ARM公司以及ARM芯片的現(xiàn)狀和發(fā)展，從應用的角度介紹了ARM芯片的選擇方�，并介紹了具有多芯核結構的ARM芯片。列舉了目前的主要ARM芯片供應�，其�(chǎn)品以及應用領�。舉例說明了幾種嵌入式產(chǎn)品的ARM芯片選擇方案�
ARM公司�1990年正式成立以�,�32位RISC(ReducedInstructionSetComputerCPU)開發(fā)領域不斷取得突破,其結構已�(jīng)從V3�(fā)展到V7。由于ARM公司自成立以�,一直以IP(IntelligenceProperty)提供者的身份向各大半導體制造商出售知識�(chǎn)�,而自己從不介入芯片的生產(chǎn)銷售,加上其設計的芯核具有功耗低、成本低等顯著優(yōu)�,因此獲得眾多的半導體廠家和整機廠商的大力支持,�32位嵌入式應用領域獲得了巨大的成功,已經(jīng)占有75%以上�32位RISC嵌入式產(chǎn)品市�。在低功�、低成本的嵌入式應用領域確立了市場領導地�。設計、生�(chǎn)ARM芯片的國際大公司已經(jīng)超過50多家,國內(nèi)中興通訊和華為通訊等公司也已經(jīng)購買ARM公司的芯核用于通訊專用芯片的設��
非常流行的ARM芯核有ARM7TDMI,StrongARM,ARM720T,ARM9TDMI,ARM922T,ARM940T,RM946T,ARM966T,ARM10TDM1�。自V5以后,ARM公司提供PiccoloDSP的芯核給芯片設計�,用于設計ARM+DSP的SOC(SystemOnChip)結構的芯片。此�,ARM芯片還獲得了許多實時操作系統(tǒng)(RealTimeOperatingSystem)供應商的支持,比較知名的有：WindowsCE、Linux、pSOS、VxWorksMucleus、EPOC、uCOS、BeOS�。隨著國�(nèi)嵌入式應用領域的�(fā)�,ARM芯片必然會獲得廣泛的重視和應用。但�,由于ARM芯片有多達十幾種的芯核結�,70多家芯片生產(chǎn)廠家,以及千變?nèi)f化的�(nèi)部功能配置組�,給開�(fā)人員在選擇方案時帶來一定的困難。所�,對ARM芯片做一對比研究是十分必要的�
從應用的角度,對在選擇ARM芯片時所應考慮的主要因素做一詳細的說��
ARM
如果希望使用WinCE或Linux等操作系�(tǒng)以減少軟件開�(fā)時間,就需要選擇ARM720T以上帶有MMU(memory management unit)功能的ARM芯片,ARM720T、StrongARM、ARM920T、ARM922T、ARM946T都帶有MMU功能。而ARM7TDMI沒有MMU,不支持Windows CE和大部分的Linux, 但目前有uCLinux等少�(shù)幾種Linux不需要MMU的支持�
系統(tǒng)時鐘
系統(tǒng)時鐘決定了ARM芯片的處理速度。ARM7的處理速度�0.9MIPS/MHz,常見的ARM7芯片系統(tǒng)主時�20MHz-133MHz,ARM9的處理速度�1.1MIPS/MHz,常見的ARM9的系�(tǒng)主時鐘為100MHz-233MHz, ARM10可以達到700MHz。不同芯片對時鐘的處理不�,有的芯片只有一個主時鐘頻率,這樣的芯片可能不能同時顧及UART和音頻時鐘的準確�,如Cirrus Logic的EP7312�;有的芯片�(nèi)部時鐘控制器可以分別為CPU核和USB、UART、DSP、音頻等功能部件提供不同頻率的時�,如PHILIPS公司的SAA7550等芯片�
存儲容量
在不需要大容量存儲器時,可以考慮選用有內(nèi)置存儲器的ARM芯片。見�1�
�1 �(nèi)置存儲器的ARM芯片
芯片型號 供應� FLASH容量 ROM容量 SRAM容量
AT91F40162 ATMEL 2M Bytes 256K bytes 4K Bytes
AT91FR4081 ATMEL 1M Bytes 128K Bytes
SAA7750 Philips 384K Bytes 64K bytes
PUC3030A Micronas 256K Bytes 56K bytes
HMS30C7202 Hynix 192K Bytes
LC67F500 Snayo 640K Bytes 32K
USB接口
許多ARM芯片�(nèi)置有USB控制�,有些芯片甚至同時有USB Host和USB Slave控制器。見�2�
�2 �(nèi)置USB控制器的ARM芯片
芯片型號 ARM�(nèi)� 供應� USB Slave USB Host IIS接口
S3C2410 ARM920T Samsung 1 2 1
S3C2400 ARM920T Samsung 1 2 1
S5N8946 ARM7TDMI Samsung 1 0 0
L7205 ARM720T Linkup 1 1 0
L7210 ARM720T Linkup 1 1 0
EP9312 ARM920T Cirrus Logic 0 3 1
Dragonball MX1 ARM920T Motorola 1 0 1
SAA7750 ARM720T Philips 1 0 1
TMS320DSC2x ARM7TDMI TI 1 0 0
PUC3030A ARM7TDMI Micronas 1 0 5
AAEC-2000 ARM920T Agilent 1 0 0
ML67100 ARM7TDMI OKI 1 0 0
ML7051LA ARM7TDMI OKI 1 0 0
SA-1100 StrongARM Intel 1 0 0
LH79531 ARM7TDMI Sharp 1 0 0
GMS320C7201 ARM720T Hynix 1 0 1
GPIO
在某些芯片供應商提供的說明書�,往往申明的是可能的GPIO�(shù)�,但是有許多引腳是和地址線、數(shù)�(jù)�、串口線等引腳復用的。這樣在系�(tǒng)設計時需要計算實際可以使用的GPIO�(shù)��
中斷
ARM�(nèi)核只提供快速中�(FIQ)和標準中�(IRQ)兩個中斷向量。但各個半導體廠家在設計芯片時加入了自己不同的中斷控制�,以便支持諸如串行�、外部中�、時鐘中斷等硬件中斷。外部中斷控制是選擇芯片必須考慮的重要因�,合理的外部中斷設計可以很大程度的減少任務調度的工作量。例如PHILIPS公司的SAA7750,所有GPIO都可以設置成FIQ或IRQ,并且可以選擇上升沿、下降沿、高電平、低電平四種中斷方式。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序運�。而Cirrus Logic公司的EP7312芯片,只有4個外部中斷源,并且每個中斷源都只能是低電平或者高電平中斷,這樣在用于接收紅外線信號的場合時,就必須用查詢方式,會浪費大量的CPU時間�
IIS接口
IIS(Integrate Interface of Sound)接口即集成音頻接口。如果設計音頻應用產(chǎn)�,IIS 總線接口是必需��
nWAIT
外部總線速度控制信號。不是每個ARM芯片都提供這個信號引�,利用這個信號與廉價的GAL芯片就可以實�(xiàn)與符合PCMCI標準的WLAN卡和Bluetooth卡的接口,而不需要外加高成本的PCMCIA專用控制芯片。另�,當需要擴展外部DSP �(xié)處理器時,此信號也是必需��
RTC
很多ARM芯片都提供實時時鐘功�,但方式不�。如Cirrus Logic公司的EP7312的RTC只是一�32位計�(shù)�,需要通過軟件計算出年月日時分�;而SAA7750和S3C2410等芯片的RTC直接提供年月日時分秒格式�
LCD
有些ARM芯片�(nèi)置LCD控制�,有的甚至�(nèi)�64K彩色TFT LCD控制�。在設計PDA和手持式顯示記錄設備�,選用�(nèi)置LCD控制器的ARM芯片如S3C2410較為適宜�
PWM
有些ARM芯片�2~8路PWM輸出,可以用于電機控制或語音輸出等場合�
立體聲頻
有些ARM芯片�(nèi)�2~8通道8~12位通用ADC,可以用于電池檢測、觸摸屏和溫度監(jiān)測等。PHILIPS的SAA7750更是�(nèi)置了一�16位立體聲音頻ADC和DAC,并且?guī)Ф鷻C驅動�
擴展總線
大部分ARM芯片具有外部SDRAM和SRAM擴展接口,不同的ARM芯片可以擴展的芯片數(shù)量即片選線數(shù)
量不�,外部�(shù)�(jù)總線�8��16位或32位。某些特殊應用的ARM芯片如德國Micronas�
PUC3030A沒有外部擴展功能�
UART
幾乎所有的ARM芯片都具�1~2個UART接口,可以用于和PC機通訊或用Angel 進行調試。一般的ARM芯片通訊波特率為115,200bps,少數(shù)專為藍牙技術應用設計的ARM芯片的UART通訊波特率可以達�920Kbps,如Linkup 公司的L7205�
DSP
�3 ARM+DSP結構的ARM芯片
芯片型號 應商 DSP core DSP MIPS 應用
TMS320DSC2X TI 16bits C5000 500 Digital Camera
Dragonball MX1 Motorola 24bits 56000 CD-MP3
SAA7750 Philips 24bits EPIC 73 CD-MP3
VWS22100 Philips 16bits OAK 52 GSM
STLC1502 ST D950 VOIP
GMS30C3201 Hynix 16bits Piccolo STB
AT75C220 ATMEL 16bits OAK 40 IA
AT75C310 ATMEL 16bits OAK 40x2 IA
AT75C320 ATMEL 16bits OAK 60X2 IA
L7205 Linkup 16bits Piccolo Wireless
L7210 Linkup 16bits Piccolo wireless
Quatro OAK 16bits OAK Digital Image
FPGA
有些ARM芯片�(nèi)置有FPGA,適合于通訊等領域�
�4 ARM+FPGA結構的ARM芯片
芯片型號 供應� ARM芯核 FPGA門�(shù) 引腳�(shù)
EPXA1 Altera ARM922T 100K 484
EPXA4 Altera ARM922T 400K 672
EPXA10 Altera ARM922T 1000K 1020
TA7S20系列 Triscend ARM7TDMI 多種 多種
計數(shù)�
一般ARM芯片都具�2~4�16位或32位時鐘計�(shù)器和一個看門狗計�(shù)��
電源管理
ARM芯片的耗電量與工作頻率成正�,一般ARM芯片都有低功耗模�、睡眠模式和關閉模式�
DMA
有些ARM芯片�(nèi)部集成有DMA(Direct Memory Access)?可以和硬盤等外部設備高速交換數(shù)�(jù),同時減少�(shù)�(jù)交換時對CPU資源的占�。另�,還可以選擇的�(nèi)部功能部件有：HDLC, SDLC,CD-ROMDecoder,Ethernet MAC,VGA controller, DC-DC?？梢赃x擇的�(nèi)置接口有：IIC,SPDIF,CAN,SPI,PCI,PCMCIA。需說明的是封裝問題。ARM芯片主要的封裝有QFP、TQFP、PQFP、LQFP、BGA、LBGA等形�,BGA封裝具有芯片面積小的特點,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芯片無法用雙面板完成PCB布線,需要多層PCB板布��
為了增強多任務處理能�、數(shù)學運算能�、多媒體以及�(wǎng)絡處理能�,某些供應商提供的ARM芯片�(nèi)置多個芯�,常見的有ARM+DSP,ARM+FPGA,ARM+ARM等結��
ARM+ARM
為了增強多任務處理能力和多媒體處理能�,某些ARM芯片�(nèi)置多個ARM芯核。例如Portal player 公司的PP5002 �(nèi)部集成了兩個ARM7TDMI 芯核,可以應用于便攜式MP3播放器的編碼器或解碼器。從科勝訊公�(Conexant)分離出去的專門致力于高速通訊芯片設計生產(chǎn)的MinSpeed公司就在其多款高速通訊芯片中集成了2~4個ARM7TDMI�(nèi)��
ARM+DSP
為了增強�(shù)學運算功能和多媒體處理功�,許多供應商在其ARM芯片�(nèi)增加了DSP�(xié)處理�。通常加入的DSP芯核有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�56K DSP芯核等。見�3�
ARM+FPGA
為了提高系統(tǒng)硬件的在線升級能�,某些公司在ARM芯片�(nèi)部集成了FPGA�
維庫電子通，電子知識，一查百��
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