ARM简介及编程

1.ARM简介(摘录)
　　ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。
　　ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。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。
　　目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。
　　ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。
　　2.产品介绍
　　ARM提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案。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）。典型的产品如下。
　　 ①CPU内核
　　 --ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC内核，用于移动通信。
　　-- ARM7TDMI(Thumb):这是公司授权用户最多的一项产品，将ARM7指令集同Thumb扩展组合在一起，以减少内存容量和系统成本。同时，它还利用嵌入式ICE调试技术来简化系统设计，并用一个DSP增强扩展来改进性能。该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器。
　　--ARM9TDMI:采用5阶段管道化ARM9内核，同时配备Thumb扩展、调试和Harvard总线。在生产工艺相同的情况下，性能可达ARM7TDMI的两倍之多。常用于连网和顶置盒。
　　②体系扩展
　　-- Thumb:以16位系统的成本，提供32位RISC性能，特别注意的是它所需的内存容量非常小。
　　③嵌入式ICE调试
　　由于集成了类似于ICE的CPU内核调试技术，所以原型设计和系统芯片的调试得到了极大的简化。
　　④微处理器
　　--ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低价、低能耗、封装式常规系统微型处理器，配有高速缓存（Cache）、内存管理、写缓冲和JTAG。广泛应用于手持式计算、数据通信和消费类多媒体。
　　 --ARM940T、920T系列:低价、低能耗、高性能系统微处理器，配有Cache、内存管理和写缓冲。应用于高级引擎管理、保安系统、顶置盒、便携计算机和高档打印机。
　　--StrongARM:性能很高、同时满足常规应用需要的一种微处理器技术，与DEC联合研制，后来授权给Intel。SA110处理器、SA1100 PDA系统芯片和SA1500多媒体处理器芯片均采用了这一技术。
　　--ARM7500和ARM7500FE:高度集成的单芯片RISC计算机，基于一个缓存式ARM7 32位内核，拥有内存和I/O控制器、3个DMA通道、片上视频控制器和调色板以及立体声端口;ARM7500FE则增加了一个浮点运算单元以及对EDO DRAM的支持。特别适合电视顶置盒和网络计算机（NC）。
Windows CE的Pocket PC只支持ARMWindows CE可支持多种嵌入式处理器，但基于Windows CE的Pocket PC则只支持ARM一种。微软在对SH3、MIPS、ARM等嵌入式处理器做了评估后认为，ARM是一种性价比较好的选择。由于目前ARM在手持设备市场占有90%以上的份额，只支持ARM，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。由于ARM开放其处理器授权，因此，用户在市场上可以在多家整机厂商中进行选择，从而保证了这一市场的竞争性。
2. ARM芯片CL-PS7111主要特点　电平2.7v/3.3v.相对应CPU工作频率13MHz/18MHz. 13MHz位节电模式, 性能相当于33MHz Inter 486 PC ARM710A内核 ARM7 CPU 8K 4向缓存(cache) MMU 带有64入口TLB(Transition Look-aside Buffer) DRAM控制器 支持16位和32位DRAM ROM/SRAM/Flash Memory 控制可译码4,5或6个独立的256M存储空间段 每个存储段支持8位,16位和32位操作,并支持分页模式 可编程ROM/SRAM/Flash Memory 支持两个低功耗CL-PS6700 PC卡(PCMCIA)控制器 2K 片内 SRAM用于程序快速执行片内Boot ROM (128Byte) 两个同步串行接口 支持SPI,或Microwire2兼容 音频解码器(Audio Codec) 27位通用接口GPIO(general-purpose I/O port) 3个8位和1个3位GPIO port 支持键盘阵列扫描(Scanning keyboard matrix) 两个异步串口 UARTs 支持高达115.2K 波特率内有两个接收发送(TX,RX) 16Bytes FIFOs缓冲 支持MODEM控制信号 DC-to-DC转换器接口提供两个96KHz时钟输出,通过编程duty ratio(1/16---15/16)操作 LCD控制器 直接信号扫描板接口,单色LCD 面板的大小可编程从16到1024个像素,16个像素为一个单位 视频帧大小可编程到128K byte 每个像素点的位数可编程1,2,4位计时器和实时时钟 两个16位计时器(Timer counter)和一个32位实时时钟(RTC) 　 3. 调试工具及调试方法 ARM Project Manager (APM) include ARM Debuger: 这个工具由ARM提供主要是开发程序, 编程调试ARM芯片, 有相当不错的开发环境和远端调试功能, 支持汇编和C. 它带有一个ARM自己的嵌入式操作系统ARM Angel, 用户可以在它的上面开发自己的嵌入式软件, 不过这个操作系统不是实时多任务的. 通过计算机串口与处理器UART相连,设置计算机的超级终端 ( Hyper Terminal ), 通过超级终端察看硬件情况(寄存器设置,数据等)和程序运行情况,当然程序重要加入向UART送出数据的指令, 用Beep报警也是经常用的. 这种调试方法是用于底层调试硬件,找出硬件存在的问题. VxWorks 在Shell 不能正常运行前,也是采取这种方法来调试程序,不过一般不是硬件问题,而是BSP中存在的问题,需要根据硬件,修改BSP. 需要说明的是：上述方法是在没有硬件仿真器的情况下采用的，仿真器是底层调试硬件程序最好，最简便直观的办法。AMR、ARM和MRM技术简介

一、AMR简介

　　AMR（Audio/MODEM Riser，声音/调制解调器插卡）是一套开放工业标准，它定义的扩展卡可同时支持声音及MODEM功能。采用这种设计，可有效降低成本，同时解决声音与MODEM子系统目前在功能上的一些限制。
　　人们其实早就想把MODEM子系统集成到主板上，但由于存在电磁干扰以及另一些不方便的因素，所以MODEM最重要的模拟I/O（编码/译码器和 DAA）电路暂时还不能直接焊到主板上。Intel公司之所以制订这套AMR规则，很重要的一个目的就是解决这个问题，将模拟I/O电路转移到单独的插卡中，其他部件则留在主板上。
　　另外，声音子系统目前也不能十全十美地集成到主板，其信噪比仍然达不到要求。
　　通过一个开放的、工业标准的插卡设计，系统厂商可采用标准或专用插槽，用极低的成本在主板上实现声音和MODEM功能。由于具有更大的灵活性，主板上可集成更多的加速功能，这一切都要归功于AMR接口。

　　一块主板如果要支持AMR模块，应具备的基本条件包括以下几点。
■发热:在任何工作模式下，AMR模块的总功率均不得超过15瓦。
■BIOS软件:AMR声音及MODEM子系统必须配备成一个与主板集成的子系统。AMR模块制造商要负责开发全部驱动程序及BIOS代码，以支持这种配置，并对基于AMR架构的子系统的硬件资源加以管理。
■主板设计：对于ATX，MicroATX和NLX主板来说，AMR卡必须置入最外侧的插槽。
AMR接口的骨干是一个符合AC'97规格的AC链路，最多支持4个解码芯片（以下简称codec），如图2所示。

　　在图2中，AMR接口支持的其他信号还包括以下几点。
■I/O分离：codec可分别做在不同的组件上（比如声音解码芯片做在主板上，而MODEM芯片则可做在AMR插卡上）。对应的信号包括用于拨号监视的传统模拟I/O。
■电源:支持PC立即供电管理信号，以及运行AMR模块支持电路所需的主电源。
■可选/保留:为将来可能加入的功能预留的信号。
　　基本的AMR架构支持声音及MODEM子系统的硬件加速。加速器位于预处理数据源与处理数据目的地之间，它直接从主内存取得预先处理好的数据，再通过AC链路，将其直接传递给解码芯片。
　　正是由于硬件上的这种伸缩性，系统厂商可选择将哪个控制器作为AC链路主控来使用。在可以预见的将来，越来越多的硬件设备会集成到一起，既能节约空间，也能降低成本。但这一切都要依赖业界通行的标准。由Intel制订的AMR 1.01规范只是迈出了一小步而已。在一些科幻小说中，已指出未来的CPU将是一个各种功能的大杂烩，同时具有MODEM、声卡、内存、显卡等功能。但愿这不是一个遥远的梦！ 二、ARM公司及产品简介

1.公司简介
　　ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。
ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。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。
　　目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。
　　ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。

2.产品介绍
　　ARM提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案。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）。典型的产品如下。
①CPU内核
■ ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC内核，用于移动通信。
■ ARM7TDMI(Thumb):这是公司授权用户最多的一项产品，将ARM7指令集同Thumb扩展组合在一起，以减少内存容量和系统成本。同时，它还利用嵌入式ICE调试技术来简化系统设计，并用一个DSP增强扩展来改进性能。该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器。
■ ARM9TDMI:采用5阶段管道化ARM9内核，同时配备Thumb扩展、调试和Harvard总线。在生产工艺相同的情况下，性能可达ARM7TDMI的两倍之多。常用于连网和顶置盒。
②体系扩展
■ Thumb:以16位系统的成本，提供32位RISC性能，特别注意的是它所需的内存容量非常小。
③嵌入式ICE调试
由于集成了类似于ICE的CPU内核调试技术，所以原型设计和系统芯片的调试得到了极大的简化。
④微处理器
■ ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低价、低能耗、封装式常规系统微型处理器，配有高速缓存（Cache）、内存管理、写缓冲和JTAG。广泛应用于手持式计算、数据通信和消费类多媒体。
■ ARM940T、920T系列:低价、低能耗、高性能系统微处理器，配有Cache、内存管理和写缓冲。应用于高级引擎管理、保安系统、顶置盒、便携计算机和高档打印机。
■ StrongARM:性能很高、同时满足常规应用需要的一种微处理器技术，与DEC联合研制，后来授权给Intel。SA110处理器、SA1100 PDA系统芯片和SA1500多媒体处理器芯片均采用了这一技术。
■ ARM7500和ARM7500FE:高度集成的单芯片RISC计算机，基于一个缓存式ARM7 32位内核，拥有内存和I/O控制器、3个DMA通道、片上视频控制器和调色板以及立体声端口;ARM7500FE则增加了一个浮点运算单元以及对EDO DRAM的支持。特别适合电视顶置盒和网络计算机（NC）。

3.授权产品
　　下列产品均被授权采用ARM技术，注意它们只是世界上众多ARM授权产品中的一小部分而已。
①手持计算:内置OCR和红外线通信功能的个人数字助理（PDA）笔，Psion Series 5手持式PC，HP CapShare 910信息机等。
②便携技术:Hagenuk数字电话，松下G450 GSM移动电话
③网络计算机和Web TV:Corel计算机公司的Linux NetWinder平台
④连网产品:Ericsson Mobile Office DC 23 (v4) 用于连手机的PC卡接口
⑤消费类多媒体:RCA Thomson DSS电视机顶置盒
⑥嵌入产品:Gemplus智能卡

三、多分辨率织网(MRM)技术概览

资料来源:Intel结构实验室（IAL）。

1.前言
　　一个3D多边形织网由一系列三角形构成，这些三角形形成了3D物体的表面。三角形数量越多，3D模型就越光滑。“高分辨率”或“高顶点分辨率”就是指一些非常细腻的3D模型。
　　尽管高分辨率模型在视觉上很吸引人，但众所周知，也需要更多的资源来存储和渲染。为了在画质和性能上取得一个理想的平衡，通常为远距离或快速运行的物体创建一个固定的低分辨率版本，同时为近距离观看或特写镜头创建一个独立的高分辨率版本。但对固定分辨率模型来说，一个不好的后遗症是：在不同的固定分辨率之间切换时，会产生“突变”的感觉。
　　Intel的“多分辨率织网”（Multi-Resolution Mesh，MRM）方案为我们提供了一个解决方案。MRM仅由一个顶点非常多的模型构成，另加一系列指令，允许一次删除或替换一个顶点。通过MRM，无论在创作还是实际运行时期，都可方便更改3D物体的分辨率。由于分辨率的变化非常微小，所以在一个动态的3D虚拟世界中，实际根本不可能注意到其间的区别。
2.优点
　　Intel MRM有效解决了固定分辨率存在的问题：
■ 即使在低分辨率下，MRM也能达到非常好的画质。
■ MRM能极大节省存储空间和I/O流量。尽管在相同分辨率下，MRM模型的数据量约为固定分辨率模型的两倍，但同一个MRM模型可替代传统的多个固定分辨率模型，节约更多的内存。
■ 实际运行时，MRM允许分辨率平滑转变,这样能避免产生明显的视觉突变。
■ MRM允许我们对3D模型的分辨率加以动态控制。要么令其自动进行，根据显示引擎中编好码的算法；要么根据用户命令。
图7和图8显示了用MRM创作3D模型的好处。


  
很多电子人都想知道什么是ARM,在网上找到点资料，介绍了什么是ARM，要想知道更清楚的知道什么是ARM，请自己google一下。
英国ARM 公司是全球领先的16/32 位嵌入式 RISC 微处理器解决方案的供应商，向全球各大领先电子公司提供高性能、低成本和高效率的RISC 处理器、外设和系统芯片技术授权。ARM 还为开发完整系统提供综合技术支持。ARM 的微处理器核技术广泛用于便携式通信产品、手持运算、多媒体和嵌入式解决方案等领域，已成为RISC 标准。
ARM公司是一家既不生产芯片（fabless）也不销售芯片（chipless）的公司，它通过出售芯片技术授权，建立起新型的微处理器设计、生产和销售商业模式。更重要的是，这种商业模式取得极大的成功，采用ARM技术IP核的微处理器遍及各类电子产品：汽车、消费电子、成像、工业控制、海量存储、网络、安保和无线等市场，ARM技术几乎无处不在。
ARM 公司在1990年11月英国剑桥的一个谷仓里成立，最初只有12人，怀着一个梦想：推出一个好的32位RISC CPU，让全世界每个人都至少有一个ARM芯片。经过11年多的发展，今日的ARM公司已经拥有700多名员工，其中60％以上都从事研发工作，在全世界 8个国家和地区（中国台湾）设有分公司，并且即将在中国上海成立分公司。
很多以核为基础的系统芯片设计都以ARM核为基础。尽管Intel的微处理器在PC 领域处于压倒优势地位，但在嵌入系统领域，Intel利用了ARM核的技术授权，例如，推出基于ARM的MP3播放器，Intel与TI在 2001年7月30日同时取得ARM V6结构的授权。微软的PocketPC今后只支持ARM结构。Motorola、National Semiconductor、Lucent等一批厂商都取得ARM核的技术授权。
ARM技术具有很高的性能和更高的功效，因而容易被更多的厂商接受。同时，合作伙伴的增多，可获得更多的第三方工具、制造和软件支持，又使整个系统成本降低，产品进入市场的时间加快，从而具有更有利的竞争优势。
ARM （Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。
ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。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。
目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。
ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。世界嵌入式系统IC市场格局分析(多图)
世界嵌入式处理器市场

MCU市场近几年保持着增长的态势。WSTS 2005年10月的报告(如图1)显示，32位及以上的MCU、DSP等保持了相对较大的增长势头，其他领域则较为平缓。


从数量上来说，全球现在每年交付使用的嵌入式芯片约为400亿片，其中绝大多数还是4位和8位CPU。但是值得注意的是：32位异军突起，成为了嵌入式处理器领域的明亮之星。

32位

32位的市场总值达到30亿美元，从单位数量来说不到10亿个，现在是6~7亿个左右。在未来的四年间，这一部分市场会从30亿美元涨到80亿美元以上，所以从营收的角度来看增长是很大的。据NXP(原Philips半导体部)分析，在32位中，所有类型的产品增长都是很迅速的，从1美元32位的ARM7 MCU，到高性能产品的增长都很可观。


　　
2位重要的应用领域是消费电子领域。ARM认为高性能消费电子产品的增长是拉动32位强劲增长的主要原因。随着后PC时代的来临，消费电子成为了推动半导体行业发展的主要动力。而在消费电子中，32位嵌入式CPU居主导地位。其原因是：首先，用户希望消费电子产品的性能提高，功耗降低，价格降低，32位嵌入式系统具有优势。其次，在一些传统的消费电子产品中，用户对操作界面的要求越来越高，同时希望这些产品能满足可联性和更丰富的性能；面对这样的市场需求，传统的4位和8位系统已经无法满足，32位系统正在逐渐取而代之。


　　
在32位领域，ARM拥有得天独厚的优势。据ARM公司预计，今年基于ARM架构的芯片交付量将超过20亿(编者注：绝大部分用于SoC中，例如手机的 SoC中，只有少量用于嵌入式MCU)；到2010年这个数字可能超过45亿，预计嵌入式ARM MCU将比06年增长10倍。

8位和16位

虽然8位和16位单片机(MCU) 营收增长缓慢，数量增长却是很大，某些局部产品增长很可观。据Microchip介绍，目前8位和16位的总规模达到约90亿美元。NXP也认为现在8位的市场的总额已经达到了50亿美元，单位数是350亿块，单位数量的年增长率是17%。因此，这一块市场很有吸引力，但同时涉足此领域的厂商也要很谨慎，要参与增长最迅速的大部分市场。




　　
16位MCU市场曾一度受到8位和32位MCU产品的冲击，当时一度认为其市场规模将会缩小，但目前依然维持着一定的规模。最大的16位MCU厂商瑞萨指出，究其原因是8位MCU的功能和性能有时不能满足产品的应用需求，必须使用16位MCU(例如，AV、工业机器应用)。同时，16位MCU市场中，汽车电子应用被预测为最大的应用领域，其应用正在不断持续扩大。

Microchip与瑞萨等公司认为，MCU中的可重编程产品部分将继续保持较快的增长速度。可重编程的单片机是指那些以闪存(Flash)作为其主存储的器件，用户可以轻松地对在这些单片机上运行的软件进行定义或重定义。采用可重编程单片机的用户在开发和制造最终产品的过程中，将获得非常大的灵活性。

同时，MCU正把更多的外围器件集成进来，以满足各种特定的控制需要。例如，ZiLOG在8bit技术的发展演化方面正扮演着自己的角色，添加新的功能、并将数量越来越多的外设，如温度传感器、模数转换器(ADC)、内部精密振荡器(IPO)和通信功能，集成到其8bit系列器件中。较小的封装和较低的耗电产品也深受欢迎。

中国嵌入式处理器市场

在中国的增长率要超过全球增长。据神州龙芯介绍：中国嵌入式CPU的销售额及预测如图2所示。在高增长的同时，95%的嵌入式CPU是进口的，只有 C*Core和神州龙芯等区区几款是国内自己研制的嵌入式CPU(如图3所示)。因此，发展自主知识产权的32位嵌入式CPU是所有关心民族产业人士的共识。

中国目前是8位MCU的应用王国。瑞萨认为，目前为止，8位MCU市场在全球 MCU市场中依然占据着巨大的比例——无论是在金额还是在数量上。应用范围涵盖了从白色家电、PC/AV产品到医疗保健仪器等各个方面。由于中国在上述领域十分擅长，因此，可以认为中国是8位MCU的最大消费市场。

PLD市场

这两年，革了ASIC命的PLD(可编程逻辑器件)高唱凯歌，逐渐独树一帜。整个PLD的营业额如图4所示，全球PLD市场2005年总值估计约为28亿美元。据Xilinx分析，2006日历年度的PLD市场增长速度预计为12%~16%。Altera预测，今后将以年均增长率17%的速度发展。PLD 主要分为CPLD和FPGA，从图5可看出，CPLD的发展速度平稳，具有潜力的是FPGA。PLD主要用于通信、数字类消费电子、工业、计算机和存储等领域，Altera分析其增长率如图5所示。Xilinx预计亚太区业务将会有强劲的增长，其中约40%来自通信领域，约16%来自消费和汽车领域。

如今，通过进入新市场(例如消费电子)，Xilinx预计到2009年将有望增长到228亿美元，其中亚太区市场将达到48亿美元(根据iSuppli公司05年12月的半导体行业研究报告)。Altera也将通过开发新市场(例如通过Hardcopy技术，进入18亿美元的结构化ASIC市场)扩张。

FPGA领域尽管潜力巨大，但主要是两位巨人出尽了风头：Xilinx和Altera占有了80%左右的市场营收份额，其他的几家厂商在超低功耗或安全性等几个特定的“蓝海”发展。

嵌入式软件

随着嵌入式系统复杂性的提高，嵌入式软件扮演着越来越重要的角色：如实时操作系统(RTOS)、编译器、中间件(Middleware)、嵌入式数据库(RTDB)和网络开发平台等。其中实时操作系统起着尤为关键的作用，根据VDC的预估：2005~2008年实时操作系统的复合年均增长率(CAGR)约为13.5%左右(图7为VDC2004年预估的数值)。



从RTOS等开发平台的角度来看，主要分为以下几类：

以Windows CE和Linux为代表的、以高端应用为目标的嵌入式软件平台；

以DeltaOS、VxWorks、INTEGRITY和NUCLEUS为代表的、传统嵌入式应用为目标的嵌入式软件平台；

以Symbian、PalmOS为代表的、面向特定应用领域的行业性软件平台；

以配套特定应用为目的、非公开应用的专属性软件平台。

对于以上类型的开发平台，应该说都拥有较大的应用范围。




　　
从嵌入式软件的应用部分来看，消费类和电信/数据应用是最大的市场，两者的营业额相加占有将近半壁江山(VDC 2004年7月统计)。但是，其他的多种应用几乎都与安全有关。因此，在嵌入式软件开发中，安全成为重头戏。

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