单片机、FPGA、ARM、DSP各自的特点及应用

1 单片机

1.1 定义

        单片机（Single-Chip Microcomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。

常见的单片机有51单片机、STM32单片机。

1.2 开发基础

• 开发语言：C语言
• 开发软件：keil4，Keil5
• 电路设计软件： Altium Designer、立创EDA

1.3 特点

• 低成本
• 稳定性高
• 开发周期短
• 接口丰富
• 主频低: 51(12/24MHz)、STM32(72MHz)

1.4 主要用途

• 控制
• 低速数据处理
• 应用场景：家电、智能玩具、简单工业控制

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2 DSP

2.1 定义

        数字信号处理器（英文：Digital Signal Processor）是由大规模或超大规模集成电路芯片组成的用来完成数字信号处理任务的处理器。DSP可以快速的实现对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。

2.2 开发基础

• 开发语言：C语言
• 开发软件：CCS

2.3 特点

• 集成硬件乘法器(运算效率高)
• 主频高(20~720MHz)

2.4 主要用途

• 串行类复杂计算
• 应用场景：军工、医疗、工业控制（图像、音频、视频、通信）

 

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3 ARM

3.1 定义

        ARM开发板，即以英国ARM（Advanced RISC Machines）公司的内核芯片作为CPU，同时附加其他外围功能的嵌入式开发板，用以评估内核芯片的功能和研发各科技类企业的产品。 如： Cortex-M系列 、 C ortex-R系列、Cortex-A系列产品。

STM32在运行操作系统时也可看成ARM芯片。

3.2 开发基础

• C语言
• 操作系统：Linux(常用)

3.3 特点

• 基于操作系统开发应用
• 多线程调度
• 接口丰富
• 配置灵活(灵活裁剪内核配置)
• 开发难度大（自行编写驱动）

3.4 主要用途

• 业务量复杂（处理应用较多）
• 数据量大
• 应用场景：手机芯片、视频处理、复杂界面

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4 FPGA

4.1 定义

        FPGA（Field Programmable Gate Array）可编程逻辑门阵列，是一种可完成通用功能的逻辑器件。

4.2 开发基础

• 硬件描述语言(HDL)：Verilog 和VHDL
• 开发工具：Quartus‖、Modsim

4.3 特点

•  直接生成硬件电路
• 硬件并行执行
• 功能强大
• 开发难度大

4.4 主要用途

• 军工领域
• 航天航空
• 芯片前期验证
• 视频处理、通信（5G基站）、人工智能、工业控制、医疗设备

根据项目需要，选择适合的芯片即可！或采用异构的系统架构：DSP+FPGA、单片机+FPGA等！

参考资料：【一期】02 产品开发中单片机、DSP、ARM、FPGA的组合应用_哔哩哔哩_bilibili