初识ARM嵌入式系统

倖福魔咒の 提交于 2020-03-01 12:28:35

ARM嵌入式系统的基本结构和常见的ARM微处理器
ARM被称为嵌入式微处理器核。
ARM嵌入式系统由3部分组成,即嵌入式系统硬件平台,嵌入式操作系统(代码)和嵌入式系统应用。
1、嵌入式系统硬件平台主要是指各种嵌入式处理器和外围设备等,如基于ARM核的STM32XX处理器、51系列单片机等。
2、嵌入式操作系统(代码)是指嵌入式硬件平台上运行的代码和操作系统。目前主流的嵌入式操作系统是基于C语言(或汇编语言)的嵌入式Linux、UCLinux和uc/os-II等。
一般而言,Linux操作系统具有比较完善的网络接口支持;UCLinux操作系统被用在一些不需要“内存管理单元”(MMU,Memory Management Unit)的嵌入式平台中;而uc/os-II系统是典型的实时操作系统,可满足对实时性要求比较高的场合,如汽车电子油门、车载高速CAN网络等,具有非常快的响应时间。
除了上述介绍的几种嵌入式操作系统外,当前主流的电子产品中,还广泛使用Android、MeeGo等系统。这些系统主要用在智能手机和平板电脑上。
3、嵌入式系统应用是以嵌入式系统硬件平台的搭建、嵌入式操作系统的成功移植和运行为前提的。这一部分内容运行在嵌入式操作系统的上层,完成特定的功能目标。
通常情况下,不同的系统需要根据具体的项目需要设计不同的嵌入式应用程序。在嵌入式系统中,系统应用并不是必需的,只有在一些复杂的工程设计中才会需要嵌入式系统应用,如对汽车整车通信协议的定义和控制等。
ARM嵌入式的性能特性:
1、极低的系统功耗。
ARM微处理器和内嵌ARM核的SOC芯片已经在手持终端,如智能手机、车载MP4、电动汽车的电池管理系统等设备。
2、较短的开发周期
3、支持双指令集
绝大部分ARM处理器都可以支持ARM和Thumb两种不同的工作模式,分别支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集。
32位的ARM指令集在命令功能相对更为丰富,性能也更好。在运行代码的过程中,实现同样的功能所需要的指令数(代码量)更少;而16位的Thumb指令集的一个子集,因此,在实现相同的功能的功能操作时需要较多的指令集,但是使用Thumb指令集实现的程序代码所占的程序空间相对较少,具有较高的代码执行效率。除此之外,由于16位的Thumb指令代码在译码的过程相对比较简单,因此Thumb指令具有更低系统功耗。
4、高效的系统总线
在ARM嵌入式系统中,处理器没有采用DSP(数字信号处理器)架构中的多级流水线机制,而采用了一组专门针对ARM内核的片上系统SOC开发的总线规范。ARBA总线。
该总线规范由ARM公司设计,独立于ARM微处理器的制作工艺技术。
该总线规范由ARM公司设计,独立于ARM微处理器的制造工艺技术。在该总线规范中,定义了以下3种可供用户组合使用的不同类型的总线。
1)AHB
该类型的总线支持多种数据传输方式,以及多个总线主设备之间数据传输。适用于高性能和高时钟频率的系统模块,如CPU处理器、片上存储器、DMA设备、DSP,以及其他协同处理器等。
2)ASB
该类型的总线也适用于高性能的系统模块。
3)APB
该类型的总线主要特点是结构简单,低速,极低的功耗。该总线主要适用于低功耗,对实时性要求不高的外部设备,如对汽车门锁的控制等。

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