arm嵌入式處理器

第4章 ARM嵌入式處理器,4.1 ARM微處理器的概述 4.2 S3C44B0X 處理器 4.3 PXA25x/PXA27x處理器,4.1 ARM微處理器的概述,分類和特點(diǎn) 處理器數(shù)據(jù)手冊(cè) 處理器典型內(nèi)部模塊,一.分類和特點(diǎn) ARM微處理器的生產(chǎn)要經(jīng)過(guò)兩個(gè)環(huán)節(jié)： ARM公司提供內(nèi)核的IP（即知識(shí)產(chǎn)權(quán)）授權(quán) 半導(dǎo)體公司購(gòu)買內(nèi)核的使用權(quán)，進(jìn)行擴(kuò)展，制作成芯片（處理器）,在通用的ARM處理器領(lǐng)域，主要使用的內(nèi)核有以下幾種： ARM7TDMI(-s) ARM720T ARM920T Xscale （詳見P80）,按照應(yīng)用領(lǐng)域，目前廣泛流行的ARM處理器主要用于以下幾種應(yīng)用中： 控制類芯片 應(yīng)用處理器 數(shù)字處理器 消費(fèi)類嵌入式芯片 安全芯片,1 控制類芯片 面向深度嵌入式設(shè)備 同一系列多品種 高級(jí)中斷控制器 片內(nèi)的存儲(chǔ)器 無(wú)MMU 具有工業(yè)級(jí)性能,從宏觀上考慮，各種處理器在MCU的應(yīng)用領(lǐng)域中的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在三方面： 1、處理器的性價(jià)比 2、開發(fā)成本（詳見P84表4-3） 3、維護(hù)以及向后兼容性,2 應(yīng)用處理器 具有MMU 支持SDRAM 具有LCD控制器 具有DMA 高級(jí)應(yīng)用處理器具有更強(qiáng)大的運(yùn)算能力，一般為ARMv5E以上的版本。 與控制類芯片的主要區(qū)別為運(yùn)算能力。,3. 數(shù)字信號(hào)處理 （使用協(xié)處理器和DSP等方式提高運(yùn)算能力） 4. 消費(fèi)類電子的嵌入式芯片 （較強(qiáng)的專業(yè)性） 5. 安全芯片 （SecurCore內(nèi)核）,處理器的數(shù)據(jù)手冊(cè),數(shù)據(jù)手冊(cè)（Datasheet）包含的主要內(nèi)容： 處理器特點(diǎn)概述 處理器的功能結(jié)構(gòu)及其框圖 處理器的封裝形式和引腳排列 處理器各個(gè)功能模塊介紹 處理器的電氣特性 處理器的機(jī)械特性,處理器中需要關(guān)注的基本內(nèi)容： 功能結(jié)構(gòu)框圖 處理器地址空間（memory map） 可擴(kuò)展的內(nèi)存類型,處理器典型內(nèi)部模塊,內(nèi)存控制單元（Memory Controller） 中斷控制單元（Interrupt Controller） GPIO（輸入輸出端口） 定時(shí)器（Timer） UART（通用-串行收發(fā)機(jī)） 見P88總結(jié),4.2 S3C44B0X 處理器,S3C44B0X概述 S3C44B0X處理器組成與框圖 ARM7TDMI核心 S3C44B0X重點(diǎn)部件特點(diǎn),S3C44B0X概述,S3C44B0X采用ARM7TDMI內(nèi)核，最大速度可以達(dá)66MHZ。 S3C44B0X主要提供了以下集成的器件： 8KB Cache 外部存儲(chǔ)控制器 LCD控制器 4個(gè)DMA 2個(gè)通用串行總線 一個(gè)多主IIC 一個(gè)IIS 5通道的PWM定時(shí)器 一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器 71個(gè)GPIO 8個(gè)外部中斷 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 8通道10位ADC,相比同類型和價(jià)位的處理器，S3C44B0X有以下的優(yōu)點(diǎn)： 1、內(nèi)部的Cache和寫緩沖 2、內(nèi)存控制器支持SDRAM 3、外部?jī)?nèi)存引腳有片選信號(hào) 4、內(nèi)部4路DMA（2路橋梁DMA和2路主DMA） 5、LCD控制器,S3C44B0X處理器組成與框圖,S3C44B0X處理器組成與框圖,S3C44B0X的組成,見P92-P94,ARM7TDMI核心（p94）,S3C44B0X地址空間（P97）,S3C44B0X各部件的詳細(xì)介紹如下：,S3C44B0X中斷控制器,ARM內(nèi)核本身提供的異常只有8個(gè)，異常向量表如下： ResetEntry b ResetHandler b HandlerUndef b HandlerSWI b HandlerPabort b HandlerDabort b . b HandlerIRQ b HandlerFIQ 見（P99）,S3C44B0X中斷控制器功能框圖（P103）,S3C44B0X GPIO（P104）,S3C44B0X的一共有7個(gè)通用端口，共71位： A：10位輸出端口 B：11位輸出端口 C：16位輸入/輸出端口 D：8位輸入/輸出端口 E：9位輸入/輸出端口 F：9位輸入/輸出端口 G：8位輸入/輸出端口,S3C44B0X UART,S3C44B0X UART的特性包括： 基于DMA或者中斷的 RxD0,TxD0,RxD1,TxD1 通道0支持IrDA 1.0 具有16位的 FIFO 通道1支持IrDA 1.0 具有16位的 FIFO 支持握手接收/發(fā)送 見p106-107,S3C44B0X定時(shí)器,S3C44B0X PWM定時(shí)器的特性為: 6個(gè)基于中斷或者DMA方式PWM定時(shí)器 3個(gè)8位預(yù)分頻器、 5個(gè)5位除法器、 1個(gè)4位除法器 輸出坡形可編程的脈寬調(diào)制(PWM) 自動(dòng)裝載或者一短脈沖模式 死區(qū)發(fā)生器 見p109,S3C44B0X的LCD控制器,見P113,4.3 PXA25x/PXA27x處理器,PXA處理器概述 PXA處理器組成與框圖 XScale核心,PXA處理器概述,PXA255處理器是PXA系列較早一款廣泛使用的處理器，其運(yùn)算速度高達(dá)400MHz，采用Intel XScale架構(gòu)（用于多媒體），ARMv5E內(nèi)核，外圍控制器眾多，具有高集成度高性能的特點(diǎn)，具有增強(qiáng)型DSP指令集。 PXA27x在PXA25x的基礎(chǔ)上又增了三大特性：Quick Capture（快速拍攝）、Wireless Speed Step（無(wú)線動(dòng)態(tài)節(jié)能）和Wireless MMX（無(wú)線MMX指令）。,PXA處理器組成與框圖,PXA255功能框圖（見p116）,PXA處理器組成與框圖,PXA272功能框圖,見p118表4-16,PXA處理器組成與框圖,Xscale核心（見p119）,PXA系統(tǒng)存儲(chǔ)器接口（見p121）,PXA2xx內(nèi)存空間使用ARM處理器所有32位地址（4G地址空間），包括以下內(nèi)容： 靜態(tài)存儲(chǔ)器空間： 從地址0 x0000 0000開始的6個(gè)64M Static Memory空間； SDRAM的空間： 0 xA000 0000-0 xB000 0000的4個(gè)64M的SDRAM空間，在PXA27x設(shè)置1G模式后使用0 x8000 0000 -0 xC000 0000 的4個(gè)256M的SDRAM空間； 卡空間： 從地址0 x2000 0000 -0 x4000 0000的2個(gè)256M的卡空間； 內(nèi)部寄存器空間： 0 x4000 0000- 0 x4C00 0000，分成外設(shè)（Peripherals）、LCD和存儲(chǔ)器控制（Memory Ctl）三個(gè)部分。,PXA中斷控制器,PXA2xx的中斷控制器控制所有的中斷源到處理器的入口，同時(shí)確定著所有中斷的第一級(jí)。它也用于確定是否由IRQ或者FIQ觸發(fā)中斷，或者屏蔽中斷。各個(gè)中斷可以設(shè)置為IRQ或者FIQ模式，而且FIQ的優(yōu)先級(jí)高于IRQ。,PXA UART控制器,PXA2xx均具有3個(gè)通用異步接收/發(fā)送器： 全功能UART（FFUART） 藍(lán)牙UART（BEUART） 標(biāo)準(zhǔn)UART（STUART）,PXA LCD控制器,PXA2xx的LCD控制器提供了對(duì)被動(dòng)顯示模塊（DSTN，雙層超扭曲向列型液晶顯示屏幕）和主動(dòng)顯示模塊（TFT，薄膜晶體管）的支持。 PXA27x 的LCD控制器功能更為強(qiáng)大，支持一個(gè)基本層，兩個(gè)疊加層，一個(gè)為硬件光標(biāo)層。,ARM處理器核簡(jiǎn)介,ARM公司開發(fā)了很多系列的ARM處理器核，目前最新的系列已經(jīng)是ARM11了，而ARM6核以及更早的系列已經(jīng)很罕見了。目前應(yīng)用比較廣泛的系列是：,ARM7,ARM9,ARM9E,ARM10,SecurCore,Xscale,ARM11,Cortex,ARM處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)介,ARM7TDMI基于ARM體系結(jié)構(gòu)V4版本，是目前低端的ARM核。具有廣泛的應(yīng)用，其最顯著的應(yīng)用為數(shù)字移動(dòng)電話。,注意：“ARM核”并不是芯片，ARM核與其它部件如RAM、ROM、片內(nèi)外設(shè)組合在一起才能構(gòu)成現(xiàn)實(shí)的芯片。,簡(jiǎn)介,ARM7TDMI支持32位尋址范圍，并彌補(bǔ)了ARM6不能在低于5V電源電壓下工作的不足。ARM7TDMI的后綴意義為：,三級(jí)流水線,ARM7TDMI處理器使用流水線來(lái)增加處理器指令流的速度。這樣可使幾個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，并使處理和存儲(chǔ)器系統(tǒng)連續(xù)操作，能提供0.9MIPS/MHz的指令執(zhí)行速度。 ARM7TDMI的流水線分3級(jí)，分別為： 取指譯碼執(zhí)行,結(jié)束,