《ARM單挑微控制器》新書試讀 ARM刨根問底兒

2021-05-22 10:42:11 字數 3987 閱讀 6961

本章以刨根問底的方式,介紹究竟什麼是

arm,公司的發跡史以及它和傳統意義上的微控制器究竟有什麼區。我的工程實踐中究竟應該怎樣選擇。

通過本章的學習讀者可以了解到

arm家族的關係,全系列產品介紹和最新的

arm實用技術。

第一片arm

處理器的開發出來距今已近

30年了,在這

30來年中它已經發展成為世界領先的

32位嵌入式處理器核,已向大多數世界領先的半導體公司授權或由他們製造。第一片

arm核是由

acorn computers limited

公司在1983~1985

年間開發的。這是乙個總部設在劍橋的小型英國公司,當時大約有

400名職工。

arm公司本身不生產晶元,靠轉讓設計許可,由合作夥伴公司來生產各具特色的晶元。

arm商業模式的強大之處在於其**合理,在全世界範圍的合作夥伴超過

100個,其中包括許多半導體的著名公司。

arm公司專注於設計,其核心耗電少、成本低、功能強,特有

16/32

位雙指令集。

arm已成為移動通訊、手持計算機和多**數字消費等嵌入式解決方案的

risc

實際行業標準。

arm的設計是

acorn

電腦公司(

acorn computers limited

)於1983

年開始的發展計畫。後來,

arm(

advanced risc machines

)成為微處理器行業的一家知名企業。

1990

年11

月,arm

成立於英國,原名

advanced risc machine

****,是蘋果電腦、

acorn

電腦集團和

vlsi technology

的合資企業。

設計了大量高效能、廉價、耗能低的

risc

處理器、相關技術及軟體。技術具有效能高、成本低和功耗低等特點。適用於多種領域,比如資訊家電、消費電子、廣告多**機和智慧型控制應用等。

acorn

電腦公司(

acorn computers limited

)於1983

年開始的發展計畫的團隊由

roger wilson

和steve furber

帶領,著手開發一種新架構,類似高階的

mos technology 6502

處理器。團隊在

1985

年時開發出

arm1 sample

版,而首顆"真正

"的產能型

arm2

於次年量產。

arm2

可能是全世界最簡單實用的

32位元微處理器,其僅容納了

30,000

個電晶體(相較於

motorola

六年後的

68000

其包含了

70,000

顆)。這個精簡的特色是它消耗很少的電能,卻能發揮比

intel 80286

更好的效能,而且能獲得比普通微控制器更複雜的效果。後繼的處理器

arm3

更備有4kb

的快取,使它能發揮更佳的效能。

上世紀80

年代末,蘋果電腦開始與

acorn

電腦公司合作開發新版的

arm核心,由於這個專案非常重要,所以

acorn

電腦公司基於

1990

年的設計團隊另組成一家名為

advanced risc machines ltd.

的新公司。使得

arm有時候反而稱作

advanced risc machine

而不是acorn risc machine

。acorn

曾推出世界首個商用單晶元

risc

處理器,而蘋果電腦當時希望將

risc

技術應用於自身系統,

arm

的微處理器新標準因此應運而生。

arm

成功地研製了首個低成本

risc

架構,迅速在市場上嶄露頭角。與此同時

risc

結構的競爭對手都著眼於提高效能,發展高階工作站處理器的

risc

結構。

1991

年arm

推出首個嵌入式

risc

核心——arm6™

系列處理器後不久

vlsi

率先獲得授權一年後夏普和

gec plessey

也成為授權使用者。

1993

年德州儀器和

cirrus logic

亦簽署了授權協議從此

arm

的智財權產品和授權使用者都急劇擴大。

1993

年nippon investment and finance (nif)

成為arm

股東後,

arm

開始向全球拓展,分別在亞洲美國和歐洲設立了辦事處。

1998 年4

月arm

在倫敦**交易所和納斯達克交易所上市。

arm

現已發展成為一家全球性大公司,在

3 大洲

8 個國家設有分支機構,雇員超過

720

人。公司在英國布萊克本、劍橋和舍菲爾德法國

sophia antipolis

以及美國加州

walnut creek

和德州奧斯丁設有研發中心,並在法國、德國、日本、南韓、中國台灣、以色列英國和美國建立了銷售、行政和技術支援辦事處。

arm

中國於在

2002 年7

月在中國上海成立分公司。

arm不是微控制器,準確來講arm

是一種處理器的

ip核。

arm公司開發出處理器結構後,開始向其他晶元廠商授權製造,晶元廠商可以根據自己的需要進行結構與功能的調整,因此實際中使用的

arm處理器有很多種類,主要有三星、飛利浦、

atmel

、intel

製造的幾大類,功能與使用上均不相同。

arm處理器核還可以嵌入到其它專用晶元中作為**處理單元使用,例如飛利浦的

***解碼晶元就是採用

arm7

核心的。

arm系列處理器很少整合片上硬體資源,更接近今天的處理器範疇,基本不被認為是微控制器。

arm

智財權授權使用者非常眾多,其中包括世界頂級的半導體和系統公司。全球

20 家最大的半導體廠商中有

19家是

arm

的使用者。這些合作夥伴通過使用

arm

低價高效的

ip 核技術,研製生產微處理器、外圍裝置和系統晶元。迄今這些廠商共發售了超過

10 億個

arm

微處理器核心。

在軟體設計方便,

arm和微控制器也有很多不同,其中最大的不同是

arm引入了作業系統的概念,有了作業系統的支援主要有以下幾個優勢:

l基於作業系統的支援可以很輕鬆寫出多工的複雜應用程式;

l完善的檔案系統的支援;

l完善的網路協議支援;

l很多開源軟體的支援;

當然,除了帶來的了優勢以外,同樣也帶來了一些開發上的難度,例如:移植作業系統需要專業人員進行,開發人員需要熟悉作業系統,龐大的作業系統帶來很大的系統開銷等問題。

本書還是按照微控制器的開發思路,讓

arm來單挑微控制器,看看究竟是誰更厲害。

通過這樣的對比學習可以幫助讀者了解

arm的介面程式設計技術,為以後基於作業系統的介面程式設計打下堅實的基礎。當然,我們還是以介紹

arm的介面程式設計為主,穿插和微控制器的對比學習。

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