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ARM 系列微处理器简介:3 C4 J. j: T- V% e) H
1.1 什么是 ARM 8 w% \+ e& b5 D; R5 E; R- m7 i& p% ~
ARM(Advanced RISC Machines)有三种含义,它是一个公司的名称,是一类微处理器的通称,还是一种技术的名称。ARM 公司是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、低耗能的 RISC(Reduced Instruction Set Computing,精简指令集计算机处理器)芯片,并开发了相关技术和软件。ARM 处理器具有性能高、成本低和能耗低的特点,适用于嵌入式控制、消费/教育类多媒体、DSP 和移动式应用等领域。ARM 公司本身不生产芯片,靠转让设计许可,由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。ARM 这种商业模式的强大之处在于其价格合理,它在全世界范围的合作伙伴超过 100 个,其中包括许多著名的半导体公司。ARM 公司专注于设计,设计的芯片内核耗电少,成本低,功能强,特有 16/32 位双指令集。ARM 已成为移动通信、手持计算和多媒体数字消费等嵌入式解决方案的 RISC 实际标准。7 `# x! |8 ^% p
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1.2 ARM 体系结构的命名规则
$ l: d1 m% E6 q" rARM 体系结构是 CPU 产品所使用的一种体系结构,ARM 公司开发了一套拥有知识产权的 RISC 体系结构的指令集。每个 ARM 处理器都有一个特定的指令集架构,而一个特定的指令集架构又可以由多种处理器实现。特定的指令集架构随着嵌入式市场的发展而发展。由于所有产品均采用一个通用的软件体系,所以相同的软件可在所有产品中运行(理论上如此)。
* T H, m+ P0 Y) w' I& rARM 产品通常以 ARM【x】【y】【z】【T】【D】【M】【I】【E】【J】【F】【-S】形式出现。表 1.1 显示了 ARM体系结构的命名规则中这些后缀的具体含义。
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另外,还有一些附加的要点:! g- c( p$ l& S1 z) F8 l' Q
① ARM7TDMI 之后的所有 ARM 内核,即使“ARM”标志后没有包含“TDMI”字符,也都默认包含了TDMI 的功能特性;$ E" \" }6 [7 S6 y# n' c+ [
② JTAG 是由 IEEE 1149.1 标准测试访问端口和边界扫描结构来描述的,它是 ARM 用来发送和接收处理器内核与测试仪器之间调试信息的一系列协议;
8 x5 e ?% F( Z9 U; Y' T [ k1 C③ 嵌入式 ICE 宏单元是建立在处理器内部用来设置断点和观察点的调试硬件;/ ~, }1 a( E/ n7 J3 g1 Z
④ 可综合,意味着处理器内核是以源代码形式提供的。这种源代码形式可被编译成一种易于 EDA 工具使用的形式。# i: [2 [7 u# c7 b1 z0 m
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1.3 初识 ARM 系列处理器
/ u- H! y3 e( @$ ^$ g! N+ ?ARM 处理器当前有 6 个产品系列:ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、ARM11 和 SecurCore,其中 ARM11为最近推出的产品。进一步的产品来自于合作伙伴,例如 Intel Xscale ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E是 4 个通用处理器系列。每个系列提供一套特定的性能来满足设计者对功耗、性能、体积的需求。SecurCore是第 5 个产品系列,是专门为安全设备而设计的。表 1.2 总结了 ARM 各系列处理器所包含的不同类型。, U& _/ I' B8 W
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1.3.1 ARM7系列4 C0 T2 H+ U M8 G
ARM7 内核采用冯·诺伊曼体系结构,数据和指令使用同一条总线。内核有一条 3 级流水线,执行 ARMv4指令集。
8 ]& H: V; ?2 u! n, z" zARM7 系列处理器主要用于对功耗和成本要求比较苛刻的消费类产品。其最高主频可以到达 130MIPS(MIPS 指每秒执行的百万条指令数)。ARM7 系列包括 ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM7EJ-S 和ARM720T 4 种类型,主要用于适应不同的市场需求。' p! @* [- u( [% c. k9 A
ARM7 系列处理器主要具有以下特点:3 t7 _, ~) j# @1 U; z3 F2 D
-成熟的大批量的 32 位 RICS 芯片;
& B, z' O% b+ e5 z) l9 [) Y7 x4 G/ W-最高主频到达 130MIPS;
# r* z; Y5 P. u5 w. b5 T+ |' Z-功耗低;
/ y, B) E- T; d-代码密度高,兼容 16 位微处理器;
/ U+ u2 n! {, u x! n' T9 g) ^9 d: w" N-开发工具多、EDA 仿真模型多;
, [! P( g c. C2 n1 M" u7 M-调试机制完善;
9 a, t2 q) @& b-提供 0.25µm、0.18µm 及 0.13µm 的生产工艺;
5 V7 ?2 i9 V# E# I5 I" J5 ^-代码与 ARM9 系列、ARM9E 系列以及 ARM10E 系列兼容。
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