选择ARM芯片的原则

2023-11-21 理论教育版权反馈

【摘要】：下面从应用的角度，对在选择ARM芯片时应考虑的主要因素做详细说明。2．系统时钟控制器系统时钟决定了ARM芯片的处理速度。3．内存容量在不需要大容量存储器时，可以考虑选用有内置存储器的ARM芯片。某些特殊应用ARM芯片没有外部扩展功能，如德国Micronas公司的PUC3030A。14．UART和IrDA绝大部分ARM芯片具有1～2个UART接口，可以用于和PC通信或用Angel进行调试。15．DSP协处理器具有DSP+ARM结构的ARM芯片对图像、视频、多媒体等数据具有很好的处理效果。

下面从应用的角度，对在选择ARM芯片时应考虑的主要因素做详细说明。

1．ARM芯核

如果希望使用WindowsCE或Linux等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T以上带有MMU功能的ARM芯片，如ARM720T、StrongARM、ARM920T、ARM922T、ARM946T都带有MMU功能。ARM7TDMI没有MMU，不支持Windows CE和大部分的Linux，但有μCLinux等少数几种Linux不需要MMU的支持。

2．系统时钟控制器

系统时钟决定了ARM芯片的处理速度。ARM7的处理速度为0.9MIPS/MHz，常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz～133MHz，ARM9的处理速度为1.1MIPS/MHz，常见的ARM9的系统主时钟为100MHz～233MHz，ARM10最高可以达到700 MHz。不同芯片对时钟的处理不同，有的芯片只有一个主时钟频率，这样的芯片可能无法兼顾通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART）和音频时钟准确性，如Cirrus Logic的EP7312等；有的芯片内部时钟控制器可以分别为CPU核和通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）、UART、DSP、音频等功能部件提供同频率的时钟，如PHILIPS公司SAA7750等芯片。

3．内存容量

在不需要大容量存储器时，可以考虑选用有内置存储器的ARM芯片。

4．USB接口

许多ARM芯片内置有USB控制器，有些芯片甚至同时有USB Host和USB Slave控制器。

5．GPIO口数量

在某些芯片供应商提供的说明书中，往往声明的是最大可能的通用输入输出（General Purpose Input Output，GPIO）口数量，但是有许多引脚是和地址线、数据线、串口线等引脚复用的。这样，在系统设计时需要计算实际可以使用的GPIO口数量。

6．中断控制器

ARM内核只提供快速中断（Fast Interrupt Request，FIQ）和标准中断（Interrupt Request，IRQ）两个中断向量。但是，各个半导体厂家在设计芯片时加入了自己的中断控制器，以便支持如串行口、外部中断、时钟中断等硬件中断。外部中断控制是选择芯片必须考虑的重要因素，合理的外部中断设计可以在很大程度上减少任务调度工作量。例如，PHILIPS公司的SAA7750，所有GPIO都可以设置成FIQ或IRQ，并且可以选择升沿、下降沿、高电平、低电平4种中断方式。这使红外线遥控接收、指轮盘和键盘等任务都可以作为背景程序运行。而Cirrus Logic公司的EP7312芯片，只有4个外部中断源，并且每个中断源都只能是低电平或高电平中断，这样，在用于接收红外线信号的场合，必须采用查询方式，浪费大量CPU时间。

7．IIS

IIS（Integrate Interface of Sound）即集成音频接口，也可写作I2S。如果设计者开发音频应用产品，I2S总线接口是必需的。

8．nWAIT信号

nWAIT信号为外部总线速度控制信号。不是每个ARM芯片都提供这个信号引脚，利用这个信号与廉价的GAL芯片就可以实现与符合个人计算机存储卡国际协会（Personal Computer Memory Card International Association，PCMCIA）标准的无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）卡和蓝牙（Bluetooth）卡的接口，而不需要外加高成本的PCMCIA专用控制芯片。另外，当需要扩展外部DSP协处理器时，此信号是必需的。

9．RTC

很多ARM芯片都提供实时时钟（Real Time Clock，RTC）功能，但方式不同。例如，Cirrus Logic公司EP7312的RTC只是一个32位计数器，需要通过软件计算出年月日时分秒；而SAA7750和S3C2410等芯片的RTC直接提供年月日时分秒格式。

10．LCD控制器

有些ARM芯片内置液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）控制器，有的甚至内置64KB彩色TFT-LCD控制器。在设计PDA和手持式显示记录设备时，选用内置LCD控制器的ARM芯片，如S1C2410较为适宜。(www.chuimin.cn)

11．PWM输出

有些ARM芯片有2～8路脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）输出，可以用于电机控制或语音输出等场合。

12．ADC和DAC

有些ARM芯片内置2～8通道8～12位通用模-数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC），可以用于电池检测、触摸屏和温度监测等。PHILIPS的SAA7750更是内置了一个16位立体声音频ADC和数-模转换器（Digital-to-Analog Converter，DAC），并且带耳机驱动。

13．扩展总线

绝大部分ARM芯片具有外部同步动态随机存取存储器（Synchronous Dynamic Random Access Memory，SDRAM）和SRAM扩展接口，不同的ARM芯片可以扩展的芯片数量，即片选线数量不同，外部数据总线有8位、16位或32位。某些特殊应用ARM芯片没有外部扩展功能，如德国Micronas公司的PUC3030A。

14．UART和IrDA

绝大部分ARM芯片具有1～2个UART接口，可以用于和PC通信或用Angel进行调试。一般ARM芯片通信比特率为115～200bit/s，少数专为蓝牙技术应用设计的ARM芯片的UART通信比特率可以达到920Kbit/s，如Linkup公司的L7205。

15．DSP协处理器

具有DSP+ARM结构的ARM芯片对图像、视频、多媒体等数据具有很好的处理效果。

16．内置FPGA

具有内置现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）的ARM芯片能更好地适合于通信等领域。

17．时钟计数器和“看门狗”计数器

一般ARM芯片具有2～4个16位或32位时钟计数器和一个“看门狗”计数器。

18．电源管理功能

ARM芯片的耗电量与工作频率成正比，一般ARM芯片有低功耗模式、睡眠模式和关闭模式。

19．DMA控制器

有些ARM芯片内部集成有DMA，可以和硬盘等外设高速交换数据，减少数据交换时对CPU资源的占用。