单片机(MCU)和PLD,DSP,EDA有什么联系和区别

来源：日期：2021-12-18

单片机和PLD DSP EDA有什么联系和区别

如今，数字时代的核心动力是单片机、DSP、PLD/EDA，它们以各自的特点满足各种需求，推动了信息技术的飞速发展。这里将介绍这三类电子产品，并进行比较分析。

介绍
信息技术发展迅速，其应用已渗透到各个领域和方面。如今，越来越多的电子产品正朝着智能化、小型化和低功耗的方向发展，其中一些还需要实时控制和信号处理。电子系统的复杂性日益增加，迫切需要电子设计技术的相应变革和飞跃。采用纯SSI数字电路设计系统工作量大、灵活性低、系统可靠性差。单片机（MCU）设计系统的广泛应用，克服了纯SSI数字电路系统许多无法克服的困难，是一个里程碑式的飞跃。而DSP以其极强的信号处理功能赢得了广阔的市场，并得到了广泛的应用。近年来，PLD器件发展迅速，尤其是CPLD/FPGA进入深亚微米领域，PLD器件得到广泛应用，以CPLD/FPGA为物质基础的EDA技术诞生了。它具有高度智能化、自动化的电子技术特点，打破了软件和硬件的最后一道屏障，让硬件设计像软件设计一样简单。作为一项创新技术，它正在改变数字系统的设计方法、设计过程和设计理念。 SCM、DSP、PLD/EDA各有特点，满足了他们的各种需求。他们正在从各个层面的各个领域改变世界。它们已成为数字时代的核心驱动力，推动信息技术的快速发展。

下面分别对MCU、DSP、PLD/EDA进行介绍，并进行对比分析。

单片机

单片机是一种集成了CPU、ROM、RAM和I/O端口的微型计算机。它具有强大的接口性能，非常适合工业控制，因此也被称为微控制器（MCU）。它不同于通用处理器。它根据工业测控对象、环境、接口等特点，向增强控制功能，提高工业环境中的可靠性，灵活方便地形成应用计算机系统的接口接口等方向发展。因此，微控制器有其自身的特点。

品种齐全，型号多样

自INTEL推出51系列MCU以来，很多公司对其进行了改进，发展成为增强型51系列，新型MCU不断涌现。比如摩托罗拉、飞利浦IPS就有几十个系列、上百种产品。 CPU从8位、16位、32位到64位，大多采用RISC技术，片上I/O非常丰富，部分单片机集成A/D、“看门狗”、PWM、显示驱动、函数发生器、键盘控制、等等，它们的价格也各不相同，极大地满足了开发商的选择自由。

低电压低功耗

随着超大规模集成电路的发展，NMOS技术单片机被CMOS取代，开始向HMOS过渡。电源电压从5V降低到3V、2V甚至1V，工作电流从mA降低到μA，在便携产品中非常实用。

DSP芯片

DSP 也称为数字信号处理器。顾名思义，DSP主要用于数字信号处理领域，非常适合高密度、重复计算和大容量信号处理。现在已经广泛应用于通讯、手提电脑及手提仪器、雷达、影像、航空、家用电器、医疗设备等领域，普通的手机、数字电视、数码相机都离不开DSP。 DSP用于手机和基站，为移动通信的发展做出重要贡献，将在2.5G和3G中发挥重要作用。可以说DSP已经融入了生活的方方面面。

与一般微处理器相比，DSP有了很大的扩展和增强，主要有：

a) 改进的哈佛结构、多总线技术和流水线结构。将程序与数据存储器分离，使用多条总线，取指令和取数据同时进行，流水线技术，使得速度大大提高。

b) 硬件乘法器和特殊指令。这是区别于一般微处理器的一个重要标志。一般的微处理器都是用软件来实现乘法运算，一条一条执行指令，速度慢。 DSP依靠硬件乘法器在一个周期内完成乘法运算，还具有特殊的信号处理指令，如TM320系列的FIRS、LMS、MACD指令。
EDA技术

当今电子系统的复杂性不断增加，电子产品的更新换代越来越快，传统的设计方法难以适应。随着计算机技术的发展，ECAD在一定程度上减轻了设计人员的工作压力，但其智能化和自动化水平还不尽如人意。于是EDA技术作为一种全新的技术诞生了。它正在改变数字系统和设计方法、设计流程和设计理念。

EDA（Electronic Design AutomaTIon）是电子设计自动化。它使用计算机作为工具。在EDA软件平台上，自动对硬件描述语言HDL中完成的设计文件进行编译、简化、划分、综合。优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至适配编译、逻辑映射和针对特定目标芯片的编程下载。设计者只需用HDL语言完成对系统功能的描述，借助EDA工具即可得到设计结果，并将编译好的代码下载到目标芯片上并在硬件上实现。这里的目标芯片是PLD器件（FPGA/CPLD）。 FPGA/CPLD是EDA技术的物质基础，两者密不可分。可以说，没有PLD器件，EDA技术就变成了无源之水。

EDA技术作为一种现代电子系统开发方法，具有两个特点。

修改软件程序改变硬件

由于FPGA/CPLD可以通过软件编程来重构硬件的结构和工作方式，修改软件程序就相当于改变了硬件，非常有用。软件可采用自顶向下的设计方案，可多人并行工作。近几年IP核产业的兴起，将几个软核结合起来形成一个完整的体系，大大缩短了开发周期和上市时间，有利于在激烈的市场竞争中抢占先机。

高速高可靠性

MCU和DSP都通过指令的串行执行来实现特定的功能，不可避免的低速，FPGA/CPLD可以实现硬件上的并行工作，在实时测控和高速应用中具有广阔的前景；另一方面，FPGA/CPLD器件的功能开发是通过软件实现的，但物理机制与纯硬件电路一样可靠。但是，在强干扰条件下，尤其是强电磁干扰下，MCU和DSP芯片很可能会超出正常工作流程，导致PC跑偏。 EDA 的高可靠性正好克服了它们固有的缺点。

SCM、DSP和FPGA/CPLD各有特点，满足不同的需求，成为数字时代的核心力量。为了充分发挥各自的优势，三者结合形成了新的发展趋势。

MCU与DSP的结合

MCU价格低，能很好地完成通讯和智能控制任务，但信号处理能力较差。 DSP 正好相反。两者结合可以满足既需要智能控制又需要数字信号处理的场合，如手机、无绳网络产品等，有利于减小体积、降低功耗和成本。

DSP与FPGA/CPLD的结合

由于FPGA/CPLD具有串行/并行工作模式、高速和宽口径适用性，DSP和FPGA在一个芯片上的集成可以实现宽带信号处理，大大提高信号处理速度。此外，FPGA可以通过硬件重新配置，功能扩展或性能提升非常容易。总之，单片机、DSP、PLD/EDA极大地推动了信息技术的发展。成为一名工程师，必须掌握从系统设计层面、电路设计层面到物理实现层面的全过程分析设计能力，能够使用新器件、新开发工具，不断更新概念。只有这样才能适应时代的发展。为了把握现在，创造未来！