?
隨著ARM處理器的流行,為了使更多工程師了解ARM傅立葉撰寫了系列開發(fā)文章,主要解決什么是ARM,ARM在產(chǎn)品項(xiàng)目中的開發(fā)流程,LINUX,WINCE,VXWORKS等操作系統(tǒng)在ARM處理器上的應(yīng)用等內(nèi)容。希望對初學(xué)者有所幫助。
1.嵌入式系統(tǒng)概述
應(yīng)該肯定地講我們每一位都已經(jīng)使用過嵌入式系統(tǒng)有關(guān)的產(chǎn)品,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)深入到我們生活的每一個(gè)角落。他所涉及的領(lǐng)域廣泛到我們的想象力能及的任何地方。嵌入式系統(tǒng)是相對桌面系統(tǒng)來講的,凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。作為系統(tǒng)核心的微處理器又包括三類:微控制器(MCU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、嵌入式微處理器(MPU)。嵌入式比較準(zhǔn)確一個(gè)定義如下:系統(tǒng)以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
?
嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用和組成
嵌入式系統(tǒng)就是可精簡計(jì)算機(jī)系統(tǒng),現(xiàn)在一個(gè)ARM7的處理器比一個(gè)486還要快,可以掛很多設(shè)備并且價(jià)格很低。嵌入式技術(shù)目的就是在不適宜用工控機(jī)的場合替代Pc系統(tǒng),而對于很多場合工控機(jī)的很多功能沒有用處而用戶必須要付出成本,嵌入式系統(tǒng)解決了這個(gè)問題,兼顧功能而又節(jié)省成本把不需要的設(shè)備裁減掉。 嵌入式系統(tǒng)無處不在,他的核心是處理器。包括單片機(jī)也是嵌入式處理器的一種,在實(shí)際應(yīng)用中不同等級(jí)的處理器應(yīng)用方向也不同。
嵌入式微處理器的應(yīng)用對比表:
為什么要用位處理器?隨著電子設(shè)備日新月異的發(fā)展,電子設(shè)備功能越來越完備,無論軍品、工業(yè)品還是民品設(shè)計(jì)理念都越來越人性化。很簡單的講,您家里空調(diào)、電視、DVD每樣設(shè)備都單獨(dú)使用一臺(tái)遙控器,我們是否能夠把他們幾合一呢?豈不是更加方便?管理這么一堆設(shè)備從軟件上來講肯定是復(fù)雜的多了,從硬件方面當(dāng)然也需要功能更加強(qiáng)大、功耗極低、價(jià)格更廉價(jià)的處理器來支持,32位的ARM處理器能夠輕松完成以上需求。在您所涉及的產(chǎn)品領(lǐng)域中肯定還有更多的類似需要強(qiáng)大軟件硬件支持的改進(jìn)項(xiàng)目。隨著社會(huì)的進(jìn)步人們的生活需要更加智能化的產(chǎn)品,32位處理器必然會(huì)進(jìn)入到我們的生活。各種不同位數(shù)的嵌入式處理器的應(yīng)用層面也有很明顯的區(qū)別,越高位的嵌入式系統(tǒng)微處理器數(shù)據(jù)處理的運(yùn)算性能和及其產(chǎn)品附加價(jià)值也就越高。
繼產(chǎn)業(yè)之后,嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域顯然已經(jīng)成為另一種科學(xué),也由于網(wǎng)絡(luò)與通訊的高速進(jìn)步,帶動(dòng)了信息家電,信息工業(yè)的潮流,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為不可或缺的生活必需品。他的發(fā)展方向?qū)⑹枪δ茉絹碓綇?qiáng)大,綜合數(shù)字處理能力、管理能力、控制能力、通訊能力為一體的系統(tǒng)。概括總結(jié)為高性能、高集成度的系統(tǒng)將是嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向。
什么是ARM? 32位嵌入式處理器中有ARMM-COREARM(Advanced RISC Machines)是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè),設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域,比如嵌入控制、消費(fèi)/教育類多媒體、DSP和移動(dòng)式應(yīng)用等。ARM將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商,每個(gè)廠商得到的都是一套獨(dú)一無二的ARM相關(guān)技術(shù)及服務(wù)。利用這種合伙關(guān)系,ARM很快成為許多全球性RISC標(biāo)準(zhǔn)的締造者。在嵌入式處理器領(lǐng)域中取得了霸主地位,目前有100多家公司與ARM簽訂了硬件技術(shù)使用許可協(xié)議,其中包括Intel、IBM、LG半導(dǎo)體、NEC、SONY、菲利浦和國民半導(dǎo)體這樣的大公司。至于軟件系統(tǒng)的合伙人,則包括微軟、升陽和MRI等一系列知名公司。
2、ARM嵌入式系統(tǒng)
ARM公司并不生產(chǎn)芯片,他向芯片制造商提供知識(shí)產(chǎn)權(quán),優(yōu)異的體系結(jié)構(gòu)和開放的平臺(tái),使ARM處理器應(yīng)用非常廣泛,各大公司都同時(shí)投入大量的人力研究ARM內(nèi)核的處理器,這不同于CPU幾乎由2家公司壟斷生產(chǎn),ARM處理器的選擇范圍非常寬廣,同內(nèi)核可以選擇任意一家廠商的芯片。由于多家的支持努力,基于ARM內(nèi)核的處理器芯片外設(shè)非常豐富,這個(gè)用戶帶來了極大的方便,很多情況都可以一個(gè)芯片就可以完成全部的資源需求。嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE可支持多種嵌入式處理器,但基于Windows CE的Pocket PC操作系統(tǒng)只支持ARM處理器。微軟在對SH3、MIPS、ARM等嵌入式處理器做了評估后認(rèn)為,ARM是一種性價(jià)比較好的選擇。由于目前ARM在手持設(shè)備市場占有90%以上的份額,只支持ARM,可以有效地縮短應(yīng)用程序開發(fā)與測試的時(shí)間,也降低了研發(fā)費(fèi)用。由于ARM開放其處理器授權(quán),因此,用戶在市場上可以在多家整機(jī)廠商中進(jìn)行選擇,從而保證了這一市場的競爭性。
ARM處理器的優(yōu)點(diǎn),ARM處理器本身是位設(shè)計(jì),但也配備16位指令集。一般來講存儲(chǔ)器比等價(jià)位代碼節(jié)省達(dá)%,然而保留了32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢。 ARM的Jazelle技術(shù)使Java加速得到比基于軟件的Java虛擬機(jī)(JVM)高得多的性能,和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。 CPU功能上增加DSP指令集提供增強(qiáng)的16位和32位算術(shù)運(yùn)算能力,提高了性能和靈活性。ARM內(nèi)核最初是位手持通訊設(shè)備設(shè)計(jì)的,所以他的功耗非常低。
3、ARM產(chǎn)品介紹
ARM提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案。由于所有產(chǎn)品均采用一個(gè)通用的軟件體系,所以相同的軟件可在所有產(chǎn)品中運(yùn)行(理論上如此)。典型的產(chǎn)品如下。
CPU內(nèi)核
ARM7:小型、快速、低能耗、集成式RISC內(nèi)核,用于移動(dòng)通信。
ARM7TDMI(Thumb):這是公司授權(quán)用戶最多的一項(xiàng)產(chǎn)品,將ARM7指令集同Thumb擴(kuò)展組合在一起,以減少內(nèi)存容量和系統(tǒng)成本。同時(shí),它還利用嵌入式ICE調(diào)試技術(shù)來簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì),并用一個(gè)DSP增強(qiáng)擴(kuò)展來改進(jìn)性能。該產(chǎn)品的典型用途是數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅(qū)動(dòng)器。
ARM710系列,包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低價(jià)、低能耗、封裝式常規(guī)系統(tǒng)微型處理器,配有高速緩存(Cache)、內(nèi)存管理、寫緩沖和JTAG。廣泛應(yīng)用于手持式計(jì)算、數(shù)據(jù)通信和消費(fèi)類多媒體。
ARM7優(yōu)化用于對價(jià)位和功耗敏感的消費(fèi)應(yīng)用的低功耗32位核,非常低的功耗;三段流水線和馮·諾依曼結(jié)構(gòu),提供0.9MIPS/MHz。
ARM9TDMI:采用5階段管道化ARM9內(nèi)核,同時(shí)配備Thumb擴(kuò)展、調(diào)試和Harvard總線。在生產(chǎn)工藝相同的情況下,性能可達(dá)ARM7TDMI的兩倍之多。常用于連網(wǎng)和頂置盒。
ARM940T系列低價(jià)、低能耗、高性能系統(tǒng)微處理器,配有、內(nèi)存管理和寫緩沖。應(yīng)用于高級(jí)引擎管理、保安系統(tǒng)、頂置盒、便攜計(jì)算機(jī)和高檔打印機(jī)。StrongARM:性能很高、同時(shí)滿足常規(guī)應(yīng)用需要的一種微處理器技術(shù),與DEC聯(lián)合研制,后來授權(quán)給Intel。SA110處理器、SA1100 PDA系統(tǒng)芯片和SA1500多媒體處理器芯片均采用了這一技術(shù)。
ARM920T, ARM922T, ARM940T,ARM966E-S,ARM968E-S,ARM996HS 有著高性能和低功耗領(lǐng)先的硬宏單元,5級(jí)流水線結(jié)構(gòu);哈佛結(jié)構(gòu)提供1.1MIPS/MHz。ARM920T和ARM922T內(nèi)置全性能的MMU、指令和數(shù)據(jù)Cache和高速AMBA總線接口。AMBA片上總線是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn),已成為SoC構(gòu)建和IP庫開發(fā)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。AMBA先進(jìn)的高性能總線(AHB)接口現(xiàn)由所有新的ARM核支持,提供開發(fā)全綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)。ARM940T內(nèi)置指令和數(shù)據(jù)Cache、保護(hù)單元和高速AMBA總線接口。
ARM7500和ARM7500FE:高度集成的單芯片RISC計(jì)算機(jī),基于一個(gè)緩存式ARM7 32位內(nèi)核,擁有內(nèi)存和I/O控制器、3個(gè)DMA通道、片上視頻控制器和調(diào)色板以及立體聲端口;ARM7500FE則增加了一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元以及對EDO DRAM的支持。特別適合電視頂置盒和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)(NC)。
ARM10 ARM1020E,ARM1022E,ARM1026EJ-S,系列是64位AHB指令和數(shù)據(jù)接口;6級(jí)流水線結(jié)構(gòu);1.25MIPS/MHz;比同等的ARM9器件性能提高50%。添加了兩種新的先進(jìn)的節(jié)能方式得到了異常低的耗電。VFP10協(xié)處理器完善地依從ARM10器件提供高性能的浮點(diǎn)解決方案 ARM10有三個(gè)內(nèi)核分別是:ARM1026EJ-S?,ARM1020E?, ARM1022E? 。
ARM11 ARM11 MPCore,ARM1136J(F)-S,ARM1176JZ(F)-S 這是高效率高性能的CPU,國內(nèi)還沒有產(chǎn)品出現(xiàn)。
評論
查看更多