以信息化為代表的互聯網時代嵌入式產品，不僅為嵌入式市場展現了美好前景，注入了新的生命；同時也對嵌入式系統技術，特別是軟件技術提出新的挑戰。這主要包括：支持日趨增長的功能密度、靈活的網絡聯接、輕便的移動應用和多媒體的信息處理。
1 嵌入式處理器發展三大發展的趨勢：
（1） 聯網成為必然的趨勢
為適應嵌入式分布處理結構和應用上網需求，面向21世紀的嵌入式處理器要求配備標準的一種或多種網絡通信接口。針對外部聯網要求，嵌入設備必需配有通信接口,相應需要TCP/IP協議軟件支持；由于家用電器相互關聯(如防盜報警、燈光能源控制、影視設備和信息終端交換信息)及實驗現場儀器的協調工作等要求，新一代嵌入式設備還需具備IEEE1394、USB、CAN、 Bluetooth或IrDA通信接口，同時也需要提供相應的通信組網協議軟件和物理層驅動軟件。
（2） 支持小型電子設備實現小尺寸、微功耗和低成本?
為滿足這種特性，要求嵌入式產品設計者相應降低處理器的性能，限制內存容量和復用接口芯片。所以在嵌入式處理器的設計上需要考慮這幾點因素，提供多種芯片電源管理模式來實現微功耗，提高芯片管腳的功能復用。
（3） 提供精巧的多媒體人機界面?
嵌入式設備之所以為億萬用戶樂于接受，重要因素之一是它們與使用者之間的親和力，自然的人機交互界面，如司機操縱高度自動化的汽車主要還是通過習慣的方向盤、腳踏板和操縱桿。人們與信息終端交互要求以GUI屏幕為中心的多媒體界面。手寫文字輸入、語音撥號上網、收發電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。目前一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現漢字寫入、短消息語音發布，但離掌式語言同聲翻譯還有很大距離。
2 SEP4020嵌入式微處理器
2.1 SEP4020嵌入式微處理器概述
應對嵌入式處理器發展的趨勢以及市場對嵌入式微處理器芯片的需求逐漸增加。作為SOC芯片及解決方案的專業提供商， 南京博芯電子技術有限公司日前發布了東芯IV+ SEP4020嵌入式微處理器，該處理器面向交互式終端（Interactive Terminal）類和控制類應用。它集成LCD控制器、MAC接口為一身，內部還嵌入了EMI接口、DMA控制器、多通道定時器、大量的外部中斷。為用戶開發簡化了硬件和軟件設計，提供了豐富的接口。
SEP4020使用0.18um標準CMOS的工藝設計，內嵌ASIX CORE（32位RISC內核，兼容ARM720T，帶8KB指令數據Cache和全功能MMU），采用馮諾依曼結構，SEP4020芯片中集成各種功能包括：
（1）8/16位SRAM/NOR FALSH接口，16位SDRAM接口
（2）硬件NAND FLASH控制器，支持NAND FLASH自啟動
（3）10M/100M自適應以太網MAC，支持RMII接口
（4）64K Byte高速片上SRAM
（5）USB1.1 Device，全速11Mbps
（6）支持I2S音頻接口
（7）支持MMC/SD卡
（8）LCD控制器，支持640*480*16位TFT彩屏和STN黑白、灰度屏
（9）RTC，支持日歷功能/WatchDog，支持后備電池
(10) 10通道TIMER，支持捕獲、外部時鐘驅動和MATCH OUT
(11) 4通道PWM，支持高速GPIO
(12) 4通道UART，均支持紅外
(13) 2通道SSI，支持SPI和Microwire協議
(14) 2通道SmartCard接口，兼容ISO7816協議
(15) 支持多97個GPIO，14個外部中斷
(16) 6通道DMA控制器支持外部DMA傳輸和鏈表傳輸
(17)片上DPLL，支持多種功耗模式，IDLE、SLOW、NORMAL、SLEEP
2.2 SEP4020嵌入式微處理器設計概述
SEP4020是針對交互式終端類應用和控制類的應用。作為交互式終端類的應用(Epos為代表)，交互式終端是一種以信息交流為主要目的,為個性化用戶提供信息處理、存儲和查詢等功能的嵌入式設備。與個人電腦機相比,該設備結構簡單、功能專一、操作簡單。目前,信息交互終端主要應用于銀行、移動通信和視頻會議等領域。其主要要求芯片具備的特點是成本低、提供強大的交互界面、快捷的通訊方式。基于其要求的特點,在SEP4020的設計過程中添加了LCDC控制器模塊。該控制器支持1bpp黑白、2bppSTN灰度、4bppSTN灰度、16bppTFT彩色顯示。支持的分辨率高達800×600。用戶只需要按照液晶屏的設計規范去完成硬件設計，完全不需要添加額外的芯片來支持TFT液晶屏。
同時在SEP4020中還內嵌10M/100M以太網MAC，支持設備與網絡的互聯。用戶只需外接PHY芯片即可完成以太網接口功能的設計，免去了繁瑣的MAC芯片的選型和設計的過程。
根據對控制類應用市場的調查，在SEP4020的設計過程中加入了控制類應用的需求。10通道的定時器設計，完全能夠滿足工業控制過程中的定時中斷和計數的需要。4路的PWM功能設計免去了用戶復用一路PWM的煩惱，保證了系統多功能的擴展，另外PWM還可以工作在高速IO模式和計數器模式。其他的如4通道UART（均支持紅外），2通道SSI（支持SPI和Microwire協議）也為控制類應用提供了常用的功能接口，并能過同時滿足多個同類接口的需要，完全不需要外擴芯片來擴展出多個同類接口。SEP4020多可支持多達97個GPIO，14個外部中斷。能滿足不同層次上控制類應用的需要。
為了降低芯片的功耗，SEP4020采用1.8V內核供電，從根本上降低了芯片的功耗。同時在芯片中還專門設計了芯片電源管理單元（PMC），通過PMC單元可以控制芯片所有模塊時鐘的打開和關閉。用戶可以通過軟件將系統中當前不使用的模塊單元關閉，達到降低功耗的目的。
時鐘與功耗管理模塊（PMC）控制SEP4020不同工作模式之間的切換：SLOW、NORMAL、IDLE和SLEEP。這些工作模式的目的是根據芯片不同應用，通過動態地管理芯片內部各子模塊的時鐘源供給和系統的工作頻率，從而降低芯片的整體功耗。當系統復位以后或當系統關掉PLL不需要高速時鐘運行時，系統進入到SLOW模式。在SLOW模式下，系統中的CPU核和所有的模塊的時鐘源都來自晶振或其分頻時鐘。如果這個時候系統覺得有必要關掉某些模塊，那么就可以通過配置功耗管理模塊內部的寄存器，把相應模塊的時鐘源使能位關掉。如果在某些應用中需要高速時鐘，那么就應該切換到NORMAL模式。在NORMAL模式下，系統中的CPU核和所有模塊的時鐘源都來自PLL。如果CPU核在當前狀態下已經處理完了所有任務，在很長一段時間內都將處于空閑狀態，那么系統應該進入到IDLE模式。在IDLE模式下，只會關閉CPU核的時鐘源，而所有的模塊都保持原狀。如果整個系統都已經處理完所有的事務，并且在很長的一段時間內都將處于空閑狀態，那么系統應該進入到SLEEP模式。在SLEEP模式下，關閉CPU核和所有模塊的時鐘源。圖一給出了SEP4020嵌入式微處理器的結構示意圖。
圖1：SEP4020嵌入式微處理器結構示意圖。
3 SEP4020與其他嵌入式微處理器的比較
綜合以上芯片設計的分析不難發現，SEP4020達到了嵌入式處理器發展的要求，具有一定的前瞻性。可以滿足大部分交互終端類和控制類的嵌入式開發的需要。下面我們將SEP4020跟國內外主流的嵌入式處理器芯片進行對比。對比結果如圖2所示。
圖2：SEP4020與國內外主流嵌入式處理器對比結果。
4 結束語
SEP4020憑借其控制功能和交互顯示的強大能力，已經在多個領域得到了初步的應用。基于SEP4020的一整套基于B/S架構和“家加E”平臺的“ePOS－易支付”系統解決方案，以其低成本、高安全性、高易用性、易擴展、易維護、功能多樣化、行業適應性廣等特點，贏得了銀行和終端制造商的一致認可，而且有望成為下一波銀行卡支付普及浪潮的主力軍。同時基于SEP4020的機器人控制平臺以及機器人教育平臺也受到了客戶的一致好評，充分體現了SEP4020的控制能力和豐富的外圍接口。