[文章]建立vs. 購買– 了解嵌入式設計的總成本
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標題: [文章]建立vs. 購買– 了解嵌入式設計的總成本
時間: Wed Sep 19 21:09:51 2007
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概觀當開發嵌入式裝置時，主要設計關鍵之一，即為決定要建置哪
種技術為系統的主要控制器。除了考慮處理器架構、作業系統功能，
與其他元件之外，亦必須決定要設計或購買現成的部份系統。在設計
並建立客制控制器後，可完整客制化最後的解決方案並決定成本；但
是任何的設計規格變更或疏失，均可能造成冗長又昂貴的延遲成本。
另一方面，使用現成平台將增加銷貨成本(COGS)，並可能為不需要的
功能付出額外價格。然而，現成系統一般均具有較短的使用週期，也
因此也較能縮短產品上市時間。此白皮書將指出開發新控制器的2 個
選擇– 建立或購買– 並討論其技術與金融方面的風險。
客制嵌入式設計– 「建立」方式在開發之前，就必須選擇處理器
技術，主要的系統控制器即如下方所列的5 項。
1.微控制器– 微控制器特別著重於成本方面，並往往具有單一晶
片的整合解決方案，包含I/O 週邊。其所具有的內建晶片記憶體(on-
chip memory) 不多，將有限的空間留以擴充之用。此外，時脈通常僅
有數百kHz，因此在一般情況下無法作為高效能的控制迴圈。
2.微處理器– 微處理器通常具有較高的時脈與外接記憶體介面，
因此效能與可擴充性較無問題。但由於往往沒有內建晶片的類比週邊
，相關運用可能需要複雜的驅動程式開發。此外，如球閘陣列(BGA)
的高密度封裝技術，可能需要更完整的製造過程。此更增加了硬體除
錯的難度。
3.數位訊號處理器(DSP) – DSP 為包含附加指令的特定微處理器
，可最佳化特定數學函式，如乘法與累計。DSP 特別適用於極高運算
量的應用，但使用者往往需要特定知識才能夠利用此軟體功能。
4.特殊應用積體電路(ASIC) – ASIC 晶片是針對特殊應用所設計
，不同於一般的程式設計功能。一般均認知ASIC 為技術性考量的較
高技術，如功率耗用與貨物成本。然而，除了最高數量的產品之外，特
別昂貴的ASIC 開發與製造程序，將決定所有的生產要件。
5.廠房可程式化閘陣列(FPGA) – 在客制ASIC 與現成技術之間，F
PGA 佔據有趣的中央地帶。FPGA 可針對需要高度特製化，但亦具有
為可重設性；因此不需要如ASIC 開發的高建構成本。雖然FPGA 可用
於多種處理應用，但由於大部分的嵌入式軟體工程師較習慣C 的序列
程式設計，仍不熟悉VHDL 程式設計範式(programming paradigm)，因
此複雜的FPGA 設計並不普遍。
在許多案例中，單處理器技術網網無法符合應用的需要。因此，混
合架構在近年來漸趨普及。圖1 即為一種混合架構。即時處理器管理
網路通訊與1 組使用者介面，而FPGA管理介接至I/O 的元件與高速的
控制工作。此混合架構於嵌入式系統設計中漸行普遍。
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