32位RISCCPUARM芯片的應用和選型

1.4 usb接口

許多arm芯片內置有usb控制器，有些芯片甚至同時有usb host和usb slave控制器。見表2。

表2 內置usb控制器的arm芯片

1.5 gpio數量

在某些芯片供應商提供的說明書中，往往申明的是最大可能的gpio數量，但是有許多引腳是和地址線、數據線、串口線等引腳復用的。這樣在系統設計時需要計算實際可以使用的gpio數量。

1.6 中斷控制器

arm內核只提供快速中斷（fiq）和標準中斷（irq）兩個中斷向量。但各個半導體廠家在設計芯片時加入了自己同的中斷控制器，以便支持諸如串行口、外部中斷、時鐘斷等硬件中斷。外部中斷控制是選擇芯片必須考慮的重要因素，合理的外部中斷設計可以很大程度的減少任務調度工作量。例如philips公司的saa7750，所有gpio都可以設置成fiq或irq，并且可以選擇升沿、下降沿、高電平、低電平四種中斷方式。這使得紅外線遙控接收、指輪盤和鍵盤等任務都可以作為背景程序運行。而cirrus logic公司的ep7312芯片，只有4個外部中斷源，并且 每個中斷源都只能是低電平或才高電平中斷，樣在用于接收紅外線信號的場合時，就必須用查詢方式，會浪費大量cpu時間。

1.7 iis（integrate interface of sound）接口

即集成音頻接口。如果設計者頻應用產品，iis總線接口是必需的。

1.8 nwait信號

外部總線速度控制信號。不是每個arm芯片都提供這個信號引腳，利用這個信號與廉價的gal芯片就可以實現與符合pcmcia標準的wlan卡和bluetooth卡的接口，而不需要外加高成本的pcmcia專用控制芯片。另外，當需要擴展外部dsp協處理器時，此信號也是必需的。

1.9 rtc（real time clock）

很多arm芯片都提供實時時鐘功能，但方式不同。如cirrus logic公司的ep7312的rtc只是一個32位計數器，需要通過軟件計算出年月日時分秒;而saa7750和s3c2410等芯片的rtc直接提供年月日時分秒格式。

1.10 lcd控制器

有些arm芯片內置lcd控制器，有的甚至內置64k彩色tft lcd控制器。在設計pda和手持式顯示記錄設備時，選用內置lcd控制器的arm芯片如s1c2410較為適宜。

1.11 pwm輸出

有些arm芯片有2～8路pwm輸出，可以用于電機控制或語音輸出等場合。

1.12 adc和dac

有些arm芯片內置2～8通道8～12位通用adc，可以用于電池檢測、觸摸屏和溫度監測等。philips的saa7750更是內置了一個16位立體聲音頻adc和dac，并且帶耳機驅動。

1.13 擴展總線

大部分arm芯片具有外部sdram和sram擴展接口，不同的arm芯片可以擴展的芯片數量即片選線數量不同，外部數據總線有8位、16位或32位。某些特殊應用arm芯片如德國micronas的puc3030a沒有外部擴展功能。

1.14 uart和irda

幾乎所有的arm芯片都具有1～2個uart接口，可以用于和pc機通訊或用angel進行調試。一般的arm芯片通訊波特率為115，200bps，少數專為藍牙技術應用設計的arm芯片的uart通訊波特率可以達到920kbps，如linkup公司l7205。

1.15 dsp協處理器，見表3。

表3 arm+dsp結構的arm芯片

1.16 內置fpga

有些arm芯片內置有fpga，適合于通訊等領域。見表4。

表4 arm+fpga結構的arm芯片

1.17 時鐘計數器和看門狗

一般arm芯片都具有2～4個16位或32位時鐘計數器和一個看門狗計數器。

1.18 電源管理功能

arm芯片的耗電量與工作頻率成正比，一般arm芯片都有低功耗模式、睡眠模式和關閉模式。

1.19 dma控制器

有些arm芯片內部集成有dma（direct memory access），可以和硬盤等外部設備高速交換數據，同時減少數據交換時對cpu資源的占用。

另外，還可以選擇的內部功能部件有：hdlc，sdlc，cd-rom decoder，ethernet mac，vga controller，dc-dc。可以選擇的內置接口有：iic，spdif，can，spi，pci，pcmcia。

最后需說明的是封裝問題。arm芯片現在主要的封裝有qfp、tqfp、pqfp、lqfp、bga、lbga等形式，bga封裝具有芯片面積小的特點，可以減少pcb板的面積，但是需要專用的焊接設備，無法手工焊接。另外一般bga封裝的arm芯片無法用雙面板完成pcb布線，需要多層pcb板布線。

2 多芯核結構arm芯片的選擇

為了增強多任務處理能力、數學運算能力、多媒體以及網絡處理能力，某些供應商提供的arm芯片內置多個芯核，目前常見的arm+dsp，arm+fpga，arm+arm等結構。

2.1 多arm芯核

為了增強多任務處理能力和多媒體處理能力，某些arm芯片內置多個arm芯核。例如portal player公司的pp5002內部集成了兩個arm7tdmi芯核，可以應用于便攜式mp3播放器的編碼器或解碼器。從科勝訊公司（conexant）分離出云的專門致力于高速通訊芯片設計生產的minspeed公司就在其多款高速通訊芯片中集成了2～4個arm7tdmi內核。

2.2 arm芯核+dsp芯核

為了增強數學運算功能和多媒體處理功能，許多供應商在其arm芯片內增加了dsp協處理器。通常加入的dsp苡核有arm公司的piccolo dsp芯核、oak公司16位定點dsp芯核、ti的tms320c5000系列dsp芯核、motorola的56k dsp芯核等。見表3。

2.3 arm芯核+fpga

為了提高系統硬件的在線升級能力，某些公司在arm芯片內部集成了fpga。見表4。

3 主要arm芯片供應商

目前可以提供arm芯片的著名歐美半導體公司有：英特爾、德洲儀器、三星半導體、摩托羅拉、飛利浦半導體、意法半導體、億恒半導體、科勝訊、adi公司、安捷倫、高通公司、atmel、intersil、alcatel、altera、cirrus logic、linkup、parthus、lsi logic、micronas，silicon wave、virata、portalplayer inc.、netsilicon，parthus。見表5。***的許多著名半導體公司或東芝、三菱半導體、愛普生、富士通半導體、松下半導體等公司較早期都大力投入開了自主的32位cpu結構，但現在都轉向購買arm公司的芯核進行新產品設計。由于它們購買arm版權較晚，現在還沒有可銷售的arm芯片，而oki、nec、akm、oak、sharp、sanyo、sony、rohm等***半導體公司目前都已經已經指生產了arm芯片。韓國的現代半導體公司也生產提供arm芯片。另外 ，國外也很多設備制造商采用arm公司芯核設計自己的專用芯片，如美國的ibm、3com和新加坡的創新科技等。我國臺灣地區可以提供arm芯片的公司臺積電、臺聯電、華幫電子等。其它已購買arm芯核，正在設計自主版板權專用芯片的大陸公司會為通訊中興通訊等。

表5 主要arm芯片供應商及其代表性產品和主要應用領域

4 選擇方案舉例

表6列舉的最佳方案僅供參考，由于soc集成電路的發展非常迅速，今天的最佳方案到明天就可以不是最佳的了。因此任何時候在選擇方案時，都應廣泛搜尋一下主要的arm芯片供應商，以找出最適合芯片。

表6 最佳應用方案推薦