基于ARM的電子系統設計

一、引言

作為SOC（SystemOnChip)的典型應用，和持電話、機頂盒、數碼像機、GPS、個為數字助理以及因特網設備等產品的市場需求越來越大。目前，基于arm的處理器以其高速度、低功耗等諸多優異的性能而成為上述各類產品中選用較多的處理器。

二、arm內核

ARM內核分為ARM7、ARM9、ARM10以及Strongarm等幾類。其中每一類又根據其各自包含的功能模塊而分成多種構成（見表1）

在arm內核中有四個功能模塊可供生產廠商根據不同用戶的不同要求來配置生產。這四個模塊分別用T、D、M和I來表示。

T：表示Thumb，該內核可從16位指令集擴充到32位arm指令集。

D：表示Debug，該內核中放置了用于調試的結構，通常它為一個邊界掃描鏈JTAG，可使CPU進入調試模式，從而可方便地進行斷點設置、單步調試。

M：表示Multiplier，是8位乘法器。

I：表示EmbeddedICELogic,用于實現斷點觀測及變量觀測的邏輯電路部分，其中的TAP控制器可接入到邊界掃描鏈。

arm7

ARM7采用ARMV4T（Newman)結構，分為三級流水，空間統一的指令與數據Cache，平均功耗為0.6mW/MHz，時鐘速度為66MHz，每條指令平均執行1.9個時鐘周期。其中的ARM710，ARM720和ARM740為內帶Cache的arm核。

arm9

ARM9采用ARMV4T（Harvard)結構，五級流水處理以及分離的Cache結構，平均功耗為0.7mW/MHz。時鐘速度為120MHz-200MHz，每條指令平均執行1.5個時鐘周期。與ARM7系列相似，其中的ARM920、ARM940和arm9E為含Cache的CPU核。性能為132MIPS（120MHz時鐘，3.3V供）或220MIPS（200MHz時鐘）。

arm10

ARM10采用ARMV5T結構，六級流水處理，指令與數據分離的Cache結構。平均功耗為1000mW，時鐘速度為300MHz，每條指令平均執行1.2個周期，其中arm1020為帶Cache的版本。

ARM10TDMI：與所有arm核在二進制級代碼兼容，內帶高速32X16MAC，預留DSP協處理器接口。其中的VFP10（矢量浮點單元）為七級流水結構。

ARM1020T：arm10TDMI+32KIDCaches+MMU結構，300MHz時鐘，功耗為1W（2.0V供電）或00mW（1.5V供電）。指令Cache和數據Cache分別為32K，寬度為64bits。能夠技術多種商用操作系統。適用于下一代高性能手持式因特網設備及數字式消費類應用。

Strongarm

StrongARM處理器采用armV4T的五級流水結構。目前有SA110、SA1100以及SA1110等三個版本（見表2）。

三、arm7系列開發工具及開發環境

1.軟件開發工具

GreenHillsTools：GreenHills的ARM軟件工具包能夠支持ARM6、ARM7、ARM7M、ARM7TM、ARM7TDMI、ARM7500FE、ARM8、ARM9、ARM10以及Strongarm等系列處理器。它由編譯器、交叉工具包、集成開發環境和調試接口等組成。

Compiler：高優化性能的C/C++編譯器。

CrossToolChain：交叉開發工具。包括匯編器（Assembler)、連接器（Linker)、庫函數以及目標代碼格式轉換器。

MULTI：集成開發環境。GreenHills的MULTI集成環境綜合了軟件開發和調試過程中要用到的各種工具，如源級調試器、工程管理器、版本控制器、文本編輯器、性能分析器、圖形瀏覽器。運行出錯檢測器、arm指令集仿真器以及底層調試接口等。用戶可方便地在MULTI環境中利用上述工具來開發應用程序。