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 處理器數(shù)據(jù)手冊 處理器典型內(nèi)部模塊,一.分類和特點 ARM微處理器的生產(chǎn)要經(jīng)過兩個環(huán)節(jié)： ARM公司提供內(nèi)核的IP（即知識產(chǎn)權(quán)）授權(quán) 半導(dǎo)體公司購買內(nèi)核的使用權(quán)，進行擴展，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 高級中斷控制器 片內(nèi)的存儲器 無MMU 具有工業(yè)級性能,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、處理器的性價比 2、開發(fā)成本（詳見P84表4-3） 3、維護以及向后兼容性,2 應(yīng)用處理器 具有MMU 支持SDRAM 具有LCD控制器 具有DMA 高級應(yīng)用處理器具有更強大的運算能力，一般為ARMv5E以上的版本。 與控制類芯片的主要區(qū)別為運算能力。,3. 數(shù)字信號處理 （使用協(xié)處理器和DSP等方式提高運算能力） 4. 消費類電子的嵌入式芯片 （較強的專業(yè)性） 5. 安全芯片 （SecurCore內(nèi)核）,處理器的數(shù)據(jù)手冊,數(shù)據(jù)手冊（Datasheet）包含的主要內(nèi)容： 處理器特點概述 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 處理器各個功能模塊介紹 處理器的電氣特性 處理器的機械特性,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） 定時器（Timer） UART（通用-串行收發(fā)機） 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重點部件特點,S3C44B0X概述,S3C44B0X采用ARM7TDMI內(nèi)核，最大速度可以達66MHZ。 S3C44B0X主要提供了以下集成的器件： 8KB Cache 外部存儲控制器 LCD控制器 4個DMA 2個通用串行總線 一個多主IIC 一個IIS 5通道的PWM定時器 一個內(nèi)部定時器 71個GPIO 8個外部中斷 實時時鐘 8通道10位ADC,相比同類型和價位的處理器，S3C44B0X有以下的優(yōu)點： 1、內(nèi)部的Cache和寫緩沖 2、內(nèi)存控制器支持SDRAM 3、外部內(nèi)存引腳有片選信號 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，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定時器,S3C44B0X PWM定時器的特性為: 6個基于中斷或者DMA方式PWM定時器 3個8位預(yù)分頻器、 5個5位除法器、 1個4位除法器 輸出坡形可編程的脈寬調(diào)制(PWM) 自動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，其運算速度高達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，具有增強型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（無線動態(tài)節(jié)能）和Wireless MMX（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4-16,PXA處理器組成與框圖,Xscale核心（見p119）,PXA系統(tǒng)存儲器接口（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)存儲器空間： 從地址0 x0000 0000開始的6個64M Static Memory空間； SDRAM的空間： 0 xA000 0000-0 xB000 0000的4個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256M的SDRAM空間； 卡空間： 從地址0 x2000 0000 -0 x4000 0000的2個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和存儲器控制（Memory Ctl）三個部分。,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，同時確定著所有中斷的第一級。它也用于確定是否由IRQ或者FIQ觸發(fā)中斷，或者屏蔽中斷。各個中斷可以設(shè)置為IRQ或者FIQ模式，而且FIQ的優(yōu)先級高于IRQ。,PXA UART控制器,PXA2xx均具有3個通用異步接收/發(fā)送器： 全功能UART（FFUART） 藍牙UART（BEUART） 標準UART（STUART）,PXA LCD控制器,PXA2xx的LCD控制器提供了對被動顯示模塊（DSTN，雙層超扭曲向列型液晶顯示屏幕）和主動顯示模塊（TFT，薄膜晶體管）的支持。 PXA27x 的LCD控制器功能更為強大，支持一個基本層，兩個疊加層，一個為硬件光標層。,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：,ARM7,ARM9,ARM9E,ARM10,SecurCore,Xscale,ARM11,Cortex,ARM處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu),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)實的芯片。,簡介,ARM7TDMI支持32位尋址范圍，并彌補了ARM6不能在低于5V電源電壓下工作的不足。ARM7TDMI的后綴意義為：,三級流水線,ARM7TDMI處理器使用流水線來增加處理器指令流的速度。這樣可使幾個操作同時進行，并使處理和存儲器系統(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，分別為： 取指譯碼執(zhí)行,結(jié)束,