ARM嵌入式处理器.ppt

第2章ARM处理器 2 本章描述了ARM体系结构和ARMLinux的发展 介绍了几种应用Linux的典型ARM处理器和开发板 本章可以使读者了解嵌入式Linux系统硬件平台的基础知识 本章目标 ARM体系结构典型的ARM处理器S3C2410开发板介绍 2 1ARM处理器简介 1 定义ARM AdvancedRISCMachines 既可以认为是一个公司的名字 也可以认为是对一类微处理器的通称 还可以认为是一种技术的名字 ARM处理器是一种低功耗高性能的32位RISC处理器 ARM处理器是一个综合体 ARM公司自身并不制造微处理器 而是由ARM的合作伙伴来制造2 特点体积小 低功耗 低成本 高性能支持Thumb 16位 ARM 32位 双指令集 能很好地兼容8位 16位器件大量使用寄存器 指令执行速度更快大多数数据操作都在寄存器中完成寻址方式灵活简单 执行效率高指令长度固定 2 1 1ARM公司简介 了解 ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司 作为嵌入式RISC处理器的知识产权IP供应商 公司本身并不直接从事芯片生产 而是靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片 世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核 根据各自不同的应用领域 加入适当的外围电路 从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场 利用这种合伙关系 ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者 2 1 2ARM处理器体系结构 目前 ARM体系结构共定义了6个版本 从版本1到版本61 V1结构 版本1 2 V2结构3 V3结构4 V4结构5 V5结构6 V6结构 2 1 3Linux与ARM处理器 在32位RISC处理器领域 基于ARM的结构体系在嵌入式系统中发挥了重要作用 ARM处理器和嵌入式Linux的结合也正变得越来越紧密 并在嵌入式领域得到了广阔的应用 Linux具有诸多内在优点 1 Linux的内核精简而高效 针对不同的实际需求 可将内核功能进行适当地剪裁 2 Linux具有完善的网络性能 并且具有多种网络服务程序 3 Linux的可移植性强 方便移植到许多硬件平台 4 Linux源码开放 软件资源丰富 2 2 1ARM微处理器的指令集 ARM微处理器的指令集主要有6大类 跳转指令 数据处理指令 程序状态寄存器 PSR 处理指令 加载 存储指令 协处理器指令 异常产生指令 2 2 2ARM指令寻址方式 1 立即数寻址ARM指令的立即数寻址是一种特殊的寻址方式 操作数本身就在指令中给出 只要取出指令也就取到了操作数 这个操作数被称为立即数 2 寄存器寻址寄存器寻址就是利用寄存器中的数值作为操作数 这种寻址方式是各类微处理器经常采用的一种方式 也是一种执行效率较高的寻址方式 3 寄存器间接寻址寄存器间接寻址就是以寄存器中的值作为操作数的地址 而操作数本身存放在存储器中 4 基址变址寻址基址变址的寻址方式就是将寄存器 该寄存器一般称作基址寄存器 的内容与指令中给出的地址偏移量相加 从而得到一个操作数的有效地址 5 多寄存器寻址采用多寄存器寻址方式 一条指令可以完成多个寄存器值的传送 这种寻址方式可以用一条指令完成传送最多16个通用寄存器的值 6 相对寻址与基址变址寻址方式相类似 相对寻址以程序计数器PC的当前值为基地址 指令中的地址标号作为偏移量 将两者相加之后得到操作数的有效地址 7 堆栈寻址堆栈是一种数据结构 按先进后出 FirstInLastOut FILO 的方式工作 使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作位置 堆栈指针总是指向栈顶 2 2 3Thumb指令概述 Thumb指令集是ARM指令集的一个子集 允许指令编码为16位的长度 与等价的32位代码相比较 Thumb指令集在保留32代码优势的同时 可以在很大程度上节省系统的存储空间 2 3 1AtmelAT91RM9200 AT91RM9200具有以下的丰富片上资源 1 16KB数据Cache 16KB指令Cache 2 虚拟内存管理单元MMU 3 带有Debug调试的在片Emulator 4 Mid levelImplementationEmbeddedTraceMacrocell 5 16KB的内部SRAM和128KB的内部ROM 6 带有外部总线接口 EBI 方便用户进行扩展升级 7 支持SDRAM SRAM BurstFlash和CompactFlash SmartMediaandNANDFlash的无缝连接 8 增强型的时钟产生器和电源管理单元 9 带有2个PLL的2个在片振荡器 10 慢速的时钟操作模式和软件电源优化能力 11 4个可编程的外部时钟信号 12 包括周期性中断 看门狗和第二计数器的系统定时器 13 带有报警中断的实时时钟 14 带有8个优先级 可单个屏蔽中断源 Spurious中断保护的先进中断控制器 15 7个外部中断源和1个快速中断源 16 4个32位的PIO控制器 可以达到122个可编程I O引脚 每个都有输入控制 可中断及开路的输出能力 17 20通道的外部数据控制器 DMA 18 10 100M的以太网接口 19 2个全速的USB2 0主接口和一个从口 20 4个UART 21 3通道16位的定时 计数器 TC 22 两线接口 TWI 23 IEEE1149 1JTAG标准扫描接口 2 3 2SamsungS3C2410 S3C2410是著名的半导体公司Samsung推出的一款32位RISC处理器 为手持设备和一般类型的应用提供了低价格 低功耗 高性能微控制器的解决方案 其片上功能如下 1 内核工作电压为1 8 2 0V 存储器供电电压3 3V 外部I O设备的供电电压3 3V 2 16KB的指令Cache和16KB的数据Cache 3 LCD控制器 最大可支持4K色STN和256色TFT 4 4通道的DMA请求 5 3通道的UART IrDA1 0 16字节TxFIFO 16字节RxFIFO 2通道的SPI接口 6 2通道的USB Host Slave 7 4路PWM和1个内部时钟控制器 8 117个通用I O 24路外部中断 9 272PinFBGA封装 10 16位的看门狗定时器 11 1通道的IIC IIS控制器 12 带有PLL片上时钟发生器 2 3 3TIOMAP1510 1610系列 MAP161X系列的处理器主要具有以下特点 1 低功耗 高性能CMOS技术2 TMS320C55xDSP核3 ARM926TEJ核 2 3 4Freescalei Max21 i Max21主要具有如下特性 集成ARM926内核 16KB的指令Cache和16KB的数据Cache 采用SmartSpeedSwitch技术 可实现数据的并行处理 增加数据的吞吐量 16 18位的彩色LCD控制器 支持SVGA USBOn the Go 2通道的USBHost 支持实时MPEG4和H 263编解码 最高可每秒传输30帧CIF或QVGA图像 2 4 1三星S3C2410开发板介绍 1 硬件资源情况 CPU 三星S3C2410A 主频203MHz 内存 64MB NORFlash 2MB SST39VF160或SST39VF1601 NANDFlash 64MB K9F1208 用户可自己更换为16MB 32MB或128MB的NandFlash 2个标准5线串口 10M网口 CS8900Q3 带联接和传输指示灯 2个USB1 1HOST接口 其中一个HOST与Device复用 通过短路块选择 1个USB1 1Device接口 它与USBHOST接口复用 通过短路块选择 1个IRDA红外线数据通信口 采用IIS接口芯片UDA1341 一路立体声音频输出接口可接耳机或音箱 支持录音 自带驻机体话筒可直接录音 另有一路话筒输入接口可接麦克风 1个SD卡接口 可接256MSD卡 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800 600像素 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800 600像素 标准配置为夏普256K色240 320 3 5英寸TFT液晶屏 带触摸屏 内部实时时钟 带有后备锂电池 1个20芯Multi ICE标准JTAG接口 支持SDT2 51 ADS1 2等调试 开关电源供电 输入直流电压范围是7 20V 带电源开关和指示灯 1个EEPROM AT24C02 用来验证IIC总线读写 16个小按键 4个高亮LED 1个蜂鸣器 带使能控制的短路块 2个PS 2接口 信号线接在中断引脚上 1个精密可调电阻接到ADC引脚上用来验证模数转换 1个60芯2mm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 I O口 ADC 5V和3 3V电源 地等用户扩展可能用到的信号 2 软件资源情况 ADS1 20安装程序 评估版 采用Linux2 4以上内核 支持多种文件系统 比如Cramfs Fat以及用于NANDFlash的YAFFS文件系统 支持LCD和触摸屏 支持USBHOST 支持QT 支持MP3播放和视频播放 支持多种网络应用 比如FTP HTTP Telnet等网络应用 烧写Flash的工具软件SJF2410 包含NT 2000 XP解决方案 串口工具软件sscom32 exe dnw exe tftp exe 64K色 RGB565 图片字模软件 USBDevice接口驱动程序 FS2410BIOS源代码 ADS1 20的项目文件 FS2410测试程序 ADS1 20的项目文件 包含全部源代码 LinuxforS3c2410内核源码包以及编译工具 WINCE4 2 NET