加了乘加運算指令等；同時不少DSP芯片內部也集成了A/D,D/A,定時/計數器和UART等。

這種技術融合趨勢也有兩條不同的技術路線：1.在中低端應用中，在傳統(tǒng)MPU內部集成DSP宏單元以及在指令集中加入DSP功能指令。ARM9E系列處理器采用哈佛結構的同時增加了16位數據乘法和乘加操作指令、雙字數據操作指令、cache預取指令等，可以滿足數字消費品、存貯設備、馬達控制和低端網絡設備對于控制和高密度運算能力的雙重需求。2.高端復雜應用中，向多內核、并行處理的方向發(fā)展。TI公司的開放媒體應用處理器OMAP集成了TI的 TMS320C5XXDSP內核和一個增強了的ARM926-EJS內核以及內部處理器通信機制和音頻、視頻、網絡通信等部件，使之成為一個強大的多媒體移動計算平臺。

開發(fā)和調試手段不斷完善

隨著嵌入式系統(tǒng)的日益復雜化以及開發(fā)周期越來越短，開發(fā)和調試手段也發(fā)生了很大的改變。硬件方面由于QFP和BGA封裝的逐漸普及，使得以探針方式為主的BDM(背景調試模式)力不從心；以邊界掃描接口(JTAG)為基礎的在電路仿真調試手段正在普及，更為先進的的片上實時跟蹤(Trace)技術也已浮出水面。軟件方面，因為軟件規(guī)模不斷擴大，必須采用嵌入式操作系統(tǒng)來管理軟、硬件資源，同時傳統(tǒng)的C語言和匯編語言混合編程的模式也因為引入面向對象思想以及C++和Java語言而發(fā)生了很大改變。面向對象語言更適合大規(guī)模應用和平臺級開發(fā)，代碼復用和移植變得更簡單。

軟件工程師思想融入嵌入式軟件

嵌入式軟件規(guī)模不斷擴大，以往的面向過程的模塊化分析方法已經很難滿足要求?；趯ο蟮慕y(tǒng)一建模語言(UML)可以描述對于實時系統(tǒng)極為關鍵的結構和行為方面，并且已成為有效設計的優(yōu)秀媒介。 Hassan&nbspGonaa提出的并發(fā)對象建模和體系結構設計方法(COMET)以及Bruce&nbspPowel& nbspDouglass等人提出的嵌入式系統(tǒng)的快速面向對象過程(ROPES)都是在吸收了統(tǒng)一建模語言精髓的基礎上，并融合了嵌入式實時系統(tǒng)固有特點發(fā)展而來的基于UML的嵌入式系統(tǒng)建模和分析方法。

嵌入式系統(tǒng)可以歸入電子技術和計算機技術交叉學科的范疇，因此存在著硬件、軟件在設計時的協調和配合問題。傳統(tǒng)的系統(tǒng)級設計雖然在初始階段考慮了軟硬件接口問題，但由于軟硬件分別開發(fā)，各自部分的修改和缺陷很容易導致系統(tǒng)集成時出錯誤。由于設計方法的限制，這些錯誤不但很難定位，而且對它們的修改往往會涉及整個軟件結構和硬件配置的改動，會帶來災難性后果。

為了避免上述問題，軟硬件協同設計的方法應運而生，其典型設計過程如下。首先，采用有限狀態(tài)機(FSM)、統(tǒng)一化規(guī)格語言(CSP)和硬件描述語言(HDL)等方法對系統(tǒng)進行抽象描述，對軟/硬件統(tǒng)一表示，便于功能劃分和綜合；然后，在此基礎上對軟/硬件進行劃分。這種方法的特點是在協同設計、協同測試和協同驗證上，充分考慮軟/硬件的關系，并在設計的每個層次上給予測試驗證，使得盡早發(fā)現和解決問題。國外一些大的半導體廠商已經將這種分析/設計方法逐步運用到實際的芯片開發(fā)設計當中。

國內的現狀和動向

國內的32位嵌入式開發(fā)近兩年來異?；鸨?，基于32位SOC芯片的應用系統(tǒng)能夠大大提高產品的性能和附加值，增強產品的市場力，因此越來越多的工程師開始將目光從8位/16位轉移到32位微處理器上。廣大的應用開發(fā)工程師是國內32位嵌入式開發(fā)向縱深發(fā)展的基礎。華為、大唐、東南大學、清華大學等一批企業(yè)和研究機構購買了ARM公司的IP授權用于自有知識產權SOC芯片的設計，這必將逐步縮小我們同國外先進水平的差距。

由于市場和政策導向，國內的32位嵌入式處理器也呈現出群體突破的態(tài)勢，方舟一號、方舟二號、龍芯等一大批32位嵌入式處理器陸續(xù)問世，但是開發(fā)工具、生產能力等問題還未解決，阻礙了它們的推廣應用。另一方面，在SOPC、軟硬件協同設計等較為前沿的領域我們還處于研究和探索階段，與國外先進水平尚有較大差距。但我們有理由相信，采用國產芯片和操作系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)已不再遙遠。

ks99