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ARM公司自1990年正式成立以來，在32位RISC（Reduced Instruction Set Computer）CPU開發領域不斷取得突破，其架構已經從V3發展到V6。由於ARM公司自成立以來，直以IP（Intelligence Property）提供者的身分向各大半導體制造商出售智慧產權，而自己從不介入晶片的生產銷售，加上其設計的芯核具有功耗低、成本低等顯著優點，因此獲得眾多的半導體廠家和整機廠商的大力支援，在32位嵌入式應用領域獲得了巨大的成功，目前已經佔有75%以上32位RISC嵌入式產品市場。在低功耗、低成本的嵌入式應用領域確立了市場領導地位。現下設計、生產ARM晶片的國際大公司已經超過50多家，國中興通訊和華為通訊等公司已經購買ARM公司芯核用於通訊專用晶片的設計。

目前非常流行的ARM芯核有ARM7TDMI，StrongARM，ARM720T，ARM9TDMI，ARM922T，ARM940T，RM946T，ARM966T，ARM10TDMI等。自V5以且，ARM公司提供Piccolo DSP的芯核給晶片設計得，用於設計ARMDSP的SOC（System On Chip）架構晶片。此外，ARM晶片還獲得了許多實時作業系統（Real Time Operating System）供應商的支援，比較知名的有︰Windows CE、Linux、pSOS、VxWorks、Nucleus、EPOC、uCOS、BeOS等。

隨著國內嵌入式應用領域的發展，ARM晶片必然會獲得廣泛的重視和應用。但是，由於ARM晶片有多達十幾種的芯核架構，70多晶片生產廠家，以及千變萬化的內部功能配置組合，給開發人員在選擇方案時帶來一定的困難。所以，對ARM晶片做一對比研究是十分必要的。

1 ARM晶片選擇的一般原則

從應用的角度，對在選擇ARM晶片時所應考慮的主要困素做一詳細的說明。

1.1 ARM芯核

如果希望使用WinCE或Linux等作業系統以減少軟體開發時間，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU（memory management unit）功能的ARM晶片，ARM720T、Stron-gARM、ARM920T、ARM922T、ARM946T都帶有MMU功能。而ARM7TDMI沒有MMU，不支援Windows CE和大部分的Linux，但目前有uCLinux等少數幾種Linux不需要MMU的支援。

1.2 系統時鐘控制單元

系統時鐘決定了ARM晶片的處理速度。ARM7的處理速度為0.9MIPS/MHz，常見的ARM7晶片系統主時鐘為20MHz-133MHz，ARM9的處理速度為1.1MIPS/MHz，常見的ARM9的系統主時鐘為100MHz-233MHz，ARM10最高可以達到700MHz。不同晶片對時鐘的處理不同，有的晶片只有一個主時鐘頻率，這樣的晶片可能不能同時顧及UART和音頻時鐘準確性，如Cirrus Logic的EP7312等；有的晶片內部時鐘控制單元可以分別為CPU核和USB、UART、DSP、音頻等功能部件提供同頻率的時鐘，如PHILIPS公司SAA7750等晶片。

1.3 內部存儲器容量

在不需要大容量存儲器時，可以考慮選用有內置存儲器的ARM晶片。見表1。

表1 內置存儲器的ARM晶片

1.4 USB界面

許多ARM晶片內置有USB控制單元，有些晶片甚至同時有USB Host和USB Slave控制單元。見表2。

表2 內置USB控制單元的ARM晶片

1.5 GPIO數量

在某些晶片供應商提供的說明書中，往往申明的是最大可能的GPIO數量，但是有許多引腳是和位址線、數據線、串口線等引腳複用的。這樣在系統設計時需要計算實際可以使用的GPIO數量。

1.6 中斷控制單元

ARM內核只提供快速中斷（FIQ）和標準中斷（IRQ）兩個中斷向量。但各個半導體廠家在設計晶片時加入了自己同的中斷控制單元，以便支援諸如串行口、外部中斷、時鐘斷等硬體中斷。外部中斷控制是選擇晶片必須考慮的重要原素，合理的外部中斷設計可以很大程度的減少任務調度工作量。例如PHILIPS公司的SAA7750，所有GPIO都可以設定成FIQ或IRQ，並且可以選擇升沿、下降沿、高電平、低電平四種中斷模式。這使得紅外線遙控接收、指輪盤和鍵盤等任務都可以作為背景程式營運。而Cirrus Logic公司的EP7312晶片，只有4個外部中斷源，並且 每個中斷源都只能是低電平或才高電平中斷，樣在用於接收紅外線信號的場合時，就必須用查詢模式，會浪費大量CPU時間。

1.7 IIS（Integrate Interface of Sound）界面

即集成音頻界面。如果設計者頻應用產品，IIS匯流排界面是必需的。

1.8 nWAIT信號

外部匯流排速度控制信號。不是每個ARM晶片都提供這個信號引腳，利用這個信號與廉價的GAL晶片就可以實現與符合PCMCIA標準的WLAN卡和Bluetooth卡的界面，而不需要外加高成本的PCMCIA專用控制晶片。另外，當需要擴展外部DSP協處理器時，此信號也是必需的。

1.9 RTC（Real Time Clock）

很多ARM晶片都提供實時時鐘功能，但模式不同。如Cirrus Logic公司的EP7312的RTC只是一個32位計數器，需要透過軟體計算出年月日時分秒；而SAA7750和S3C2410等晶片的RTC直接提供年月日時分秒格式。

1.10 LCD控制單元

有些ARM晶片內置LCD控制單元，有的甚至內置64K彩色TFT LCD控制單元。在設計PDA和手持式顯示記錄設備時，選用內置LCD控制單元的ARM晶片如S1C2410較為適宜。

1.11 PWM輸出

有些ARM晶片有2～8路PWM輸出，可以用於電機控制或語音輸出等場合。

1.12 ADC和DAC

有些ARM晶片內置2～8通道8～12位通用ADC，可以用於電池檢測、觸摸屏和溫度監測等。PHILIPS的SAA7750更是內置了一個16位身歷聲音頻ADC和DAC，並且帶耳機驅動。

1.13 擴展匯流排

大部分ARM晶片具有外部SDRAM和SRAM擴展界面，不同的ARM晶片可以擴展的晶片數量即片選線數量不同，外部數據匯流排有8位、16位或32位。某些特殊應用ARM晶片如德國Micronas的PUC3030A沒有外部擴展功能。

1.14 UART和IrDA

幾乎所有的ARM晶片都具有1～2個UART界面，可以用於和PC機通訊或用Angel進行調試。一般的ARM晶片通訊波特率為115，200bps，少數專為藍牙技術應用設計的ARM晶片的UART通訊波特率可以達到920Kbps，如Linkup公司L7205。

1.15 DSP協處理器，見表3。

表3 ARM+DSP架構的ARM晶片

1.16 內置FPGA

有些ARM晶片內置有FPGA，適合於通訊等領域。見表4。

表4 ARM+FPGA架構的ARM晶片

1.17 時鐘計數器和看門狗

一般ARM晶片都具有2～4個16位或32位時鐘計數器和一個看門狗計數器。

1.18 電源管理功能

ARM晶片的耗電量與工作頻率成正比，一般ARM晶片都有低功耗模式、睡眠模式和關閉模式。

1.19 DMA控制單元

有些ARM晶片內部集成有DMA（Direct Memory Access），可以和硬碟等外部設備高速交換數據，同時減少數據交換時對CPU資源的佔用。

另外，還可以選擇的內部功能部件有︰HDLC，SDLC，CD-ROM Decoder,Ethernet MAC,VGA controller，DC-DC。可以選擇的內置界面有︰IIC，SPDIF，CAN，SPI，PCI，PCMCIA。

最後需說明的是封裝問題。ARM晶片現下主要的封裝有QFP、TQFP、PQFP、LQFP、BGA、LBGA等形式，BGA封裝具有晶片面積小的特點，可以減少PCB板的面積，但是需要專用的焊接設備，無法手工焊接。另外一般BGA封裝的ARM晶片無法用雙面板完成PCB布線，需要多層PCB板布線。

2 多芯核架構ARM晶片的選擇

為了增強多任務處理能力、數學運算能力、多媒體以及網路處理能力，某些供應商提供的ARM晶片內置多個芯核，目前常見的ARM+DSP，ARM+FPGA，ARM+ARM等架構。

2.1 多ARM芯核

為了增強多任務處理能力和多媒體處理能力，某些ARM晶片內置多個ARM芯核。例如Portal player公司的PP5002內部集成了兩個ARM7TDMI芯核，可以應用於便攜式MP3播放器的編碼器或解碼器。從科勝訊公司（Conexant）分離出雲的專門致力於高速通訊晶片設計生產的MinSpeed公司就在其多款高速通訊晶片中集成了2～4個ARM7TDMI內核。

2.2 ARM芯核+DSP芯核

為了增強數學運算功能和多媒體處理功能，許多供應商在其ARM晶片內增加了DSP協處理器。通常加入的DSP苡核有ARM公司的Piccolo DSP芯核、OAK公司16位定點DSP芯核、TI的TMS320C5000系列DSP芯核、Motorola的56K DSP芯核等。見表3。

2.3 ARM芯核+FPGA

為了提升系統硬體的線上升級能力，某些公司在ARM晶片內部集成了FPGA。見表4。

3 主要ARM晶片供應商

目前可以提供ARM晶片的著名歐美半導體公司有︰英特爾、德洲儀器、三星半導體、摩托羅拉、飛利浦半導體、意法半導體、億恆半導體、科勝訊、ADI公司、安捷倫、高通公司、Atmel、Intersil、Alcatel、Altera、Cirrus Logic、Linkup、Parthus、LSI Logic、Micronas,Silicon Wave、Virata、Portalplayerinc.、NetSilicon，Parthus。見表5。日本的許多著名半導體公司或東芝、三菱半導體、愛普生、富士通半導體、松下半導體等公司較早期都大力投入開了自主的32位CPU架構，但現下都轉向購買ARM公司的芯核進行新產品設計。由於它們購買ARM版權較晚，現下還沒有可銷售的ARM晶片，而OKI、NEC、AKM、OAK、Sharp、Sanyo、Sony、Rohm等日本半導體公司目前都已經已經指生產了ARM晶片。韓國的現代半導體公司也生產提供ARM晶片。另外 ，國外也很多設備製造商採用ARM公司芯核設計自己的專用晶片，如美國的IBM、3COM和新加坡的創新科技等。我國台灣地區可以提供ARM晶片的公司台積電、台聯電、華幫電子等。其它已購買ARM芯核，正在設計自主版板權專用晶片的大陸公司會為通訊中興通訊等。

表5 主要ARM晶片供應商及其代表性產品和主要應用領域

4 選擇方案舉例

表6列舉的最佳方案僅供參考，由於SOC積體電路的發展非常迅速，今天的最佳方案到明天就可以不是最佳的了。因此任何時候在選擇方案時，都應廣泛搜尋一下主要的ARM晶片供應商，以找出最適合晶片。

表6 最佳應用方案推薦