ARM技術概貌

ARM技術專題

一  嵌入式系統簡介

    隨著Internet網的廣泛普及應用和各種多媒體設備以及無線網路的發展，嵌入式系統（指帶嵌入式作業系統的32或更高位處理器的系統）的應用也越來越廣泛。它涉及面廣，技術難度較大，目前在國內屬於比較前沿的技術。那麼學習怎樣開發嵌入式系統也成為許多工程人員以及大學培養學生所關注的熱點。

    嵌入式系統是可精簡計算機系統，嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟體硬體可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統，凡是帶有微處理器的專用軟硬體系統都可以稱為嵌入式系統。

    作為系統核心的微處理器又包括三類︰微控制單元(MCU)、數字信號處理器(DSP)、嵌入式微處理器(MPU)。MCU已經應用非常的廣泛，以C51為典型的微控制單元由於受到速度、集成度、匯流排寬度等等原素的影響，在很多場合C51根本不能夠滿足現場要求了，為了實現更為複雜的系統雖然可以用CPU來實現，但是系統的成本、冗餘設備程度、開發難度、功耗等等都隨之增加了。為了解決以上矛盾，ARM處理器執行而生，現下一個很普通的ARM7處理器比一個486還要快，可以掛很多設備並且價格很低，有的晶片價格比高檔的單片機價格還低，但是性能是單片機的近百倍。嵌入式技術目的就是在不適宜用工控機的場合替代PC系統，而對於很多場合，工控機的很多功能都沒有得到用處，而用戶必須要付出成本，嵌入式系統解決了這個問題，兼顧了功能，又節省成本，把不需要的設備裁減掉。

ARM處理器有以下優越之處︰

    1、這種32位處理器的內核被授權給100多家半導體生產商，被全球電子業界廣泛應用，貨源充足，各廠家競爭激烈性價比容易得到保證。

    2、核中自帶了DSP功能，既可以執行算法還可以進行事務處理。

    3、處理速度不斷增加，現下流行的ARM7內核執行速度已經達到100M上下，後續產品據有關報道可高達1G，並且指令集完全兼容，日後軟體硬體容易升級。

    4、功耗極低，由於ARM處理器最初是為了手持設備而設計，所以功耗非產低。

    5、作業系統支援廣泛，為了在某些場合替代PC機（比如PDA,電子書，機頂盒），基於ARM的嵌入式作業系統被業界廣泛關注，目前ARM可以支援各種嵌入式作業系統，包括Ucos,VXWORKS等等。基於以上種種優點ARM處理器很快被業界所接受。

ARM 體系架構

    ARM  (Advanced RISC Machines), 特點:小體積/低功耗/低成本/高性能. 並具有16/32位雙指令系統, ARM公司於1990年成立,主要業務是IP核的提供商,員工400人,去年的產值是600億。

    全球20家著名半導體商中,有18家與ARM公司合作。

    ARM的soc解決方案推展了當今最熱門的終端產品的技術發展。

ARM處理器系列介紹:

    ARM7\ARM9\ARM9E\ARM10\StrongARM(已停產)\Intel XScale. ARM11

    ARM7包括:ARM7TDMI\ARM7TDMI-S\ARM720T\ARM7EJ-S ，該系列提供Thunb16位的壓縮指令集和ICE-JTAG的調試模式，適用於更大規模SOC的設計。

    其中ARM720T內核帶MMU(高速內部緩存)和Cache,可以支援大型的作業系統營運(Linux,Symbian os Windows ce)

    ARM7廣泛應用於,多媒體,嵌入式設備(Internet 設備,網路和調製解調設備),移動電話,PDA等等,今天就到這,下次繼續。

    下面介紹ARM的入門晶片ARM7TDMI內核的S3C44B0X(三星的一款晶片)︰
    S3C44B0X內核是ARM 公司（www.arm.com）的ARM7TDMI，集成了眾多外設，性能價格比極高,零售在50元民眾幣左右, 片內集成:
   2.5V 內核，8K 位元組的Cache/SRAM，主頻高達70MHz,63MIPS
􀁺 外部存儲器控制單元，支援FP/EDO/SDRAM
􀁺 LCD 控制單元，支援256 色STN 液晶，帶專用DMA
􀁺 4 通道DMA，帶有外部請求引腳
􀁺 兩同道異步串口，帶有16 位元組FIFO，支援IrDA1.0
􀁺 IIC、IIS 匯流排控制單元
􀁺 5 個PWM 定時器，一個內部定時器和看門狗定時器
􀁺 71 個通用IO 口
􀁺 電源控制，各種節電模式
􀁺 8 通道ADC
􀁺 實時時鐘
􀁺 內部PLL 時鐘

一般市面上外圍擴展:

􀁺 2M（或4M）位元組16 位數據寬度的線性Flash
􀁺 16M 位元組16 位數據寬度SDRAM
􀁺 支援Nand Flash（如K9F2808，K9F5608）
􀁺 10M TCP/IP 界面
􀁺 USB Device 界面，支援USB1.2 協議
􀁺 USB HOST 界面，支援USB1.1 協議
􀁺 兩路標準RS232 界面
􀁺 IDE 界面、PS/2 界面、LCD 界面、觸摸屏、IIS 和JTAG 界面
􀁺 蜂鳴器、4 個LED、4 個按鍵、7 路ADC 輸入
􀁺 標準5V 電源供電

作業系統主要用:

    uclinux ,uc-os2 等小型作業系統,不支援圖形界面。

    開發時可以用ICE(仿真器),透過JTAG界面進行實時線上仿真,開發編譯環境可用ARM公司的ADS1.2 ，也可以用下載編程器來開發(幾乎不用錢),也是JTAG,但開發環境就不能跑ADS1.2,只能用SDT2.5,開發的速度會很慢。