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3 ARM介绍
3．1 ARM技术
ARM [3]公司(Advanced RISC Machines Limited，简称为ARM Limited)正式成立于1990 年，是苹果电脑Acorn电脑集团和VLSI Technology的合资公司。目前，ARM 架构处理器已在高性能、低功耗、低成本的嵌入式应用领域占据领先地位。全球103家IT公司采用ARM技术，20家最大的半导体厂商中就有19家是ARM公司的用户。采用ARM技术的微处理器已经广泛应用于电子产品、海量存储、网络、汽车等领域。课题中采用的ARM920T内核，其微处理器为低功耗的32位RISC处理器，适用于对价位和功耗要求较高的应用。
ARM公司自成立以来，一直以IP（Intelligence Property）提供者的身份向各大半导体制造商出售产权知识，而自己不介入芯片的生产销售，加上其设计的芯片具有功耗低、成本低等显著优点，因此获得了众多的半导体厂家和整机厂商的大力支持，在32位嵌入式应用领域获得了巨大的成功，目前已经占有75%以上的32位RISC嵌入式产品市场。在低功耗、低成本的嵌入式应用领域中确立了市场领导地位。现在设计、生产ARM芯片的国际大公司已经超过了50多家，国内中兴通讯和华为通讯等公司也已经购买了ARM公司的芯片用于通讯专用芯片的设计。目前非常流行的ARM芯核有ARM7TDMI，StrongARM720T，ARM9TDMI，ARM922T，ARM940T，ARM946T，ARM966T，ARM10TDMI等。自V5以后，ARM公司提供Piccolo DSP的芯核给芯片设计者，用于设计ARM+DSP的SOC（System On Chip）结构的芯片。此外，ARM芯片还获得了许多实时操作系统（Real Time Operating System）供应商的支持，比较知名的有：Windows CE、Linux、VxWorks、μC/OS等。随着国内嵌入式应用领域的发展，ARM芯片必然会获得广泛的重视和应用。
3．2 ARM微处理器的应用领域及特点
3．2．1 ARM微处理器的应用领域
目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域： （1）工业控制领域，作为32位的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯
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片不但占据了高端微控制器的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比、向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
（2）无线通信领域。目前已有超过85%的无线通信设备采用了ARM技术，ARM以其高性价比，在该领域的地位日益巩固。
（3）网络应用。随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上进行了优化，并获得了广泛的支持，也对DSP的应用领域提出了挑战。
（4）消费类电子产品。ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到了广泛的应用。
（5）成像和安全产品。现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用了ARM技术，手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
此外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更广泛的应用。
3．2．2 ARM微处理器的特点
采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点： 1 小体积、低功耗、低成本、高性能;
2 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼容8位/16位器件； 3 大量使用寄存器，指令执行速度更快； 4 大部分数据操作都在寄存器中完成； 5 寻址方式灵活、简单，执行效率高； 6 指令长度固定。
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3．3 ARM9[9]微处理器系列
ARM处理器目前包括ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列SecurCore系列、Intel公司的StrongARM、Xscale等多个系列。而本系统中应用的是ARM9，所以这里只对ARM9系列做下介绍。
ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能，它具有以下特点：
（1）提供1.1MIPS/MHz的5级流水线结构；
（2）支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集； （3）支持32位高速AMBA总线接口；
（4）全性能MMU，支持Windows CE、Linux、Palm Os等主流嵌入式操作系统；
（5）MPU支持实时操作系统；
（6）支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。 ARM9系列微处理器主要用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。
3．4 基于ARM9的S3C2410介绍
S3C2410芯片基于ARM920T内核，采用五级流水线和哈佛结构，提供1.1MIPS/MHz的性能，是高性能和低功耗的硬宏单元。ARM920T具有全性能的MMU、指令和数据Cache以及高速AMBA总线接口。内核结构图如3-1所示：
图3-1 ARM920T内核结构
作为S3C2410芯片的CPU芯核，16/32位ARM920T RISC微处理器采用0.18ìm CMOS标准单元结构，具有独立的16kB指令缓存和16kB数据缓存。S3C2410内部结构较复杂，提供可扩展的功能模块较多，主要有ARM920T内核（16-/32-bit RISC CPU），独立的16kB指令和16kB数据缓存，MMU虚拟内存
管理单元，LCD控制器（支持STN和TFT），NAND flash boot loader，系统管理单元（SDRAM控制器等），3通道UART，4通道DMA，4通道具备PWM功能的定时器，I/O口，RTC（实时时钟），8通道10bit精度ADC和触摸屏控制器，IIC总线接口，IIS数字音频总线接口，USB主机，USB设备，SD/MMC卡控制器，2通道SPI和PLL数字锁相环组成。其内部结构如图3-2所示：
图3-2 S3C2410内部结构（功能模块）
S3C2410提供了一套比较完整的通用系统的外围设备，并且使得整个系统消耗最小。正是因为它具有很多常用的功能模块，所以也免去了添加配置附加设备的麻烦。片上集成的功能主要包括以下几个方面：
（1）1.8V ARM内核，3.3V存储器，3.3V外部I/O，具有16KB指令缓存/16kB数据缓存和MMU的微处理器；
（2）外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）；
（3）LCD控制器（支持上到4k色的STN和256k色的TFT），1通道LCD专用DMA；