ARM9系列芯片分析与选型.doc

ARM系列芯片分析与选型1.ARM公司及相关产品介绍ARM公司于1991年成立于英国剑桥，主要出售ARM IP的授权。目前，ARM处理器(即采用ARM IP核的处理器)已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场。ARM处理器应用占据了32位RISC微处理器很大的市场，ARM技术已渗入生活的各个方面。目前市面上常见的ARM处理器架构可分为ARM7、ARM9、ARM10、ARM11以及Cortex系列，每个系列又包括很多种IP内核的产品。ARM 也是嵌入式处理器中首先推出多核架构的厂商。生产ARM芯片的厂家很多，主流半导体厂商的产品比较齐全，供货也相对更有保障。Samsung、NXP、 Cirrus Logic、Atmel、Freescale、TI、ST、Winbond等主流半导体厂商的ARM芯片产品列表见本刊网站，其中有些产品已供货，有些正在样片阶段，有些正在开发，还有许多产品不支持外部存储器的扩展。 2.主要ARM芯片供应商 目前可以提供ARM芯片的著名欧美半导体公司有：英特尔、德洲仪器、三星半导体、摩托罗拉、飞利浦半导体、 意法半导体、亿恒半导体、科胜讯、ADI公司、安捷伦、高通公司、Atmel、Intersil、Alcatel、Altera、Cirrus Logic、Linkup、Parthus、LSI logic、Micronas, silicon Wave、Virata、Portalplayer inc.、NetSilicon,Parthus。的许多著名半导体公司如东芝、三菱半导体、爱普生、富士通半导体、松下半导体等公司较早期都大力投入开发了自主的32位CPU结构，但现在都转向购买ARM公司的芯核进行新产品设计。由于它们购买ARM版权较晚，现在还没有可以销售的ARM芯片，而OKI、NEC、AKM、OAK、Sharp、Sanyo、Sony、Rohm等半导体公司目前都已经批量生产了ARM芯片。韩国的现代半导体公司也生产提供ARM芯片。另外，国外也有很多设备制造商采用ARM公司的芯核设计自己的专用芯片，如美国的IBM、3COM和新加坡的创新科技等。我国台湾地区可以提供ARM芯片的公司有台积电、台联电、华帮电子等。其它已购买ARM芯核，正在设计自主版权专用芯片的大陆公司有华为通讯和中兴通讯等。 常用ARM芯片应用领域表应用领域芯片型号备注工业PDAPXA270工业级标准高档PDAS3C2440、Dragon ballMX1便携式CDMP3播放器SAA7750USB和CD-ROM解码器FLASHMP3播放器SAA7750 PUC3030A内置USB和FLASHWLAN和BT应用产品L7205，L7210 Dragon ballMX1 高速串口和PCMCIA接口数字式照相机TMS320DSC24 TMS320DSC21内置高速图像处理DSP便携式语音email机AT75C320 AT75C310内置双DSP，可以分别处理MODEM和语音 GSM手机VWS22100 AD20MSP430专为GSM手机开发ADSLModemS5N8946 MTK-20141电视机顶盒GMS30C3201VGA控制器3G移动电话机MSM6000 OMAP151010G光纤通信MinSpeed公司系列ARM芯片多ARM核+多DSP核3.主流ARM芯片及开发板功能分析3.1 英特尔PXA270英特尔公司于2003年底推出了性能最为强劲的PXA27x系列嵌入式处理器，PXA27x系列嵌入式处理器基于ARMv5E的Xscale核心，最高频率可达624MHz。作为一款性能极其强劲的嵌入式处理器，配合嵌入式Linux或Wince操作系统，PXA270理论上可以支持任何媒体格式，并通过软件升级，支持未来媒体格式。PXA270适合传统PDA，手持PC，平板电脑，智能手机市场。它最初出现在PDA(比如惠普HP4700)和智能手机(如MOTO E680)上。因此它的扩展接口相当丰富，扩展接口有SD/SDIO/MMC、CF/PCMCIA、CMOS/CCD CAMERA、蓝牙、USB1.1、OTG等。选择PXA270作为PMP处理器，是源于它wireless MMX技术和SpeedStep动态电源管理技术。SpeedStep技术原用于英特尔移动处理器，这种技术用通俗的语言表述就是系统需要多高的主频，它就调节到多高的频率，系统不需要时，它就将处理器主频调节到最低，绝不浪费一点点。SpeedStep技术可以将PXA270的主频在26MHz624MHz(最高)之间自由调节！也就是说，在系统完全空闲时，PXA270可以运行在26MHz的主频下，此时它的功耗将低于0.1毫安。PXA270可靠性高，运行稳定、接口丰富、功耗低非常适合在工业级环境下运行。3.1.1 优龙YLP270开发板 YLP270开发板采用Intel新一代Xscale处理器PXA270C5C520。该款芯片引入了X86架构奔腾4系列上的多媒体扩展功能，用户通过该技术可以在VGA上面播放高质量的MPGE4视频；同时加入了IntelSpeedStep动态电源管理技术，在保证CPU性能的情况下，最大限度地降低移动设备功耗；并且YLP270开发板提供了完善的底层操作系统的支持和丰富的应用接口，适用于嵌入工业控制，数码媒体播放，交互机顶盒，车载GPS等方面的 应用产品。 （1）YLP270开发板硬件资源中央处理器CPU:INTEL公司的PXA270嵌入处理器，主频520MHz；外部存储器内存：64MByteSDRAM(2片16位的SDRAM芯片组成32位接口)；NORFlash：32MByte存储器（2片intelE28F128组成32位接口）；串口1路9线全双工异步串行口，波特率高达921600bps；1路5线硬件流控制异步串行口，波特率高达921600bps；IDE接口一个IDE接口，可带120G大硬盘；网络接口一个100M标准以太网接口，带联接和传输指示灯；USB接口一个USBHOST（USB1.1规范）接口,支持全速(12Mbps)或低速(1.5Mbps)传输;一个USBDEVICE（USB1.1规范）接口，支持全速（12Mbps）或低速（1.5Mbps）传输；音频接口AC97音频CODEC，支持立体声音乐播放、录音和触摸屏；一路音频输出，板子自带驻机体话筒可直接录音；存储卡口一个SD/MMC卡接口，可支持256MSD/MMC卡；一个44芯标准2.0英寸IDE接口，可支持160G的大容量硬盘视频和触摸屏接口一个50芯LCD接口引出了LCD控制器和触摸屏的全部信号；板上标准配置256K色320x240/3.5英寸TFT液晶屏，带触摸屏；支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色STN液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到800600像素；摄像头接口板子自带130万象素摄像头，并有一个摄像头扩展口可接用户其他型号摄像头；RTC时钟PXA270片内RTC实时时钟；调试及下载接口一个20芯MultiICE标准JTAG接口，用来进行程序的NORFLASH的烧写；电源接口CPU单独使用MAXIM公司专门为Xscale系列设计的专用电源管理芯片，分别为内核、IO、SRAM等供电，稳定可靠，同时可以更有效的管理电源；底板采用开关电源供电，输入直流电压范围是720V（推荐使用12V），带电源开关和指示灯；其他一个CPLD（XinLin公司的XC9536）用于逻辑扩展；板上的地址线、数据线全部采用驱动芯片74LVTH162245进行了隔离；1个68芯2毫米间距双排标准连接器用作扩展口，引出了地址线、数据线、读写、片选、中断、IO口、5V和3.3V电源、地等用户扩展可能用到的信号；一个34的矩阵式键盘、4个GPIO按键和一个复位按键；四个高亮LED；一个PWM控制的蜂鸣器；（2）用户光盘上提供的开发工具和源代码1）ADS1.20安装程序(评估版)2）启动引导源代码和下载烧写工具JFlashmm.exe3）busybox-1.0源码，qt-embedded-2.3.7和qtopia-free-1.7.0源码，应用程序交叉编译器4）YLP270及部分板上扩展芯片的资料5）YLP270电路原理图（OrCAD格式 元件封装库和PCB 尺寸结构图6）YLP270开发板使用手册（pdf格式）7）操作系统：支持Linux2.6.9和支持WinCE5.0（3）嵌入Linux操作系统说明采用linux2.6.9内核;驱动程序包含串口、100M网口、IDE接口、SD/MMC卡、NORFlash、AC97音频录音放音、LCD、触摸屏、USBHOST、USBDEVICE、Camera、键盘、RTC等多种驱动。支持多种文件系统,像ROMFS，CRAMFS，FAT等等;支持IDE硬盘的挂接;支持framebuffer;支持USBHOST;支持QT等图形系统;支持MP3播放和视频播放;支持多种网络应用，像FTP，HTTP，Telnet之类的网络应用；（4）WINCE嵌入式操作系统说明WINCE5.0的BSP包驱动程序包含串口、100M网口、IDE接口、SD/MMC卡、AC97音频录音放音、LCD、触摸屏、USBHOST、USBDEVICE、Camera、键盘、RTC等多种驱动。支持MP3播放和视频播放。支持多种网络应用，比如HTTP。YLP270 开发平台技术规格序号货物名称（设备/配置）主要配置参数及功能描述描述硬件Xscale嵌入式平台CPUIntel Xscale PXA270520MHz主频SDRAM内存64MbyteNor FLASH储存器32Mbyte显示支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、64K色、真彩色TFT液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到800600象素，可选配CT35T、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸屏声卡AC97音频，自带一个MIC录音音频输入输出以太网一个100M网口在双操作系统下都支持USB HOST1个USB 1.1规范的USB主口在双操作系统下都支持USB DEVICE1个USB 1.1规范的USB从口可支持wince下同步通讯串口1路5线硬件流控制异步串行口,1路9线全双工异步串行口JTAG接口20针JTAG接口可接下载电缆或Xscale硬件仿真器，可选配Banyan-USB仿真器触摸屏Touch Screen四线电阻式SD卡一个SD/MMC卡接口在双操作系统下都支持IDE接口1个44芯标准2.5英寸IDE接口在双操作系统下都支持摄像头自带一个130万象素的摄像头实时时钟双操作系统支持IIC接口1个EEPROM存储器Keypad一个24 的矩阵式键盘；4个GPIO按键LED4个LED灯1个68芯2毫米间距双排标准连接器扩展口引出了地址线、数据线、读写、片选、中断、IO口、5V和3.3V电源、地等信号线软件PXA270开发平台支持Linux、WinCE双操作系统ADS1.2开发环境下Bootloader提供源码串口驱动提供源码LCD显示驱动提供源码（CT35T）触摸屏驱动提供源码Nor Flash驱动提供源码RTC实时时钟驱动提供源码LED灯驱动提供源码按键驱动提供源码音频录放音驱动提供源码Camera驱动提供源码100M网口驱动提供源码MMC/SD驱动提供源码IIC总线驱动提供源码嵌入式操作系统Linux version 2.6.9Linux内核源码包Bootloader提供源码串口驱动提供源码LCD显示驱动提供源码(支持夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸、VGA输出等)触摸屏驱动提供源码Camera驱动提供源码100M网口驱动提供源码CF卡驱动提供源码SD/MMC卡驱动提供源码USB HOST驱动提供源码USB DEVICE驱动提供源码音频放音驱动提供源码MTD(Flash)驱动提供源码IDE硬盘驱动提供源码按键驱动提供源码LED灯驱动提供源码RTC实时时钟驱动提供源码Qt/Embedded图形系统MP3、MP4播放支持TCP/IP、Telnet、FTP、HTTP等网络应用嵌入式操作系统Windows CE.NET 5.0 BSP板级支持包BSPBootLoader提供源码LED 灯驱动提供源码RTC实时时钟驱动提供源码按键驱动提供源码串口驱动提供源码LCD显示驱动提供源码(支持夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸、VGA输出等)触摸屏驱动提供源码Camera驱动提供源码USB HOST驱动提供源码USB DEVICE驱动提供源码SD/MMC卡驱动提供源码IDE硬盘驱动提供源码音频驱动提供源码100M网口驱动提供源码下载、烧写工具JFlashmm.exe烧写工具DNW 0.50串口工具3.2 三星S3C2440三星公司推出的16/32位RISC微处理器S3C2440A, 为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。为了降低整体系统成本，S3C2440A 提供了一下丰富的内部设备S3C2440A 采用了ARM920t 的内核，0.13um 的CMOS 标准宏单元和存储器单元。其低功耗，简单，优雅，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。S3C2440是16/32 位 ARM920T 的RISC 处理器。实现了MMU， AMBA BUS 和Harvard 高速缓冲体系结构构。这一结构具有独立的16KB 指令Cache 和16KB 数据Cache。每个都是由具有8 字长的行组成。通过提供一套完整的通用系统外设， S3C2440减少整体系统成本和无需配置额外的组件。S3C2440集成的以下片上功能： 1.2V 内核供电, 1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3V 外部I/O供电 具备16KB的 I-Cache和16KBDCache/MMU微处理器 外部存储控制器(SDRAM 控制和片选逻辑) LCD 控制器（最大支持4K 色STN 和256K 色TFT）提供1 通道LCD 专用DMA。 4 通道DMA 并有外部请求引脚。 3 通道UART(IrDA1.0, 64字节Tx FIFO，和64字节Rx FIFO) 2 通道SPI 1 通道IIC-BUS接口（多主支持） 1通道IIS-BUS音频编解码器接口 AC97 解码器接口 兼容SD 主接口协议1.0 版和MMC 卡协议2.11 兼容版。 2 端口USB 主机/1 端口USB 设备（1.1 版） 4 通道PWM 定时器和 1 通道内部定时器 / 看门狗定时器 8 通道10 比特ADC 和触摸屏接口 具有日历功能的RTC 相机接口（最大4096 4096像素的投入支持。 2048 2048像素的投入，支持缩放） 130 个通用I/O 口和24 通道外部中断源。 具有普通，慢速，空闲和掉电模式。 MPLL 产生最大400MHZ 1.3V操作MCU 所需要的时钟 通过软件可以有选择性的为每个功能模块提供时钟. 电源模式：正常，慢速，空闲和掉电模式 60 个中断源（1 个看门狗定时器，5 个定时器，9 个UARTs，24 个外部中断，4 个DMA,2个RTC,2 个ADC,1 个IIC,2 个SPI,1 个SDI,2 个USB,1 个LCD,和1 个电池故障，1个NAND和 2 个Camera), 1 AC97音频 8 通道多路复用ADC，最大500KSPS/10 位精度 内部TFT 直接触摸屏接口 289-FBGA3.21 优龙YL-P2440开发板简介YLP-2440是1款采用SAMSUNGS3C2440A高性能处理器的开发板。开发板工作频率为400MHz，底板采用采用兼容设计，实用美观，可兼容2410,2413,2440 DIMM封装核心板，1板三用更加实惠，外接资源丰富，功能强大，该板可流畅进行MP3编解码，适用于开发各种高端手持设备，小型终端，车载及网络运用产品。YL-P2440开发板硬件资源: CPU SAMSUNG S3C2440A，主频400MHz；SDRAM 64MB；NANDFlash 64MB2个标准5线串口1个10M/100M网口；1个USB1.1 HOST接口1个USB1.1 Device接口；1个IRDA红外线数据通讯口；1个音频接口；1个SD卡接口，1个50芯LCD接口引出了LCD控制器和触摸屏的全部信号；支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色STN液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到1024*768像素；RTC（带有后备锂电池）；1个标准JTAG接口，支持SDT2.51,ADS1.2等调试；开关电源供电，带电源开关和指示灯；采用专用复位芯片进行复位，稳定可靠；1个EEPROM（AT24C02）；8个小按键，4个高亮LED；1个蜂鸣器；1个50芯2毫米间距双排标准连接器用作扩展口，引出了地址线、数据线、读写、片选、中断、IO口、ADC、5V和3.3V电源、地等信号；用户光盘上提供的开发工具和源代码：1) Bootloader源代码（ADS1.20的项目文件）；2) 测试程序(ADS1.20的项目文件，包含全部源代码)，包括如下测试： RTC实时时钟测试，按键测试，蜂鸣器测试，ADC测试，IIC测试，触摸屏测试，3.5寸TFT液晶屏测试，音频输出测试，音频输入 测试，红外线测试，SD卡测试，摄像头测试等；3) Linux2.6.12内核源码包以及编译工具；4) busybox-1.0源码，qt-embedded-2.3.7和qtopia-free-1.7.0源码，应用程序交叉编译器5) WinCE5.0板级支持包BSP6) 核心板和底板电路原理图（ORCAD格式）元件封装库（PADS2005）和PCB尺寸结构图；7) 开发板使用手册（pdf格式）；8) 开发板上所用到的主要芯片手册；Linux 2.6.8操作系统支持的驱动： 串口驱动 RTC实时时钟驱动 LCD显示驱动(支持东华3.5寸、夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸) 触摸屏驱动 USB HOST盘驱动 音频驱动 网口驱动 SD卡驱动 Nand Flash驱动 YAFFS，FAT等文件系统 IDE硬盘驱动 按键驱动 Qt/Embedded图形系统 支持TCP/IP、Telnet、FTP等WINCE 5.0操作系统支持的驱动 Nand Flash驱动 串口驱动 RTC驱动 LCD显示驱动，支持转屏功能(支持东华3.5寸、夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸) 触摸屏驱动 USB Host驱动 USB DEVICE驱动 音频驱动 网口驱动 SD卡驱动 注册表保存功能 IDE硬盘驱动 按键驱动3.3 ATMEL AT91SAM9263l 使用的是ARM926EJ-Sarm内核,运行在200MHz时拥有220MIPS的运算性能,具有DSP扩展指令，JAVA硬件加速器。l 内部集成96KB静态RAM128KBbootROM。l 支持双SDRAM总线,nandflash,norflash。l 专用调试串口,实时时钟，4个串口,1个SPI接口,I2C接口,定时器，点滴定时器，看门狗I/O具有输入改变中断，和开漏功能,上拉功能。l 内置Ethernet接口。l 一个USB设备接口。l 二个USB主机接口。l 二个多媒体卡接口，支持MMC,SD内存卡。l 三个支持I2S的同步串行接口。l AD转换器多通道DMA。一个ITU-656接口。l 一个LCD控制器最大可以支持24bit色彩，2048x2048分辨率。l 一个2D图形加速引擎。l 一个AC97音频子系统接口。l 一个CAN控制器。有掉电管理单元。l BGA312封装。工业级别温度范围。AT91SAM9263有能力连接多种内存设备，大容量硬盘设备，嵌入有LCD控制器，2D图形加速器，图像传感器接口，标准外设接口，多媒体卡接口，CAN控制器，这些特性使得AT91SAM9263非常适合