【導(dǎo)讀】1Smallsize,lowpower,lowcost,highperformance;

　　

【正文】 提供一套相對獨(dú)特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。SecurCore系列專門為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。　　以下我們來詳細(xì)了解一下各種處理器的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域?！? ARM7微處理器系列　　ARM7系列微處理器為低功耗的32位RISC處理器，最適合用于對價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。ARM7微處理器系列具有如下特點(diǎn)：　　－具有嵌入式ICE－RT邏輯，調(diào)試開發(fā)方便。　?。瓨O低的功耗，適合對功耗要求較高的應(yīng)用，如便攜式產(chǎn)品?！　。　。a密度高并兼容16位的Thumb指令集?！　。瓕Σ僮飨到y(tǒng)的支持廣泛，包括WindowsCE、Linux、PalmOS等?！　。噶钕到y(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級換代。　?。黝l最高可達(dá)130MIPS，高速的運(yùn)算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用?！　RM7系列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋汗I(yè)控制、Internet設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動(dòng)電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。　　ARM7系列微處理器包括如下幾種類型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMIS、　　ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核。TDMI的基本含義為：　　T：支持16為壓縮指令集Thumb；　　D：支持片上Debug；　　M：內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier）　　I：嵌入式ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)； SecurCore微處理器系列　　SecurCore系列微處理器專為安全需要而設(shè)計(jì)，提供了完善的32位RISC技術(shù)的安全解決方案，因此，SecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)的低功耗、高性能的特點(diǎn)外，還具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，即提供了對安全解決方案的支持?！　ecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)各種主要特點(diǎn)外，還在系統(tǒng)安全方面具有如下的特點(diǎn)：　?。瓗в徐`活的保護(hù)單元，以確保操作系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全。　?。捎密泝?nèi)核技術(shù)，防止外部對其進(jìn)行掃描探測?！　。杉捎脩糇约旱陌踩匦院推渌麉f(xié)處理器?！　ecurCore系列微處理器主要應(yīng)用于一些對安全性要求較高的應(yīng)用產(chǎn)品及應(yīng)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系列微處理器包含SecurCoreSC100、SecurCoreSC1SecurCoreSC200和SecurCoreSC210四種類型，以適用于不同的應(yīng)用場合。 StrongARM微處理器系列　　InterStrongARMSA1100處理器是采用ARM體系結(jié)構(gòu)高度集成的32位RISC微處理器。它融合了Inter公司的設(shè)計(jì)和處理技術(shù)以及ARM體系結(jié)構(gòu)的電源效率，采用在軟件上兼容ARMv4體系結(jié)構(gòu)、同時(shí)采用具有Intel技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)。　　IntelStrongARM處理器是便攜式通訊產(chǎn)品和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的理想選擇，已成功應(yīng)用于多家公司的掌上電腦系列產(chǎn)品。　　 Xscale處理器　　Xscale處理器是基于ARMv5TE體系結(jié)構(gòu)的解決方案，是一款全性能、高性價(jià)比、低功耗的處理器。它支持16位的Thumb指令和DSP指令集，已使用在數(shù)字移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等場合。　　Xscale處理器是Inter目前主要推廣的一款A(yù)RM微處理器。ARM微處理器結(jié)構(gòu) RISC體系結(jié)構(gòu)　　傳統(tǒng)的CISC（ComplexInstructionSetComputer，復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）結(jié)構(gòu)有其固有的缺點(diǎn)，即隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷引入新的復(fù)雜的指令集，為支持這些新增的指令，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)會(huì)越來越復(fù)雜，然而，在CISC指令集的各種指令中，其使用頻率卻相差懸殊，大約有20％的指令會(huì)被反復(fù)使用，占整個(gè)程序代碼的80％。而余下的80％的指令卻不經(jīng)常使用，在程序設(shè)計(jì)中只占20％，顯然，這種結(jié)構(gòu)是不太合理的?！　』谝陨系牟缓侠硇?，1979年美國加州大學(xué)伯克利分校提出了RISC（ReducedInstructionSetComputer，精簡指令集計(jì)算機(jī)）的概念，RISC并非只是簡單地去減少指令，而是把著眼點(diǎn)放在了如何使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡單合理地提高運(yùn)算速度上。RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻最高的簡單指令，避免復(fù)雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋地方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制等措施來達(dá)到上述目的。　　到目前為止，RISC體系結(jié)構(gòu)也還沒有嚴(yán)格的定義，一般認(rèn)為，RISC體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有如下特點(diǎn)：　?。捎霉潭ㄩL度的指令格式，指令歸整、簡單、基本尋址方式有2～3種。　?。褂脝沃芷谥噶睿阌诹魉€操作執(zhí)行。　?。罅渴褂眉拇嫫?，數(shù)據(jù)處理指令只對寄存器進(jìn)行操作，只有加載/存儲(chǔ)指令可以訪問存儲(chǔ)器，以提高指令的執(zhí)行效率。　　除此以外，ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，并降低功耗：　?。械闹噶疃伎筛鶕?jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率。　?。捎眉虞d/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?！　。稍谝粭l數(shù)據(jù)處理指令中同時(shí)完成邏輯處理和移位處理。　?。谘h(huán)處理中使用地址的自動(dòng)增減來提高運(yùn)行效率。　　當(dāng)然，和CISC架構(gòu)相比較，盡管RISC架構(gòu)有上述的優(yōu)點(diǎn)，但決不能認(rèn)為RISC架構(gòu)就可以取代CISC架構(gòu)，事實(shí)上，RISC和CISC各有優(yōu)勢，而且界限并不那么明顯?，F(xiàn)代的CPU往往采用CISC的外圍，內(nèi)部加入了RISC的特性，如超長指令集CPU就是融合了RISC和CISC的優(yōu)勢，成為未來的CPU發(fā)展方向之一?！　?ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)　　ARM處理器共有37個(gè)寄存器，被分為若干個(gè)組（BANK），這些寄存器包括：　?。?1個(gè)通用寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器（PC指針），均為32位的寄存器。　?。?個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位，目前只使用了其中的一部分。　　同時(shí)，ARM處理器又有7種不同的處理器模式，在每一種處理器模式下均有一組相應(yīng)的寄存器與之對應(yīng)。即在任意一種處理器模式下，可訪問的寄存器包括15個(gè)通用寄存器（R0～R14）、一至二個(gè)狀態(tài)寄存器和程序計(jì)數(shù)器。在所有的寄存器中，有些是在7種處理器模式下共用的同一個(gè)物理寄存器，而有些寄存器則是在不同的處理器模式下有不同的物理寄存器?！　￡P(guān)于ARM處理器的寄存器結(jié)構(gòu)，在后面的相關(guān)章節(jié)將會(huì)詳細(xì)描述?！　?ARM微處理器的指令結(jié)構(gòu)　　ARM微處理器的在較新的體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為32位的長度，Thumb指令為16位長度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省30％～40％以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)?！　￡P(guān)于ARM處理器的指令結(jié)構(gòu)，在后面的相關(guān)章節(jié)將會(huì)詳細(xì)描述。ARM微處理器的應(yīng)用選型　　鑒于ARM微處理器的眾多優(yōu)點(diǎn)，隨著國內(nèi)外嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的逐步發(fā)展，ARM微處理器必然會(huì)獲得廣泛的重視和應(yīng)用。但是，由于ARM微處理器有多達(dá)十幾種的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，幾十個(gè)芯片生產(chǎn)廠家，以及千變?nèi)f化的內(nèi)部功能配置組合，給開發(fā)人員在選擇方案時(shí)帶來一定的困難，所以，對ARM芯片做一些對比研究是十分必要的?！　∫韵聫膽?yīng)用的角度出發(fā)，對在選擇ARM微處理器時(shí)所應(yīng)考慮的主要問題做一些簡要的探討。　　ARM微處理器內(nèi)核的選擇　　從前面所介紹的內(nèi)容可知，ARM微處理器包含一系列的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，用戶如果希望使用WinCE或標(biāo)準(zhǔn)Linux等操作系統(tǒng)以減少軟件開發(fā)時(shí)間，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU（MemoryManagementUnit）功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、StrongARM都帶有MMU功能。而ARM7TDMI則沒有MMU，不支持WindowsCE和標(biāo)準(zhǔn)Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系統(tǒng)可運(yùn)行于ARM7TDMI硬件平臺之上。事實(shí)上，uCLinux已經(jīng)成功移植到多種不帶MMU的微處理器平臺上，并在穩(wěn)定性和其他方面都有上佳表現(xiàn)?！　”緯懻摰腟3C4510B即為一款不帶MMU的ARM微處理器，可在其上運(yùn)行uCLinux操作系統(tǒng)?！　∠到y(tǒng)的工作頻率　 系統(tǒng)的工作頻率在很大程度上決定了ARM微處理器的處理能力。，常見的ARM7芯片系統(tǒng)主時(shí)鐘為20MHz133MHz，常見的ARM9的系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率為100MHz233MHz，ARM10最高可以達(dá)到700MHz。不同芯片對時(shí)鐘的處理不同，有的芯片只需要一個(gè)主時(shí)鐘頻率，有的芯片內(nèi)部時(shí)鐘控制器可以分別為ARM核和USB、UART、DSP、音頻等功能部件提供不同頻率的時(shí)鐘?！　⌒酒瑑?nèi)存儲(chǔ)器的容量　　大多數(shù)的ARM微處理器片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量都不太大，需要用戶在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)外擴(kuò)存儲(chǔ)器，但也有部分芯片具有相對較大的片內(nèi)存儲(chǔ)空間，如ATMEL的AT91F40162就具有高達(dá)2MB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間，用戶在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮選用這種類型，以簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?！　∑瑑?nèi)外圍電路的選擇　　除ARM微處理器核以外，幾乎所有的ARM芯片均根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)展了相關(guān)功能模塊，并集成在芯片之中，我們稱之為片內(nèi)外圍電路，如USB接口、IIS接口、LCD控制器、鍵盤接口、RTC、ADC和DAC、DSP協(xié)處理器等，設(shè)計(jì)者應(yīng)分析系統(tǒng)的需求，盡可能采用片內(nèi)外圍電路完成所需的功能，這樣既可簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性。