arm嵌入式處理器-課件

第4章ARM嵌入式處理器4.1ARM微處理器的概述4.2S3C44B0X處理器4.3PXA25x/PXA27x處理器4.1ARM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)ARM720TARM920TXscale（詳見P80）內(nèi)核公司處理器ARM7TDMI(-s)三星S3C44B0X\S3C4510飛利浦LPC2000系列ATMELAT91系列意法半導(dǎo)體STR71x\STR73xARM720TCirrusEP7312現(xiàn)代HMS30C7202ARM920T三星S3C2410\S3C2440CirrusEP9312\EP9315ATMELAT91RM9200XScaleIntelPXA255\PXA27x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（memorymap）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（MemoryController）中斷控制單元（InterruptController）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)4.2S3C44B0X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：8KBCache外部存儲(chǔ)控制器LCD控制器4個(gè)DMA2個(gè)通用串行總線一個(gè)多主IIC一個(gè)IIS5通道的PWM定時(shí)器一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器71個(gè)GPIO8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SDRAM3、外部內(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處理器組成與框圖組成部分描述核心部件

嵌入式處理器不僅包括CPU，也包括了其它的部分。核心部件包括處理器的核心、片內(nèi)總線、時(shí)鐘電源模塊。核心部件是整個(gè)處理器運(yùn)行的基礎(chǔ)?？偩€上的部件S3C44B0X的總線部件包括了在系統(tǒng)總線上部件外設(shè)器件

外設(shè)總線是S3C44B0X的二級(jí)總線，通過總線橋掛接在一級(jí)總線上。S3C44B0X的組成見P92-P94ARM7TDMI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：ResetEntrybResetHandlerbHandlerUndefbHandlerSWIbHandlerPabortbHandlerDabortb.bHandlerIRQbHandlerFIQ見（P99）S3C44B0X中斷控制器功能框圖（P103）S3C44B0XGPIO（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

S3C44B0XUARTS3C44B0XUART的特性包括：基于DMA或者中斷的RxD0,TxD0,RxD1,TxD1

通道0支持IrDA1.0具有16位的FIFO

通道1支持IrDA1.0具有16位的FIFO

支持握手接收/發(fā)送見p106-107S3C44B0X定時(shí)器S3C44B0XPWM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p109S3C44B0X的LCD控制器見P1134.3PXA25x/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IntelXScale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：QuickCapture（快速拍攝）、WirelessSpeedStep（無線動(dòng)態(tài)節(jié)能）和WirelessMMX（無線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4-16PXA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[0x00000000]開始的6個(gè)64MStaticMemory空間；SDRAM的空間：

[0xA0000000]-[0xB0000000]的4個(gè)64M的SDRAM空間，在PXA27x設(shè)置1G模式后使用[0x80000000]-[0xC0000000]的4個(gè)256M的SDRAM空間；卡空間：從地址[0x20000000]-[0x40000000]的2個(gè)256M的卡空間；內(nèi)部寄存器空間：

[0x40000000]-[0x4C000000]，分成外設(shè)（Peripherals）、LCD和存儲(chǔ)器控制（MemoryCtl）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。

PXAUART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）串口類型描述傳輸速度引腳、全功能UART

包含RS232的全部8個(gè)引腳230.4Kb/sTxD（發(fā)送）和RxD（接收）CTS（清除發(fā)送）和RTS（請(qǐng)求發(fā)送）DTR（數(shù)據(jù)終端就緒）DCD（載波檢測）DSR（數(shù)據(jù)設(shè)置就緒）RI（振鈴檢測）藍(lán)牙UART

可以連接藍(lán)牙模塊具有Modem控制引腳921.6Kb/sTxD（發(fā)送）和RxD（接收）CTS（清除發(fā)送）和RTS（請(qǐng)求發(fā)送）標(biāo)準(zhǔn)UART標(biāo)準(zhǔn)2引腳串口230.4Kb/sTxD（發(fā)送）和RxD（接收）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：ARM7ARM9ARM9EARM10SecurCoreXscaleARM11CortexARM處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu)項(xiàng)目ARM7ARM9ARM10ARM11流水線3568典型頻率（MHz）80150260335功耗（mW/MHz）0.060.19（+cache）0.5（+cache）0.4（+cache）性能MIPS**/MHz0.971.11.31.2架構(gòu)馮諾伊曼哈佛哈佛哈佛簡介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：支持高密度16位的Thumb指令集；支持片上調(diào)試；支持64位乘