ARM 嵌入式系统开发综述

ARM 开发工程师入门宝典
技术分类: 电子/测试    来源:设计创新  发表时间:2007-10-18
状态监视、Bus Profiling、Cache工作状态和Memory Mapping等可视化插件对系统性能观测和分析,定位系统性能的瓶颈,实现硬件的性能优化和功能划分。

  此外,对于嵌入式软件开发工程师而言,ESL 虚拟平台带来的最大好处是让软件开发在更早的阶段开展,而不必等到在硬件平台上进行此工作。这样一来软硬件开发工作可以并行提高,缩短产品上市时间,软硬件的协同开发还可以尽早发现系统bug,降低开发风险和成本。同时该虚拟平台还提供了ARM软件开发调试工具接口同步进行软件调试,在ESL虚拟平台上实现软硬件的协同仿真,可以实现优化软件的目的。

  从图1看,传统流程中容易引起反复的环节,而对引入ESL的开发流程,可将诸如驱动开发调试等,提前放置到虚拟开发平台上进行,实现系统设计的优化、缩短开发周期等。而且仿真环境所能提供的调试手段,是FPGA平台所无法比拟的。


图1 传统和引入ESL工具的SoC开发流程

  ·RTSM
  http://www.arm.com/products/DevTools/RealTimeSystemModel1176.html
  RTSM(实时系

统模型)是对整个芯片系统在指令集层面上的仿真,它能提供快速、准确的指令仿真,以及与RealView Debugger 的无缝连接。大型应用程序的开发可以使用 RTSM模拟技术来完成。 RTSM模拟包括LCD显示器、键盘和鼠标等外设的仿真。不到5s,就可以利用PC 在ARM处理器上对OS的启动过程进行模拟,用户可以在ARM提供的RTSM上进行快速的软件仿真。这是OEM在开发软件系统时成本最低的方法。想象一下,芯片公司不用等到芯片生产出来,也不用把缓慢的FPGA板交给方案厂商或OEM;只需要将整个芯片的模型交付,下游厂家就可以尽早尽快地将软件方案开发完毕。最终产品几乎可以从芯片生产出来就准备上市。
  
  1.2 器件选型
  器件的选择归根结底是为嵌入式系统选择合适的处理器芯片。ARM处理器是最常见的嵌入式处理器之一,它以低功耗、低成本和高性能而深受业界的青睐。而且ARM是目前产业中资源最为广泛的嵌入式处理器,基于广大的ARM合作伙伴计划,开发者可以在这个联盟里寻求到各种自己意想不到的帮助。从图2给出了常见的ARM处理器的架构和支持的操作系统。目前在业内广为人知的ARM处理器主要有ARM7系列和ARM9系列,同时为了关注今后嵌入式系统的发展,也有必要了解一下最新的ARM11和ARM Cotex系列处理器。


图2 ARM体系结构

  ARM7 系列
  ARM7TDMI是ARM7系列中使用最广泛的,它是从最早实现32位地址空间编程模式的ARM6内核发展而来的,并增加了64位乘法指令,支持片上调试、16位Thumb指令集和EmbeddedICE观察点硬件。ARM7TDMI属于ARM v4体系结构,采用冯诺伊曼结构,3级流水处理,平均0.9DMIPs/Mhz性能。不过ARM7TDMI没有MMU(Memory Management Unit)和Cache,所以仅支持那些不需要MMU和Cahce的小型实时操作系统,如VxWorks、uC/OS-II和uLinux等RTOS。其他的ARM7系列内核还有ARM720T和ARM7E-S等。

  ARM9 系列
  ARM9TDMI相比ARM7TDMI,将流水级数提高到5级从而增加了处理器的时钟频率,并使用指令和数据存储器分开的哈佛结构以改善CPI和提高处理器性能,平均可达1.1DMIPs/Mhz,但是ARM9TDMI仍属于ARM v4T体系结构。在ARM9TDMI基础上又有ARM920T、ARM940T和ARM922T,其中ARM940T增加了MPU(Memory Protect Unit)和Cache;ARM920T和ARM922T加入了MMU、Cache和ETM9(方便进行CPU实时trace),从而更好的支持象Linux和WinCE这样的多线程、多任务操作系统。

  ARM9E 系列
  ARM9E系列属于ARM v5TE,在ARM9TDMI的基础上增加了DSP扩展指令,是可综合内核,主要有ARM968E-S、ARM966E-S、ARM946E-S和ARM926EJ-S(v5TEJ指令体系,增加了Java指令扩展),其中ARM926EJ-S是最具代表性的。通过DSP和Java的指令扩展,可获得70%的DSP处理能力和8x的Java处理性能提升。另外分开的指令和数据Cache结构进一步提升了软件性能;指令和数据TCM(Tightly Couple Memory:紧耦合存储器)接口支持零等待访问存储器;双AMBA AHB总线接口等。ARM926EJ-S可达250Mhz以上的处理速度,很好地支持Symbian OS、Linux

















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