目前非常流行的ARM芯核有ARM7TDMI，StrongARM，ARM720T，ARM9TDMI，ARM922T，ARM940T，RM946T，ARM966T，ARM10TDMI等。自V5以來(lái)，ARM公司提供Piccolo DSP的芯核給芯片設(shè)計(jì)得，用于設(shè)計(jì)ARMDSP的SOC（System On Chip）結(jié)構(gòu)芯片。此外，ARM芯片還獲得了許多實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Real Time Operating System）供應(yīng)商的支持，比較知名的有：Windows CE、Linux、pSOS、VxWorks、Nucleus、EPOC、uCOS、BeOS等。

隨著國(guó)內(nèi)嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，ARM芯片必然會(huì)獲得廣泛的重視和應(yīng)用。比如ST公司的基于CORTEX-M3內(nèi)核的芯片STM32F103、基于CORTEX-M4內(nèi)核的芯片STM32F4，是目前最流行的CORTEX-M3內(nèi)核的芯片。

　　NXP公司的基于CORTEX-M3內(nèi)核的芯片LPC1768、LPC1788、基于CORTEX-M0+內(nèi)核的芯片LPC800系列，ARM9內(nèi)核的芯片LPC3250，在設(shè)計(jì)中的認(rèn)可率也比較高。

　　由于 ARM 微處理器的眾多優(yōu)點(diǎn)，隨著國(guó)內(nèi)外嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的逐步發(fā)展， ARM 微處理器開(kāi)始廣泛應(yīng)用。但是，由于 ARM 微處理器有多達(dá)十幾種的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，幾十個(gè)芯片生產(chǎn)廠家，以及千變?nèi)f化的內(nèi)部功能配置組合，給開(kāi)發(fā)人員在選擇方案時(shí)帶來(lái)一定的困難，所以，對(duì) ARM芯片做一些對(duì)比研究是十分必要的。

　arm芯片選型

　　從應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)在選擇 ARM 微處理器時(shí)所應(yīng)考慮的主要問(wèn)題做一些簡(jiǎn)要的探討。?

　　1 ARM 芯片選擇的一般原則

　　從應(yīng)用的角度，對(duì)在選擇 ARM 芯片時(shí)所應(yīng)考慮的主要困素做一具體的說(shuō)明。

　　1.1 ARM 芯核

　　假如希望使用 WinCE 或 Linux 等操作系統(tǒng)以減少軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間，就需要選擇 ARM720T 以上帶有 MMU ( memory management unit )功能的 ARM 芯片， ARM720T 、 Stron-gARM 、 ARM920T 、 ARM922T 、 ARM946T 都帶有 MMU 功能。而 ARM7TDMI 沒(méi)有 MMU ，不支持 Windows CE 和大部分的 Linux ，但目前有 uCLinux 等少數(shù)幾種 Linux 不需要 MMU 的支持。

　　1.2 系統(tǒng)時(shí)鐘控制器

　　系統(tǒng)時(shí)鐘決定了 ARM 芯片的處理速度。 ARM7 的處理速度為0.9 MIPS/MHz ，常見(jiàn)的 ARM7 芯片系統(tǒng)主時(shí)鐘為20 MHz-133MHz ， ARM9 的處理速度為1.1 MIPS/MHz ，常見(jiàn)的 ARM9 的系統(tǒng)主時(shí)鐘為100 MHz-233MHz ， ARM10 最高可以達(dá)到700 MHz 。不同芯片對(duì)時(shí)鐘的處理不同，有的芯片只有一個(gè)主時(shí)鐘頻率，這樣的芯片可能不能同時(shí)顧及 UART 和音頻時(shí)鐘準(zhǔn)確性，如 Cirrus Logic 的 EP7312 等;有的芯片內(nèi)部時(shí)鐘控制器可以分別為 CPU 核和 USB 、 UART 、 DSP 、音頻等功能部件提供同頻率的時(shí)鐘，如 PHILIPS 公司 SAA7750 等芯片。?

　　1.3 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量

　　在不需要大容量存儲(chǔ)器時(shí)，可以考慮選用有內(nèi)置存儲(chǔ)器的 ARM 芯片。見(jiàn)表1。?

　　表1

內(nèi)置USB控制器的ARM芯片

?

　　USB

　　許多ARM芯片內(nèi)置有USB控制器，有些芯片甚至同時(shí)有USB Host和USB Slave控制器。見(jiàn)表2。

　內(nèi)置USB控制器的ARM芯片
?

　　GPIO

　　　1.5 GPIO數(shù)量

　　在某些芯片供應(yīng)商提供的說(shuō)明書中，往往申明的是最大可能的GPIO數(shù)量，但是有許多引腳是和地址線、數(shù)據(jù)線、串口線等引腳復(fù)用的。這樣在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要計(jì)算實(shí)際可以使用的GPIO數(shù)量。

　　1.6 中斷控制器

　　ARM內(nèi)核只提供快速中斷（FIQ）和標(biāo)準(zhǔn)中斷（IRQ）兩個(gè)中斷向量。但各個(gè)半導(dǎo)體廠家在設(shè)計(jì)芯片時(shí)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(shí)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(shè)計(jì)可以很大程度的減少任務(wù)調(diào)度工作量。例如PHILIPS公司的SAA7750，所有GPIO都可以設(shè)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(wù)都可以作為背景程序運(yùn)行。而Cirrus Logic公司的EP7312芯片，只有4個(gè)外部中斷源，并且 每個(gè)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(hào)的場(chǎng)合時(shí)，就必須用查詢方式，會(huì)浪費(fèi)大量CPU時(shí)間。

　　1.7 IIS（Integrate Interface of Sound）接口

　　即集成音頻接口。如果設(shè)計(jì)者頻應(yīng)用產(chǎn)品，IIS總線接口是必需的。

　　1.8 nWAIT信號(hào)

　　外部總線速度控制信號(hào)。不是每個(gè)ARM芯片都提供這個(gè)信號(hào)引腳，利用這個(gè)信號(hào)與廉價(jià)的GAL芯片就可以實(shí)現(xiàn)與符合PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)需要擴(kuò)展外部DSP協(xié)處理器時(shí)，此信號(hào)也是必需的。

　　1.9 RTC（Real Time Clock）

　　很多ARM芯片都提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，但方式不同。如Cirrus Logic公司的EP7312的RTC只是一個(gè)32位計(jì)數(shù)器，需要通過(guò)軟件計(jì)算出年月日時(shí)分秒；而SAA7750和S3C2410等芯片的RTC直接提供年月日時(shí)分秒格式。

　　1.10 LCD控制器

　　有些ARM芯片內(nèi)置LCD控制器，有的甚至內(nèi)置64K彩色TFT LCD控制器。在設(shè)計(jì)PDA和手持式顯示記錄設(shè)備時(shí)，選用內(nèi)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(jī)控制或語(yǔ)音輸出等場(chǎng)合。

　　1.12 ADC和DAC

　　有些ARM芯片內(nèi)置2～8通道8～12位通用ADC，可以用于電池檢測(cè)、觸摸屏和溫度監(jiān)測(cè)等。PHILIPS的SAA7750更是內(nèi)置了一個(gè)16位立體聲音頻ADC和DAC，并且?guī)Ф鷻C(jī)驅(qū)動(dòng)。

　　1.13 擴(kuò)展總線

　　大部分ARM芯片具有外部SDRAM和SRAM擴(kuò)展接口，不同的ARM芯片可以擴(kuò)展的芯片數(shù)量即片選線數(shù)量不同，外部數(shù)據(jù)總線有8位、16位或32位。某些特殊應(yīng)用ARM芯片如德國(guó)Micronas的PUC3030A沒(méi)有外部擴(kuò)展功能。

　　1.14 UART和IrDA

　　幾乎所有的ARM芯片都具有1～2個(gè)UART接口，可以用于和PC機(jī)通訊或用Angel進(jìn)行調(diào)試。一般的ARM芯片通訊波特率為115，200bps，少數(shù)專為藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)的ARM芯片的UART通訊波特率可以達(dá)到920Kbps，如Linkup公司L7205。

　　1.15 DSP協(xié)處理器，見(jiàn)表3。

　表3 ARM+DSP結(jié)構(gòu)的ARM芯片

　　FPGA

　　1.16 內(nèi)置FPGA

　　有些ARM芯片內(nèi)置有FPGA，適合于通訊等領(lǐng)域。見(jiàn)表4

　表4 ARM+FPGA結(jié)構(gòu)的ARM芯片

　　　1.17 時(shí)鐘計(jì)數(shù)器和看門狗

　　一般ARM芯片都具有2～4個(gè)16位或32位時(shí)鐘計(jì)數(shù)器和一個(gè)看門狗計(jì)數(shù)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(guān)閉模式。

　　1.19 DMA控制器

　　有些ARM芯片內(nèi)部集成有DMA（Direct Memory Access），可以和硬盤等外部設(shè)備高速交換數(shù)據(jù)，同時(shí)減少數(shù)據(jù)交換時(shí)對(duì)CPU資源的占用。

　　另外，還可以選擇的內(nèi)部功能部件有：HDLC，SDLC，CD-ROM Decoder，Ethernet MAC，VGA controller，DC-DC?？梢赃x擇的內(nèi)置接口有：IIC，SPDIF，CAN，SPI，PCI，PCMCIA。

　　最后需說(shuō)明的是封裝問(wèn)題。ARM芯片現(xiàn)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(diǎn)，可以減少PCB板的面積，但是需要專用的焊接設(shè)備，無(wú)法手工焊接。另外一般BGA封裝的ARM芯片無(wú)法用雙面板完成PCB布線，需要多層PCB板布線。

　　2 多芯核結(jié)構(gòu)ARM芯片的選擇

　　為了增強(qiáng)多任務(wù)處理能力、數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、多媒體以及網(wǎng)絡(luò)處理能力，某些供應(yīng)商提供的ARM芯片內(nèi)置多個(gè)芯核，目前常見(jiàn)的ARM+DSP，ARM+FPGA，ARM+ARM等結(jié)構(gòu)。

　　2.1 多ARM芯核

　　為了增強(qiáng)多任務(wù)處理能力和多媒體處理能力，某些ARM芯片內(nèi)置多個(gè)ARM芯核。例如Portal player公司的PP5002內(nèi)部集成了兩個(gè)ARM7TDMI芯核，可以應(yīng)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(shè)計(jì)生產(chǎn)的MinSpeed公司就在其多款高速通訊芯片中集成了2～4個(gè)ARM7TDMI內(nèi)核。

　　2.2 ARM芯核+DSP芯核

　　為了增強(qiáng)數(shù)學(xué)運(yùn)算功能和多媒體處理功能，許多供應(yīng)商在其ARM芯片內(nèi)增加了DSP協(xié)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(diǎn)DSP芯核、TI的TMS320C5000系列DSP芯核、Motorola的56K DSP芯核等。見(jiàn)表3。

　　2.3 ARM芯核+FPGA

　　為了提高系統(tǒng)硬件的在線升級(jí)能力，某些公司在ARM芯片內(nèi)部集成了FPGA。見(jiàn)表4。

　　3 主要ARM芯片供應(yīng)商

　　目前可以提供ARM芯片的著名歐美半導(dǎo)體公司有：英特爾、德洲儀器、三星半導(dǎo)體、摩托羅拉、飛利浦半導(dǎo)體、意法半導(dǎo)體、億恒半導(dǎo)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(jiàn)表5。日本的許多著名半導(dǎo)體公司或東芝、三菱半導(dǎo)體、愛(ài)普生、富士通半導(dǎo)體、松下半導(dǎo)體等公司較早期都大力投入開(kāi)了自主的32位CPU結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在都轉(zhuǎn)向購(gòu)買ARM公司的芯核進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。由于它們購(gòu)買ARM版權(quán)較晚，現(xiàn)在還沒(méi)有可銷售的ARM芯片，而OKI、NEC、AKM、OAK、Sharp、Sanyo、Sony、Rohm等日本半導(dǎo)體公司目前都已經(jīng)已經(jīng)指生產(chǎn)了ARM芯片。韓國(guó)的現(xiàn)代半導(dǎo)體公司也生產(chǎn)提供ARM芯片。另外 ，國(guó)外也很多設(shè)備制造商采用ARM公司芯核設(shè)計(jì)自己的專用芯片，如美國(guó)的IBM、3COM和新加坡的創(chuàng)新科技等。我國(guó)***地區(qū)可以提供ARM芯片的公司臺(tái)積電、臺(tái)聯(lián)電、華幫電子等。其它已購(gòu)買ARM芯核，正在設(shè)計(jì)自主版板權(quán)專用芯片的大陸公司會(huì)為通訊中興通訊等。

　　表5 主要ARM芯片供應(yīng)商及其代表性產(chǎn)品和主要應(yīng)用領(lǐng)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(fā)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(shí)候在選擇方案時(shí)，都應(yīng)廣泛搜尋一下主要的ARM芯片供應(yīng)商，以找出最適合芯片。