ARM+DSP、AVR与C51的比较

　　ARM+DSP与AVR作为现代CPU设计范例，从现代眼光来看，都是非常先进的设计。最重要的是吸取了C51体系所显露出来的问题，在原有系列的基础上，拥有高性能、高速度，甚至是更低的功耗。本论文只针对ARM+DSP、AVR和C51单片机的特点，从不同的侧面进行了比较和阐述。

　　1 单片机的介绍

　　单片微型计算机(Single-Chip Micmprocessor)是微型计算机(Microcomputer，简称微机)的一个重要分支。单片微型计算机简称单片机，特别适用于工业控制领域，因此又称为微控制器(Microcontroller)。它的体积小，质量轻，价格便宜，为学习，应用和开发提供了便利条件。单片机作为控制部分的核心部件，广泛运用于汽车、红外监控设备、各种电子玩具、各类报警装置、各类军工、航空航天产品等等。

　　2 ARM+DSP的优点

　　2.1 ARM单片机的优点与ARM处理器的优点

　　2.2.1采用RISC架构的ARM单片机的优点

　　(1)体积小、低功耗、低成本、高性能;(2)支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼容8位/16位器件;(3)大量使用寄存器，指令执行速度更快;(4)大多数数据操作都在寄存器中完成;(5)寻址方式灵活简单，执行效率高;(6)指令长度固定。

　　2.2.2 ARM处理器的优点

　　ARM是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、价格低、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。目前ARM在手持设备市场占有90%以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。其优点是：(1)高性能、低功耗、低价格;(2)丰富的可选择芯片;(3)广泛的第三方支持;(4)完整的产品线和发展规划。

　　2.2 DSP的优点

　　DSP(digital singnal processor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

　　DSP的优点是可程控，修改方便，稳定性好，可重复性好，抗干扰性能好，0/1电平之间的容限大，实现自适应算法，系统特性随输入信号的改变而改变，功耗小，系统开发快，价格低。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有以下特点：(1)在一个指令周期内完成一次乘法以及一次加法;(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据;(3)片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;(5)快速的中断处理和硬件I/O支持;(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;(7)可以并行执行多个操作;(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

　　3 AVR的优点

　　采用RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。与其它8-Bit MCU相比，AVR 8-Bit MCU最大的特点是：(1)哈佛结构，具备1MIPS/ MHz的高速运行处理能力;(2)超功能精简指令集(RISC)，具有32个通用工作寄存器，克服了如8051MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象;(3)快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适应于使用高级语言进行开发;(4)作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA(单一输出)，作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10 mA～20 mA灌电流的能力;(5)片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠;(6)大部分AVR片上资源丰富：带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等;(7)大部分AVR除了有ISP功能外，还有IAP功能，方便升级或销毁。

　　AVR的优点是：(1)简便易学，费用低廉;(2)高速、低耗、保密;(3)L/O口功能强，具有A/D转换等电路;(4)有功能强大的定时器/计算器及通讯接口。

　　4 C51的优点

　　(1)它从内部硬件到软件有着一套完整的按位操作系统，称作位处理器或者布尔处理器，它的处理对象不是字或字节而是位，这就意味着它不仅能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理;(2)C51单片机还在片内RAM区间特别开辟了一个双重功能的地址区间，其既可作字节处理，也可作位处理，使用起来灵活方便;(3)优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。