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ATARM快速入门-基于AT91SAM7S系列ARM微控制器作者:TeamMcuzone网址:http://www.
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0a日期:2006-11版本信息:Rev1.
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com目录介绍篇:1,ARM简介;2,AT91简介;3,ARM开发环境KEIL,IAR,ADS,RV,WINARM简介;4,ARM开发工具WIGGLER,MULTI-ICE,XLINK,ULINK简介;5,SAM7S32学习板介绍;6,LED范例演示;7,ARM/Thumb汇编指令集;硬件篇:1,AT91SAM7S供电(系统电源,1.
8V,PLL);2,时钟设置,PLL设置,32K时钟;3,RESET电路(RESET电路);4,DBGU/ISP/BOOT;5,JTAG电路;6,ADC电路;7,IIC/TWI;8,SPI;9,USART10,PWM11,AIC;12,PMC;13,RTT;14,USBUART15,原理图介绍,分析,JTAG调试,DBGU下载演示软件篇:00,汇编指令分析;01,启动代码分析,头文件分析;1,GPIO(LED/KEY);2,UART;3,IIC/TWI(24C02);4,ADC(温度,光照度);5,Timer;6,RTT;7,PWM(LED);8,Uc/OSII;进阶篇:1,7S64的USB应用(S64-DEK);2,7X256的USB应用(7X256LITE/EK);3,7X256的CAN应用(7X256EK);4,7X256的NET应用(7X256LITE/EK);附录:1,IAR下wiggler,MULTI-ICE的使用;2,SAM-BA中文用户手册;3,MULTI-ICE用户手册;4,XLINK用户手册;在开始阅读本书前,建议浏览一下ARM公司推荐的关于ARM的中文出版物,然后找几本比较适合自己的入门书籍来做一下预习工作,当然,也可以将本站整理的资料做为您的ARM入门必读书籍.
ARM公司网站上可以找到的中文书籍主要有(截至2006-10):ApplicationsandArchitectureofARMEmbeddedMicroprocessorsInChineselanguage,byMaZhongmei,etal.
publishedbyBUAAPress,Beijing,China(2002)ISBN7-81077-ARMSystem-on-ChipArchitecture(2ndedition)InChineselanguage,bySteveFurberSecondEditionpublishedbyBUAAPress,Beijing,China(2002)ISBN7-81077-170-1EmbeddedSystemDesignandLinuxDriversdevelopmentGuide-BasedonARM9ProcessorName:嵌入式设计及Linux驱动开发指南――基于ARM9处理器Author:孙天泽袁文菊张海峰Publishedby:PHEIPublicationdate:Feb2005Pages:347ISBN:7-121-00911-0From51toARMName:从51到ARM—32位嵌入式系统入门Name:From51toARMAuthor:赵星寒刘涛Author:ZhaoXinhan,LiuTaoPublishedby:BUAAISBN:7-81077-719-XPublicationdate:2005-OctChinesebook-Real-TimeEmbeddedMultithreading:UsingThreadXandARMName:嵌入式实时操作系统的多线程计算——基于ThreadX和ARMName:Real-TimeEmbeddedMultithreading:UsingThreadXandARMAuthor:[美]EdwardL.
Lamie著张炯等译Author:EdwardL.
Lamie,TranslatedbyZhangJiongetc.
Publishedby:BUAAISBN:7-81077-629-0Publicationdate:2003-Jan.
Chinesebook-EmbeddedSystemDesignandPracticeName:嵌入式系统设计与实践Name:EmbeddedSystemDesignandPracticeAuthor:张晓林崔迎炜等Author:ZhangXiaolin,CuiYingwei,etc.
Publishedby:BUAAISBN:7-81077-715-7Pages:344Publicationdate:2006-Jan.
Chinesebook-ARMandMiniGUIGettingStartName:ARM嵌入式MiniGUI初步与应用开发范例Name:ARMandMiniGUIGettingStartAuthor:周立功等编著Author:ZhouLigong,etc.
Publishedby:BUAAISBN:7-81077-742-4Pages:266Publicationdate:2006-Jan.
Chinesebook-EmbeddedSystemandApplicationsDevelopmentName:嵌入式系统及其开发应用Name:EmbeddedSystemandApplicationsDevelopmentAuthor:沈连丰宋铁成叶芝慧夏玮玮黄忠虎Author:ShenLianfeng,SongTiecheng,YeZhihui,XiaWeiwei,HuangZhonghuPublishedby:PHEIISBN:7-121-01283-9Pages:400Publicationdate:2005-JulARMEmbeddedSystemExperimentTutorial(PartII)Name:ARM嵌入式系统实验教程(二)Name:ARMEmbeddedSystemExperimentTutorial(PartII)Author:周立功等Author:ZhouLigong,etc.
Publishedby:BUAAISBN:7-81077-729-7Publicationdate:2005-Oct.
Chinesebook-uC/OS-IIARMPortingDetailsName:C/OS-IIARM移植要点详解Name:uC/OS-IIARMPortingDetailsAuthor:黄燕平Author:HuangYanpingPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-725-4Pages:344Publicationdate:2006-Jan.
Chinesebook-ARMApplicationSystemDevelopment–S3C4510BBasedSystemDesign(2ndedition)Name:ARM应用系统开发详解——基于S3C4510B的系统设计(第二版)Name:ARMApplicationSystemDevelopment–S3C4510BBasedSystemDesign(2ndedition)Author:李驹光Author:LiJuguangPublishedby:TSINGHUAUNIVERSITYPRESSISBN:7-30209-522-1Pages:309Publicationdate:2004-DecChinesebook-ARMEmbeddedSystemExperimentTutorial(Part3)Name:ARM嵌入式系统实验教程(三)Name:ARMEmbeddedSystemExperimentTutorial(Part3)Author:周立功等编著Author,ZhouLigong,etc.
Publishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-726-2Page:Publicationdate:2005-AugChinesebook-ARMMicrocontrollerBasicandPractice(2ndedition)Name:ARM微控制器基础与实战(第2版)Name:ARMMicrocontrollerBasicandPractice(2ndedition)Author:周立功等编著Author,ZhouLigong,etc.
Publishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-383-6Page:293Publicationdate:2005-AugChinesebook-ARMEmbeddedSystemExperimentTutorial(PartOne)Name:ARM嵌入式系统实验教程(一)Name:ARMEmbeddedSystemExperimentTutorial(PartOne)Author:周立功等编著Author,ZhouLigong,etc.
Publishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-576-6Publicationdate:2004-NovChinesebook-ARMEmbeddedSystemSoftwareDevelopment(PartOne)Name:ARM嵌入式系统软件开发实例(一)Name:ARMEmbeddedSystemSoftwareDevelopment(PartOne)Author:周立功等Author:ZhouLigong,etc.
Publishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-583-9Publicationdate:2004-DecChinesebook-ARMBasedEmbeddedSystemDevelopmentTutorialName:ARM嵌入式系统基础教程Name:ARMBasedEmbeddedSystemDevelopmentTutorialAuthor:周立功等Author:ZhouLigong,etcPublishedby:BUAAPRESSISBN7-81077-577-4Pages:452Publicationdate:2005-Jan-1Chinesebook-PrincipleandApplicationsofEmbeddedSystemDesignName:嵌入式系统设计原理及应用Name:PrincipleandApplicationsofEmbeddedSystemDesignAuthor:符意德编著Author:FuYidePublishedby:TSINGHUAUNIVERSITYPRESSISBN:7-302-09638-4Page:314Publicationdate:2004-NovChinesebook-ARMBasedEmbeddedSystemDevelopmentandApplicationsName:基于ARM的嵌入式系统开发与应用Name:ARMBasedEmbeddedSystemDevelopmentandApplicationsAuthor:吴明辉等编著Author:WuMinghuiPublishedby:人民邮电出版社Publishedby:PTPressISBN:7-115-10752-1Page:356Publicationdate:2004-JunChinesebook-32-bitEmbeddedHardwareDesignandDebugName:32位嵌入式系统硬件设计与调试Name:32-bitEmbeddedHardwareDesignandDebugAuthor:张仑著Author:ZhangLunPublishedby:机械工业出版社Publishedby:CMPISBN:7-111-16417-2Page:302Publicationdate:2005-JulChinesebook-ARMSystem-on-ChipArchitectureName:ARMSoC体系结构Name:ARMSystem-on-ChipArchitectureAuthor:SteveFurberTranslatedby:TianZe,YuDunshan,ShengShiminPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-170-1Page:367Publicationdate:2002-OctChinesebook-EmbeddedMicroprocessorDragonballi.
MXName:新一代嵌入式微嵌入式龙珠i.
MX结构及应用基础Name:EmbeddedMicroprocessorDragonballi.
MXAuthor:王祖林龙翔郑红编著Author:WangZulin,LongXiang,ZhenHongPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-468-9Page:341Publicationdate:2004-AprChinesebook-EmbeddedTechnologiesandSystem-IntelXScaleArchitectureName:嵌入式技术与系统——IntelXScale结构与开发Name:EmbeddedTechnologiesandSystem-IntelXScaleArchitectureAuthor:陈章龙唐志强涂时亮编著Author:ChenZhanglong,TangZhiqiang,TuShiliangPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-436-0Page:440Publicationdate:2004-FebChinesebook-EmbeddedSystem–IntelStrongARMArchitectureName:嵌入式系统――IntelStrongARM结构与开发Name:EmbeddedSystem–IntelStrongARMArchitectureAuthor:陈章龙涂时亮Author:ChenZhanglong,TuShiliangPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-240-6Pages:348Publicationdate:2002-OctChinesebook-EmbeddedSystemDevelopmentandApplicationsName:嵌入式系统开发与应用Name:EmbeddedSystemDevelopmentandApplicationsAuthor:田泽编著Author:TianZePublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-541-3Pages:621Publicationdate:2005-01Chinesebook-EmbeddedSystemDevelopmentandApplicationTutorialName:嵌入式系统开发与应用教程Name:EmbeddedSystemDevelopmentandApplicationTutorialAuthor:田泽编著Author:TianZePublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-648-7Pages:427Publicationdate:2005-03Chinesebook-EmbeddedSystemDevelopmentandPracticeTurorial(2ndedition)Name:嵌入式系统开发与应用实验教程(第2版)Name:EmbeddedSystemDevelopmentandPracticeTurorial(2ndedition)Author:田泽编著Author:TianZePublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-486-7Pages:291Publicationdate:2005-AprChinesebook-ARMSystemDeveloper'sGuideName:ARM嵌入式系统开发——软件设计与优化Name:ARMSystemDeveloper'sGuideAuthor:AndrewN.
Sloss,DominicSymes,ChrisWrightTranslatedby:ShenJianhuaPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-652-5Pages:644Publicationdate:2005-MayChinesebook-9ExperimentDesignsforEmbeddedApplicationDevelopment-BasedonUptechARM3000UniversityKitName:嵌入式应用程序开发综合实验9例——基于博创ARM3000教学平台和各类手持设备Name:9ExperimentDesignsforEmbeddedApplicationDevelopment-BasedonUptechARM3000UniversityKitAuthor:俞建新、贾世祥、段卫然等编著Author:YuJianxin,JiaShixiang,DuanWeiran,etc.
Publishedby:TSINGHUAUNIVERSITYPRESSISBN:7-302-08672-9Page:297Publicationdate:2004-JunChinesebook-S3C44B0XBasedEmbeddeduCLinuxandApplicationsName:基于S3C44BOX嵌入式Clinux系统原理及应用Name:S3C44B0XBasedEmbeddeduCLinuxandApplicationsAuthor:李岩、荣盘祥编著Author:LiYan,RongPanxiangPublishedby:清华大学出版社Publishedby:TSINGHUAUNIVERSITYPRESSISBN:7-302-09725-9Page:399Publicationdate:2005-JanChinesebook-EmbeddedSystemPrinciplesandInterfaceTechnologiesName:嵌入式系统原理与接口技术Name:EmbeddedSystemPrinciplesandInterfaceTechnologiesAuthor:贾智平、张瑞华主编Author:JiaZhiping,ZhangRuihuaPublishedby:清华大学出版社Publishedby:TCPISBN:7-302-11198-7Pages:286Publicationdate:2005-07Chinesebook-MakefileanduCLinuxSourceCodeAnalysis-BasedonARMDevelopmentPlatformName:CLinux源代码中Make文件完全解析——基于ARM开发平台Name:MakefileanduCLinuxSourceCodeAnalysis-BasedonARMDevelopmentPlatformAuthor:田军营、韩建海、马志荣编著Author:TianJunying,HanJianhai,MaZhirong,etc.
Publishedby:机械工业出版社Publishedby:CMPISBN:7-111-16528-4Pages:388Publicationdate:2005-JulChinesebook-ARMBasedMicroprocessoranduC/OS-IIRTOSName:基于ARM微处理器和uC/OS-Ⅱ实时操作系统(2ndedition)Name:ARMBasedMicroprocessoranduC/OS-IIRTOSAuthor:魏洪兴Author:WeiHongxingPublishedby:TSINGHUAUNIVERSITYPRESSISBN:7-30211-506-0Chinesebook-ARM9EmbeddedTechnologyandLinuxAdvancedPracticeTutorialName:ARM9嵌入式技术及Linux高级实践教程Name:ARM9EmbeddedTechnologyandLinuxAdvancedPracticeTutorialAuthor:陈赜等Author:ChenZe,etc.
Publishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-653-3Pages:385Publicationdate:2005-JunChinesebook-ArchitectureandDevelopmentExamplesofAT91SeriesARMMicroprocessorName:AT91系列ARM微控制器体系结构与开发实例Name:ArchitectureandDevelopmentExamplesofAT91SeriesARMMicroprocessorAuthor:朱义君杨育红赵凯段志英Author:ZhuYijun,YangYukong,ZhaoKai,DuanZhiyingPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-600-2Pages:356Publicationdate:2005-AprChinesebook-EmbeddedSystemDesignandDevelopmentExamples-ARMBasedApplicationsName:嵌入式系统设计与开发实例详解—基于ARM的应用Name:EmbeddedSystemDesignandDevelopmentExamples-ARMBasedApplicationsAuthor:胥静Author:XuJingPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-558-8Pages:391Publicationdate:2005-JanChinesebook-ARM&LinuxEmbeddedSystemTutorialName:ARM&Linux嵌入式系统教程Name:ARM&LinuxEmbeddedSystemTutorialAuthor:马忠梅李善平康慨叶楠Author:MaZhongmei,LiShanping,KangKai,YeNanPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-526-XPublicationdate:2004-NovChinesebook-PracticeTutorialofARMEmbeddedTechnologiesName:ARM嵌入式技术实践教程Name:PracticeTutorialofARMEmbeddedTechnologiesAuthor:陈赜Author:ChenZePublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-602-9Pages:340Publicationdate:2005-FebChinesebook-FoundationandPracticeonARMMicroprocessorsName:ARM微控制器基础与实战Name:FoundationandPracticeonARMMicroprocessorsAuthor:周立功等Author:ZhouLigong,etc.
Publishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-383-6Pages:518Publicationdate:2003-NovChinesebook-LearningARM7inaSimpleWay-LPC213x/214x(PartI)Name:深入浅出ARM7——LPC213x/214x(上册)Name:LearningARM7inaSimpleWay-LPC213x/214x(PartI)Author:周立功张华等Author:ZhouLigong,ZhangHua,etc.
Publishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-673-8Pages:478Publicationdate:2005-JunChinesebook-ARMApplicationSystemDevelopmentName:ARM应用系统开发详解Name:ARMApplicationSystemDevelopmentAuthor:李驹光、聂雪媛、江泽明、王兆卫Author:LiJuguang,NieXueyuan,JiangZeming,WangZhaoweiPublishedby:TSINGHUAUNIVERSITYPRESSISBN:7-302-07361-9/TP5341Pages:289Publicationdate:2003-DecChinesebook-ArchitectureofAT91SeriesARMMicroprocessorsName:AT91系列ARM核微控制器结构与开发Name:ArchitectureofAT91SeriesARMMicroprocessorsAuthor:马忠梅Author:MaZhongmeiPublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-253-8Pages:513Publicationdate:2003-JanChinesebook-EmbeddedSystemDesignandDevelopment–BasedonARMProcessorsanduC/OS-IIRTOSName:嵌入式系统设计与实例开发――基于ARM微处理器与uC/OS-Ⅱ实时操作系统Name:EmbeddedSystemDesignandDevelopment–BasedonARMProcessorsanduC/OS-IIRTOSAuthor:王田苗Author:WangTianmiaoPublishedby:TSINGHUAUNIVERSITYPRESSISBN:7-302-05859-8Pages:276Publicationdate:2002-SepChinesebook-ARMArchitectureandProgrammingName:ARM体系结构与编程Name:ARMArchitectureandProgrammingAuthor:杜春雷Author:DuChunleiPublishedby:TSINGHUAUNIVERSITYPRESSISBN:7-302-06224-2Pages:512Publicationdate:2003-Feb-1Chinesebook-AnalysisandPracticeonOpenSourceEmbeddedSoftwareName:源码开放的嵌入式系统软件分析与实践――基于SkyEye和ARM开发平台Name:AnalysisandPracticeonOpenSourceEmbeddedSoftware--BasedonSkyEyeandARMPlatformAuthor:陈渝李明杨晔Author:ChenYu,LiMing,YangYePublishedby:BUAAPRESSISBN:7-81077-514-6Pages:514Publicationdate:2004-SepChinesebook-ExampleDesignsforARMbasedEmbeddedApplicationsandSystemDevelopmentName:ARM嵌入式应用系统开发典型实例Name:ExampleDesignsforARMbasedEmbeddedApplicationsandSystemDevelopmentAuthor:季昱林俊超宋飞羽Author:JiYu,LinJuncao,SongFeiyuPublishedby:CEPPISBN:7-5083-3274-1Pages351Publicationdate:2005-JulChinesebook-EmbeddedSystem–OpenSourceSoftwareandStrongARM/XScalprocessorName:嵌入式系统――采用公开源代码和StrongARM/XScale处理器Name:EmbeddedSystem–OpenSourceSoftwareandStrongARM/XScalprocessorAuthor:毛德操胡希明Author:MaoDecao,HuXimingPublishedby:ZJUPRESSISBN:7-308-03362-7Publicationdate:2003-OctPages:320从初学和实际应用的角度出发,这里推荐两本AT91的书籍,《AT91系列ARM微控制器体系结构与开发实例》和《AT91系列ARM核微控制器结构与开发》,虽然这两本AT91的书籍介绍的都是早期的ATMEL的4系列和5系列的ARM,但是和以下我们要介绍的AT91SAM7S32还是相对比较接近的.
如果需要开发软件的介绍,除了可以参看开发软件的帮助文档之外,还推荐一本介绍IAR的书籍:《IAREWARM嵌入式系统编程与实践》,关于这本书的内容,在第三章有详细介绍.
第一章、ARM简介ARM公司是一家典型的知识产权公司,它不生产具体的ARM芯片,而是通过授权的方式由各大半导体公司来生产,不同的半导体公司购买ARM公司的硬核或者软核,然后利用自己优势加入不同的片上外设,应用于各个领域,由于ARM内核优越性能,低功耗和低廉的价格,各大半导体厂家纷纷加入ARM阵营,这样使得ARM公司很快成为了事实上的嵌入式系统的绝对领导厂商.
占据了RISC市场的主导地位.
近几年,不管是网络舆论还是实际应用,ARM都越来越流行,但是由于开始的时候,通用的ARM芯片都是处理器级别,需要外扩的设备比较多,这样就会造成:一,硬件规模大,成本高;二,结构复杂,学习难度大;三,外围设计的复杂限制了其在实际工程中的应用.
典型的例子就是当年在网络上大热的S3C44B0X,之所以热,也是后来公版PCB大行其道,总成本下降造成的.
但是我们认为,S3C44B0公板对于ARM初学者而言,入门难度还是比较高的!
虽然ARM的流行已是不争的事实,但是其复杂的系统还是使得很多用惯了51的人觉得有点难.
好在这样的情况很快就得以改变,一些IC生产商(如ATMEL,Philips,ST,TI等)看到了ARM的发展势头,纷纷推出了MCU级别的ARM控制器(特点是片上整合了FLASH与RAM,比如ATMEL的SAM7S系列,Philips的LPC系列中的部分,ST的STR7系列,TI的TMS470系列),虽然功能上不一定强大,但是这却使得系统设计简单,也降低了整个控制系统的成本,更利于个人学习.
一,ARM公司及其产品ARM系列是英国先进RISC机器公司(AdvancedRISCMachines,ARM)公司的产品.
第一个基于RISC指令集的ARM芯片是在1985年开始设计的,采用的是典型的32位RISC体系结构,其指令拥有4位的寄存器地址域,可以访问R0-R15这16个寄存器,而其他的寄存器只有在特殊的情况下才可以访问到.
ARM使用了标准的、固定长度的32位指令格式,所有的ARM指令使用了4位的条件码来决定该指令是否应当执行,这种方式可以解决一些条件分支的问题,从而对代码的密度和性能都有好处,编译也因此也可以显示的控制指令的执行.
由于体系结构设计以及器件技术上的特点,可以使得ARM处理器可以与一些复杂得多的微处理器相抗衡,特别是在需要很少能耗的嵌入式处理场合.

1990年,ARM公司成立了.
在ARM7中,将ARM体系结构完全扩展到32位(原来的ARM处理器只有26位的地址空间),并将主频提升到40MHz,另外还集成了一个8KB的Cache.
比较有趣的是,ARM7可以支持一种称为"Thumb"的模式,可以运行新的16位指令.
这主要是通过在ARM7芯片的指令预取阶段增加一个硬件,完成Thumb指令到正常的32位RISC指令转换来达到目的的.
通过引入Thumb模式,可以使得只需要付出很少的硬件代价,就可以将代码的密度提升大约25%-35%,并使得应用的运行更为迅速.
1995年,ARM、Apple、DEC公司联合声明将开发一种用于PDA的高性能、低功耗的微处理器,主要是基于ARM体系结构的.
DEC将自己在MPU设计上的优势带入ARM芯片设计中.
一年后,StrongARMSA-110问世了,并成为嵌入式微处理器设计的一个里程碑.
StrongARMSA-110可以工作在200MHz,而能耗不到1瓦.
在体系结构上,StrongARM将原来ARM中的三级流水线扩展到五级,在器件工艺上,大量采用了最新的体系结构和器件技术,大大降低了芯片工作时的能耗.
1997年,Intel接管了StrongARM,并开发了几个后续产品.
1998年,Intel开始用0.
18um工艺生产StrongARM处理器.
在1999年度嵌入式微处理器论坛上,Intel宣布将在其第二代StrongARM中采用7级流水线,并在0.
18um工艺条件下,达到600MHz的速度,而能耗将仅仅为不到0.
5瓦,同时,将新的微处理器命名为StrongARMXscale.
StrongARM的出现并不是ARM发展历程上的唯一分支.
1996年,ARM8发布了,采用同样的三级流水线,并在72MHz条件下,达到了84MIPS的指标.
而在1997年,ARM9内核采用了与StrongARM相同的五级流水线.
ARM9TDMI在0.
35um工艺条件下,可以在200MHz达到220MIPS的性能.
ARM9的另外一个版本ARM9E对SIMD做了增强,包括8位和16位SIMD加法和减法,16位和32位乘法,以及相应的算术操作等.
ARM9EJ是ARM9E在Java支持上的增强版本.
它采用了类似Thumb的机制,通过很少的硬件代价,可以使大多数Java虚拟机字节码可以加速执行,更为复杂的Java虚拟机字节码可以通过软件的方式执行.
这样,可以使得Java虚拟机字节码的执行速度提升了大约8倍左右.
这对于嵌入式场合的Java应用无疑是极其有效的.
ARM取得了极大的成功,世界上几乎所有主要的半导体厂商都从ARM公司购买ARMISA许可.
目前ARM系列芯片已经被广泛的应用于移动电话、手持式计算机以及各种各样的嵌入式应用领域,成为世界上销量最大的32位微处理器.
ARM的成功在于它极高的性能以及极低的能耗,使得它能够与高端的MIPS和PowerPC嵌入式微处理器相抗衡.
另外,即使根据市场需要进行功能的扩展,也是ARM取得成功的一个重要因素.
随着更多厂商的支持和加入,可以预见,在将来一段时间之内,ARM仍将主宰32位嵌入式微处理器市场.
最新的市场调查表明,ARM在2000年度里,占据了整个32位嵌入式微处理器市场的76.
8%,比1999年度增长了19%.
具体的产品线和器件手册可以到ARM公司中文页面查阅相关文章.
ARM系列内核介绍二,ARM7体系结构特点的分析从ARM公司提供的ARM7DataSheet可以看出,ARM7属于结构比较简单的32位RISC体系结构,与一般的、采用五级流水线的32位RISC结构相比,简化了流水线的设计.
这一方面限制了ARM7芯片性能的提升,另一方面使得ARM7的结构更加简单,不必考虑在多级流水线中需要解决的冲突、中断现场恢复等等复杂棘手的问题,有利于简化设计、提高设计的正确性、有效性.

由于指令长度、格式的限制,在ARM7的一般指令中,只能够访问4位的寄存器空间,这和其他32位RISC体系结构中能够访问到5位、6位的寄存器空间又不同.
ARM7通过特殊的模式转换方式,使得用户可以访问到其它的15个通用寄存器.
ARM7所有的指令都是条件执行的.
这在目前主流的32位RISC体系结构中并不多见.
通过在指令中设置条件域,可以使得编译器有条件完成指令的条件执行功能,优化编译效果.
另外,由于条件域的引入,使得在设计流水线的时候,必须考虑译码后的指令是否可以执行.
ARM7中的所有指令,除了访存指令之外,都是基于寄存器进行操作的,这是典型的RISC设计思路.
三,ARM体系结构发展处理器的体系结构定义了指令集(ISA)和基于这一体系结构下处理器的程序员模型.
尽管每个处理器性能不同,所面向的应用不同,每个处理器的实现都要遵循这一体系结构.
ARM体系结构为嵌入系统发展商提供很高的系统性能,同时保持优异的功耗和面积效率.
ARM体系结构的发展ARM体系结构为满足ARM合作者以及设计领域的一般需求正稳步发展.
每一次ARM体系结构的重大修改,都会添加极为关键的技术.
在体系结构作重大修改的期间,会添加新的性能作为体系结构的变体.
下面的名字表明了系统结构上的提升,后面附加的关键字表明了体系结构的变体.
V3结构32位地址.
TThumb状态:16位指令.
M长乘法支持(32*32=>64或者32*32+64=>64).
这一性质已经变成V4结构的标准配置.
V4结构加入了半字存储操作.
D对调试的支持(Debug)I嵌入的ICE(InCircuitEmulation)属于V4体系结构的处理器(核)有ARM7,ARM7100(ARM7核的处理器),ARM7500(ARM7核的处理器).
属于V4T(支持Thumb指令)体系结构的处理器(核)有ARM7TDMI,ARM7TDMI-S(ARM7TDMI可综合版本),ARM710T(ARM7TDMI核的处理器),ARM720T(ARM7TDMI核的处理器),ARM740T(ARM7TDMI核的处理器),ARM9TDMI,ARM910T(ARM9TDMI核的处理器),ARM920T(ARM9TDMI核的处理器),ARM940T(ARM9TDMI核的处理器),StrongARM(Intel公司的产品).
V5结构提升了ARM和Thumb指令的交互工作能力.
EDSP指令支持.
JJava指令支持.
属于V5T(支持Thumb指令)体系结构的处理器(核)有ARM10TDMI,ARM1020T(ARM10TDMI核处理器).
属于V5TE(支持Thumb,DSP指令)体系结构的处理器(核)有ARM9E,ARM9E-S(ARM9E可综合版本),ARM946(ARM9E核的处理器),ARM966(ARM9E核的处理器),ARM10E,ARM1020E(ARM10E核处理器),ARM1022E(ARM10E核的处理器),Xscale(Intel公司产品).
属于V5TEJ(支持Thumb,DSP指令,Java指令)体系结构的处理器(核)有ARM9EJ,ARM9EJ-S(ARM9EJ可综合版本),ARM926EJ(ARM9EJ核的处理器),ARM10EJ.
V6结构增加了媒体指令属于V6体系结构的处理器核有ARM11.
ARM体系结构中有四种特殊指令集:Thumb指令(T),DSP指令(E),Java指令(J),Media指令,V6体系结构包含全部四种特殊指令集.
为满足向后兼容,ARMv6也包括了ARMv5的存储器管理和例外处理.
这将使众多的第三方发展商能够利用现有的成果,支持软件和设计的复用.
新的体系结构并不是想取代现存的体系结构,使它们变得多余.
新的CPU核和衍生产品将建立在这些结构之上,同时不断与制造工艺保持同步.
例如基于V4T体系结构的ARM7TDMI核还在广泛被新产品所使用.
新体系结构的发展动力下一代体系结构的发展是由不断涌现的新产品和变化的市场来推动的.

关键的设计约束是显而易见的,功能,性能,速度,功耗,面积和成本必须与每一种应用的需求相平衡.
保证领先的性能/功耗(MIPS/Watt)在过去是ARM成功的基石,在将来的应用中它也是一个重要衡量标准.
随着计算和通讯持续覆盖许多消费领域,功能也变得愈来愈复杂,消费者期望有高级的用户界面,多媒体以及增强的产品性能.
ARMv6将更有效的对这些新性质和技术进行有效的支持.
驱动RMv6体系结构发展的市场主要有无线,网络,自动化和消费娱乐市场.
ARM在过去与体系结构的受权者和主要合作者像Intel,Microsoft,Symbian和TI共同定义了ARMv6体系结构的需求.
ARMv6体系结构的提升发展ARMv6体系结构的过程中,精力主要集中在五个方面:存储器管理存储器管理方式严重影响系统设计和性能.
存储器结构的提升将大大提高处理器的整体性能-尤其是对于面向平台的应用.
ARMv6体系结构可以提高取指(数据)效能.
处理器将花费更少的时间在等待指令和缓存未命中数据重装载上面.

存储器管理的提升将使系统性能提升30%.
而且,存储器管理的提升也会提高总线的使用效率.
更少的总线活动意味着功耗方面的节省.
多处理器应用覆盖驱动系统实现向多处理器方向发展.
无线平台,尤其是2.
5G和3G,都是典型的需要整合多个ARM处理器或ARM与DSP的应用.
多处理器材通过共享内存来有效的共享数据.
新的ARMv6在数据共享和同步方面的能力将使它更容易实现多处理器,以及提高它们的性能.
新的指令使能复杂的同步策略,更大的提升了系统效能.
多媒体支持单指令流多数据流(SIMD)能力使得软件更有效地完成高性能的媒体应用像声音和图像编码器.
ARMv6指令集合中加入了超过60个SIMD指令.
加入SIMD指令将使性能提高2倍到4倍.
SIMD能力使发展商可以完成高端的像图象编码,语音识别,3D图象,尤其是与下一代无线应用相关的.
数据处理数据的大小端问题是指数据以何种方式在存储器中被存储和引用.
随着更多的SOC集成,单芯片不仅包含小端的OS环境和界面(像USB,PCI),也包含大端的数据(TCP/IP包,MPEG流).
ARMv6体系结构,支持混合.
结果,数据处理问题在ARMv6体系结构中更为有效.
未对齐数据是指数据未与自然边界对齐.
例如,在DSP应用中有时需要将字数据半字对齐.
处理器更有效处理这种情形需要能够装载字到任何半字边界.
当前版本的体系结构需要大量指令处理未对齐数据.
ARMv6兼容结构处理未对齐数据更有效.
对于严重依赖未对齐数据的DSP算法,ARMv6体系结构将有性能的提高以及代码数量的缩减.
未对齐数据支持将使ARM处理器在仿真其它处理器像Motorola的68000系列方面更有效.
与ARMv5的实现像ARM10和Xscale,ARMv6是基于32位处理器.
ARMv6可以实现64位或64位以上的总线宽度.
这使得总线等于甚至超过64位处理器,但功耗和面积却比64位CPU要低.
例外(EXCEPTION)与中断对于实时系统来说,对于中断的效率是要求严格的.
像硬盘控制器,引擎管理应用,这些应用中如果中断没有及时得到响应,那后果将是严重的.
更有效的处理中断与例外也能提高系统整体表现.
在降低系统时尤为重要.
在ARMv6体系结构中,新的指令被加入了指令集合来提升中断与例外的实现.
这些将有效提升特权模式下例外处理.
ARM11主要性能ARM11是ARMv6体系结构的第一个实现,ARM11微结构的设计目的是为了高性能,而实现这一目的流水线是关键.
ARM11微结构的流水线与以前的ARM核不同,它包含8级流水,使贯通率比以前的核提高40%.
单指令发射ARM11微结构的流水线是标量的(SCALAR),即每次只发射一条指令(单发射).
有些流水线结构可以同时发射多条指令,例如,可以同时向ALU和MAC流水线发射指令.
理论上,多发射微结构会有更高的效能,但实践上,多发射微结构无疑会增加前段指令译码级的复杂程度,因为需要更多的逻辑来处理指令相关(DEPENDENCY),这将使处理器的面积和功耗变得更大.
分支预测分支指令通常是条件指令,它们在跳到新指令前需要进行一些条件的测试.

由于条件指令译码需要的条件码要三四个周期后才可能有结果,分支有可能引起流水线的延迟.
但分支预测将会有助于避免这种延迟.
ARM11微结构使用两种技术来预测分支.
首先,动态的预测器使用历史记录来判断分支是最频繁发生,还是最不频繁发生.
动态预测器是一个64个分录,4状态(StronglyTaken,WeaklyTaken,StronglynotTaken,WeaklynotTaken)的分支目标地址缓存(BTAC).
表格大小足够保持最近的分支情况,分支预测就基于以前的结果.
其次,如果动态的分支预测器没有发现记录,就使用静态的分支算法.
很简单,静态预测检查分支是向前跳转还是向后跳转.
假如是向后跳转,就假定它是一个循环,预测该分支发生,假如是向前跳转,就预测该分支不发生.
通过使用动态和静态的分支预测,ARM11微结构中分支指令中的85%被正确预测.
存储器访问ARM11微结构存储器系统的提高之一就是非阻塞(NON-BLOCKING)和缺失命中(HIT-UNDER-MISS)操作.
当指令取的数据不在缓存中时,一般处理器的流水线会停止下来,但ARM11则进行非阻塞操作,缓存开始读取缺失的数据,而流水线可以继续执行下一指令(NON-BLOCKING),并且允许该指令读取缓存中的数据(HIT-UNDER-MISS).
并行流水线尽管流水线是单发射的,在流水线的后端还是使用了三个并行部件结构,ALU,MAC(乘加),LS(存取).
LS流水线是专门用于处理存取操作指令.
把数据的存取操作与数据算术操作的藕合性分隔开来可以更有效的处理执行指令.

在流水线中包含LS部件的ARM11微结构中,ALU或者MAC指令不会由于LS指令的等待而停止下来.
这也使得编译工具有更大的自由度通过重新安排代码来提高性能.
为使并行流水线获得更大的效能,ARM11微结构使用了乱序完成(OUT-OF-ORDERCOMPLETION).
64位数据路径对于目前的许多应用来说,由于成本与功耗的问题,真64位处理器并不十分必要.
ARM11微结构在局部合理使用64位结构,通过32位的成本来实现64位的性能.
ARM11微结构在处理器整数部件与缓存之间,整数部件与协处理器之间使用了64位数据总线.
64位的路径可以在一个周期内从缓存中读取两条指令,允许每周期传送两个ARM寄存器的数据.
这使得许多数据移动操作与数据加工操作变得更为高性能.
浮点处理ARM11微结构支持浮点处理.
ARM11微结构产品线将浮点处理单元作为一个选项.
这可以方便发展商根据需求需用合适的产品.
第二章AT91系列ARM介绍ATMEL(爱特梅尔)的AT91ARMThumb微控制器能提供8位微控制器用户期望的32位的性能,而仍在他的严格的系统预算之内.
额外性能使软件中创新而非发展通信、压缩或控制协议.
依据工业标准的ARM处理器核心建立一个微控制器产品系列保证了顾客的长期可及性.
ARM处理器的普遍采用使大量的合格软件IP产品得到发展,减少了新产品的上市时间.
AT91微控制器以低功率,实时控制应用为目标.
它们已经被成功地设计入工业自动化系统、MP-3/WMA播放器、数据采集产品、传呼器,点销售终端、医疗设备,GPS和网络系统.
AT91开发工具AT91系列由最先进的开发工具完全支持,包括C编译器,调试器、仿真器和实时操作系统.
商务伙伴部分包含被授权的第三方开发工具供应商名单.

这几年ATMEL主要致力于开发AT91SAM7系列,大致的型号可以参考一下产品选型图.
AT91ARM-basedMicrocontrollers-ProductOverviewAtmel'sAT91SAM7S,AT91SAM7XandAT91SAM9SmartARM-basedmicrocontrollerscovertheentirespectrumfromlow-cost,low-pin-countdevicesbasedontheARM7processortohigh-performancesystems-on-chipbasedontheARM9.
Seamlessmigrationfrom10to200MIPSwithcompletecodecompatibilityIndustry-standardARM32-bitRISCprocessorFullysupportedwithevaluationkits,operatingsystems,compilersandanextensiverangeofdevelopmenttoolsfromindustry-leadingthird-partysuppliers.
AT91SAM7SeriesAtthelowend,theAT91SAM7SseriesofFlashmicrocontrollersbasedontheARM7TDMIprocessorbridgesthegapbetween8-(or16-)and32-bitmicrocontrollerapplications.
Besidesajumpinreal-timeperformanceover8-bitmicrocontrollers,theyintegrateacompletesetofsecureoperationfunctions.
Theyfocusonreal-timecontrolapplicationsthatrequirefeaturestraditionallyincorporatedinto8-bitMCUstogetherwiththesuperiorprocessingpowerandextendedaddressspaceof32-bitMCUs.
TheAT91SAM7SfamilyisextendedbytheAT91SAM7Xseriesforhigh-connectivityapplicationsrequiringanycombinationofEthernet,USB,CANandarangeofserialinterfaces.
TheAT91SAM7XCseriesaddsAESandTriple-DEShardwareencryption.
AT91SAM9SeriesAtthehighend,theAT91SAM9seriesbasedonthe200+MIPSARM926EJ-Sprocessor,offersaflexibleconfigurationofon-andoff-chipmemoriestogetherwithanextensivesetofperipheralsforcontrol,communicationanddatastoragepurposes.
TheseincludeUSBHostandDeviceandEthernet10/100BaseTMACaswellasinterfacesforavarietyofFlashcardsincludingAtmel'sDataFlash.
TheAT91SAM9seriesisLinux-andWinCE-enabledforapplicationsrequiringafull-featureoperationsystem,butcanalsorunefficientlyusingasimpleRTOS.
AcomprehensiveviewofAT91productcharacteristicsisavailableintheparametrictable.
在小ARM7(具备片内FLASH,片内RAM的ARM7芯片)市场,比较风光的芯片厂家主要有ATMEL,PHILIPS(NXP),ST,ADI等.
ATEML公司是AT91系列,早期型号AT91R40008,AT91M40800/42800/55800,AT91FR40162系统都较为复杂,属于ARM7系列,另有一款AT91RM9200属于ARM9系列,这两年ATMEL致力于发展AT91SAM系列,AT91SAM有两个子系列,即属于ARM7内核是AT91SAM7S系列和AT91SAM7X以及AT91SAM7A系列,还有一个是ARM9系列,主要型号是AT91SAM9260,AT91SAM9261;PHILIPS(NXP)的ARM是LPC2000系列,包括总线开放的LPC2200系列和总线补开放的LPC2100系列,LPC2100和LPC2200系列均属于ARM7内核,近期PHILIPS(NXP)又退出了性能更强的LPC2300,LPC2400和LPC2800系列;ST的ARM芯片主要分STR71X和STR91X两个系列,分别是ARM7和ARM9内核,其中STR73X是5V供电.
ATMEL,PHILIPS(NXP),ST,ADI的内核都是ARM7TDMI,而NXP即以前的PHILIPS公司的LPC2000系列的ARM7采用的是ARM7TDMI-S内核,T,D,M,I,S代表的意思是Thumb,Debug,Multiplier,ICE,synthesis即可综合的,带THUMB指令,带DEBUG,带乘法器,带ICE的ARM7核.
大家注意,与其他公司不同,LPC2000是-S的,即可综合的,可综合的意思是ARM公司提供给PHILIPS的是一个版图,是一个软核,PHILIPS在ARM公司允许的范围内可以对ARM7做一些改动,比如调试接口.
而其他公司,如ATMEL,ST,SAMSUNG等从ARM公司购买的是硬核,即ARM公司提供给ATMEL等公司的是一个由TMSC或者其他晶元代工厂完成的一个晶片!
是一个硬核,已经不能更改!
所以PHILIPS的调试接口相对其他公司而言就不是很标准,有好处,有坏处.
好处是PHILIPS可以按照自己的想法做一些性能方面的提升,坏处是调试工具和方法稍有不同,对用惯了ARM7TDMI的用户而言刚开始使用LPC2000的时候可能会造成一定的困扰.
第三章ARM开发环境简介主流的ARM开发环境(开发软件)有:IARforARM,KeilforARM,ADS,Realview,WINARM,GHSMulti2000,ICCforARM等等,其中针对具备片内FLASH,ARM的小ARM而言,比较理想的是使用IARforARM和KeilforARM,另外,由于早期大家都使用ADS进行开发,同时很多资料和范例是基于ADS的,所以使用ADS的人也不在少数;WINARM由于是免费软件,所以也被部分人士所支持,但是使用起来不是很顺手;GHS的Multi2000也有部分人使用;ICCforARM则尚待发掘潜在用户.
IARforARM有非常多的帮助文档,很详尽,既有IARIDE的详细介绍,也有关于汇编,C的详细介绍,如果你英文还过得去,就不需要再买参考资料,IAR的帮助文档足以让你完成所有开发工作;如果你的英文比较烂,可以看看:《IAREWARM嵌入式系统编程与实践》定价:49元作者:徐爱钧书号:7-81077-755-6配盘:光盘丛书名:该书以瑞典IAR公司最新推出的v4.
30A版本IAREmbeddedWorkbenchforARM为核心,详细介绍了IAR嵌入式C编译器和集成开发环境的使用方法,给出了Philips、Atmel、ST等世界著名半导体公司的多种ARM核嵌入式处理器编程实例;分析了与具体处理器架构相关的软件技术要点,详细介绍了应用程序设计和调试过程,以便于读者快速掌握集成开发环境和嵌入式C编译器的使用方法.
本书附光盘一张,内含EWARM学习版软件及其使用的动画演示、开发板原理图、ADS代码移植技术白皮书、书中全部程序范例以及IAR公司提供的v4.
30A版本全功能评估软件包.
本书适合于从事ARM核嵌入式系统设计的工程技术人员阅读,也可作为大专院校相关专业嵌入式系统课程的教学参考书.

IAR公司是全球领先的嵌入式系统开发工具和服务供应商,成立于1983年,迄今已有20余年的历史,其提供的产品和服务涉及嵌入式系统设计、开发和测试的每一个阶段.
公司总部位于瑞典第4大城市乌普萨拉,在美国、英国、德国、丹麦、日本和中国等都设有分公司或代理商,其产品销售到包括中国在内的全球30多个国家.
IAR公司于1986年推出世界上首个嵌入式C编译器,支持全球几乎所有知名半导体公司的8位、16位以及32位微处理器,例如8051、MSP430以及ARM核嵌入式处理器等,具有强大而灵活的优化功能,能够生成极为紧凑的目标代码.
IAR的EmbeddedWorkbench系列是一种增强型一体化嵌入式集成开发环境,其中完全集成了开发嵌入式系统所需要的文件编辑、项目管理、编译、链接和调试工具.
IAR公司独具特色的C-SPY调试器,不仅可以在系统开发初期进行无目标硬件的纯软件仿真,也可以结合IAR公司推出的J-Link硬件仿真器,实现用户系统的实时在线仿真调试.
IAR的EmbeddedWorkbench系列源级浏览器(SourceBrowser)功能利用符号数据库使用户可以快速浏览源文件,可通过详细的符号信息来优化变量存储器.
文件查找功能可在指定的若干种文件中进行全局文件搜索.
还提供了对第三方工具软件的接口,允许用户启动指定的应用程序.

IAR的EmbeddedWorkbench系列适用于开发基于8位、16位以及32位微处理器的嵌入式系统,其集成开发环境具有统一界面,为用户提供了一个易学易用的开发平台.
IAR公司提出了所谓"不同架构,惟一解决方案"的理念,用户可以针对多种不同的目标处理器,在相同的集成开发环境中进行基于不同CPU的嵌入式系统应用程序开发,有效提高工作效率,节省工作时间.
IAR的EmbeddedWorkbench系列还是一种可扩展的模块化环境,允许用户采用自己喜欢的编辑器和源代码控制系统,链接定位器(XLINK)可以输出多种格式的目标文件,使用户可以采用第三方软件进行仿真调试和芯片编程.