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1、ARM 嵌入式系統(tǒng)第1章嵌入式系統(tǒng)概述.學(xué)好ARM就有時(shí)機(jī)!.ARMAdvanced RISC Machines ARM微處置器的運(yùn)用領(lǐng)域ARM微處置器的特點(diǎn)ARM微處置器系列ARM微處置器的體系構(gòu)造ARM微處置器的運(yùn)用選型ARM微處置器概述 .IPIntellectual Property知識(shí)產(chǎn)權(quán)。硅知識(shí)產(chǎn)權(quán)核是用于ASIC、ASSP、PLD等當(dāng)中,并且是預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路功能模塊。IP核分為軟核、硬核和固核 Fabless (無(wú)消費(fèi)線RISC Reduced Instruction Set Computer精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)ARM:RISC處置器IP核FablessARMAdvanced RI

2、SC Machines.ARM微處置器的運(yùn)用領(lǐng)域無(wú)線通訊領(lǐng)域:手機(jī)、PDA消費(fèi)類電子產(chǎn)品:數(shù)字媒體播放器、游戲機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用:語(yǔ)音及視頻處置、數(shù)字機(jī)頂盒、VoIP成像和平安產(chǎn)品:數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、SIM智能卡工業(yè)控制與儀器儀表:其他領(lǐng)域.ARM Powered ProductsLexmark Z52 Color JetprinterSamsung ML5100AJVC Pixstar GC-X1HP Jornado 820Psion Revo PlusHP CapShareSony MZ-R90 MiniDiscNokia 8810Nokia MediamasterNintendoGameboyA

3、dvanceEricssonR380Alba BushInternet TV3Com10/100 PCI NICIomega HipZipDiamond Multimedia Rio 600.ARM微處置器的特點(diǎn)體積小、低功耗、低本錢、高性能支持Thumb16位/ARM32位雙指令集大量運(yùn)用存放器,指令執(zhí)行速度更快大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在存放器中完成尋址方式靈敏簡(jiǎn)單,執(zhí)行效率高指令長(zhǎng)度固定 .ARM7ARM9ARM9EARM10EARM11SecurCoreIntel的StrongARM、Xscale目前仍在不斷開(kāi)展ARM微處置器系列.特點(diǎn):低功耗嵌入式ICERT邏輯0.9MIPS/MHz的3級(jí)流水

4、線構(gòu)造32位ARM指令集和16位的Thumb指令集主頻最高可達(dá)130MHzARM7系列微處置器(1)ICE:In Circuit Emulation,在電路仿真MIPS:Million Instruction Per Second每秒百萬(wàn)條指令.ARM7系列微處置器(2)類型:ARM7TDMIARM7TDMI-SARM720TARM7EJTDMI的根本含義為:T:支持16位緊縮指令集ThumbD:支持片上DebugM: 內(nèi)嵌硬件乘法器MultiplierI:嵌入式ICE,支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn).ARM7系列微處置器(3)典型芯片:ATMEL:AT91M40800/55800ASamsung:S3

5、C44B0/4510BST:STR710 x .特點(diǎn):1.1MIPS/MHz的哈佛構(gòu)造,5級(jí)流水線32位ARM指令集和16位Thumb指令集支持32位的高速AMBA總線接口全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處置才干MMU:Memory Management UnitARM9系列微處置器(1).類型:ARM920TARM922TARM940TARM9系列微處置器2.典型芯片:ATMEL:AT91RM9200ARM920TSamsung:S3C2410ARM920TTI:OMAP591

6、0ARM925 + C55xDaVinciARM926EJ-S + C64xARM9系列微處置器3. ARM9E系列微處置器為可綜合處置器,運(yùn)用單一的處置器內(nèi)核提供了微控制器、DSP、Java運(yùn)用系統(tǒng)的處理方案,極大的減少了芯片的面積和系統(tǒng)的復(fù)雜程度。ARM9E系列微處置器提供了加強(qiáng)的DSP處置才干,很適宜于那些需求同時(shí)運(yùn)用DSP和微控制器的運(yùn)用場(chǎng)所。 ARM9E系列微處置器的主要特點(diǎn)如下:支持DSP指令集,適宜于需求高速數(shù)字信號(hào)處置的場(chǎng)所。5級(jí)流水線,指令執(zhí)行效率更高。支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。支持32位的高速AMBA總線接口。支持VFP9浮點(diǎn)處置協(xié)處置器。全性能的MM

7、U,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。MPU支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處置才干。主頻最高可達(dá)300MIPS。 ARM9系列微處置器主要運(yùn)用于下一代無(wú)線設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。 ARM9E系列微處置器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三種類型,以適用于不同的運(yùn)用場(chǎng)所。 ARM9E系列微處置器. ARM10E系列微處置器具有高性能、低功耗的特點(diǎn),由于采用了新的體系構(gòu)造,與同等的ARM9器件相比較,在同樣的時(shí)鐘頻率下,性能提高了近50,同時(shí)

8、,ARM10E系列微處置器采用了兩種先進(jìn)的節(jié)能方式,使其功耗極低。 ARM10E系列微處置器的主要特點(diǎn)如下:支持DSP指令集,適宜于需求高速數(shù)字信號(hào)處置的場(chǎng)所。6級(jí)整數(shù)流水線,指令執(zhí)行效率更高。支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。支持64位的高速AMBA總線接口。支持VFP10浮點(diǎn)處置協(xié)處置器。全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處置才干主頻最高可達(dá)400MIPS。內(nèi)嵌并行讀/寫操作部件。 ARM10E系列微處置器主要運(yùn)用于下一代無(wú)線設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)控制

9、、通訊和信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。 ARM10E系列微處置器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三種類型,以適用于不同的運(yùn)用場(chǎng)所。 ARM10E系列微處置器. ARM公司在2003年4月29日宣布了其下一代ARM架構(gòu)的CPUARM11又名Jaguar,基于ARM11的微處置器具有更強(qiáng)的性能,尤其是多媒體處置才干。 ARM11微處置器采用0.13微米工藝,低端產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)在350MHz500MHz,高端產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)在533750MHz,假設(shè)將加工工藝減小到0.10微米,那么芯片速度將達(dá)1GHz。 目前的ARM7和ARM9內(nèi)核的芯片最大速度只能到400MHz。目前最快的嵌入式處置器為Int

10、el的Xscale,最高主頻為500MHz。 ARM11E系列微處置器. SecurCore系列微處置器專為平安需求而設(shè)計(jì),提供了完善的32位RISC技術(shù)的平安處理方案,因此,SecurCore系列微處置器除了具有ARM體系構(gòu)造的低功耗、高性能的特點(diǎn)外,還具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),即提供了對(duì)平安處理方案的支持。 SecurCore系列微處置器除了具有ARM體系構(gòu)造各種主要特點(diǎn)外,還在系統(tǒng)平安方面具有如下的特點(diǎn):帶有靈敏的維護(hù)單元,以確保操作系統(tǒng)和運(yùn)用數(shù)據(jù)的平安。采用軟內(nèi)核技術(shù),防止外部對(duì)其進(jìn)展掃描探測(cè)??杉捎脩舯救说钠桨蔡匦院推渌麉f(xié)處置器。 SecurCore系列微處置器主要運(yùn)用于一些對(duì)平安性要求較

11、高的運(yùn)用產(chǎn)品及運(yùn)用系統(tǒng),如電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子銀行業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)證系統(tǒng)等領(lǐng)域。 SecurCore系列微處置器包含SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200和SecurCore SC210四種類型,以適用于不同的運(yùn)用場(chǎng)所。SecurCore系列微處置器.Intel公司推出的面向無(wú)線挪動(dòng)終端開(kāi)發(fā)的體系構(gòu)造“ Personal Internet Client Architecture (PCA) 是一個(gè)開(kāi)放的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)運(yùn)用平臺(tái),它以XSCALE系列嵌入式處置器為中心,支持Linux、WinCENET和VxWorks等操作系統(tǒng),是一個(gè)理想的

12、面向無(wú)線互連的運(yùn)用平臺(tái)。 Xscale 處置器是基于ARMv5TE體系構(gòu)造的處理方案,是一款全性能、高性價(jià)比、低功耗的處置器。它支持DSP指令集,已運(yùn)用在數(shù)字挪動(dòng)、個(gè)人數(shù)字助理和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等場(chǎng)所。Xscale 處置器是Intel目前主要推行的一款A(yù)RM微處置器。典型芯片:PXA250/255/270/272Intel的StrongARM、Xscale系列微處置器.RISC體系構(gòu)造特點(diǎn):在進(jìn)展指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),只選擇運(yùn)用頻率很高的指令,在此根底上添加少量能有效支持操作系統(tǒng)和高級(jí)言語(yǔ)實(shí)現(xiàn)以及其他功能的指令,使指令條數(shù)大大減少采用固定長(zhǎng)度的指令格式,指令歸整、簡(jiǎn)單、根本尋址方式有23種運(yùn)用單周期指令,便

13、于流水線操作執(zhí)行大量運(yùn)用存放器,數(shù)據(jù)處置指令只對(duì)存放器進(jìn)展操作,只需加載/存儲(chǔ)指令可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器,以提高指令的執(zhí)行效率為提高指令執(zhí)行速度,大部分指令直接采用硬件電路實(shí)現(xiàn),少量采用微碼實(shí)現(xiàn) ARM微處置器的體系構(gòu)造1.ARM體系構(gòu)造還采用了一些特別的技術(shù),在保證高性能的前提下盡量減少芯片的面積,并降低功耗。大多數(shù)的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果斷定能否被執(zhí)行,從而提高指令的執(zhí)行效率可用加載/存儲(chǔ)指令批量傳輸數(shù)據(jù),以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率可在一條數(shù)據(jù)處置指令中同時(shí)完成邏輯處置和移位處置在循環(huán)處置中運(yùn)用地址的自動(dòng)增減來(lái)提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率 ARM微處置器的體系構(gòu)造2.ARM微處置器內(nèi)核的選擇運(yùn)轉(zhuǎn)Windows CE

14、、Linux ARM720T以上帶有MMUARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Xscale 運(yùn)轉(zhuǎn)uCLinux、RTLinux、uC/OSII ARM7TDMIARM微處置器的運(yùn)用選型.系統(tǒng)的任務(wù)頻率 片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量 片內(nèi)外圍電路 USARTUART/SCI、IIC、SPI、USBHOST/DEVICE)、IrDA、EthernetMAC、IIS/AC97、LCD、Keypad、RTC、ADC、DAC、DSP協(xié)處置器等消費(fèi)商的選擇ARM微處置器的運(yùn)用選型.ARM運(yùn)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具CodeWarrior for ARM Developer SuiteADS) Editor|Compiler|Linker|DebuggerARM Multi-ICEIn

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