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ARM處理器芯片選型指南

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2011-4-27

要選好一款處理器,要考慮的因素很多,不單單是純粹的硬件接口,還需要考慮相關(guan) 的操作係統、配套的開發工具、仿真器,以及工程師微處理器的經驗和軟件支持情況等。微處理器選型是否得當,將決(jue) 定項目成敗。當然,並不是說選好微處理器,就意味著成功,因為(wei) 項目的成敗取決(jue) 於(yu) 許多因素;但可以肯定的一點是,微處理器選型不當,將會(hui) 給項目帶來無限的煩惱,甚至導致項目的流產(chan) 。

1 嵌入式微處理器選型的考慮因素
    在產(chan) 品開發中,作為(wei) 核心芯片的微處理器,其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望,因為(wei) 它的資源越豐(feng) 富、自帶功能越強大,產(chan) 品開發周期就越短,項目成功率就越高。但是,任何一款微處理器都不可能盡善盡美,滿足每個(ge) 用戶的需要,所以這就涉及選型的問題。
    (1)應用領域
    一個(ge) 產(chan) 品的功能、性能一旦定製下來,其所在的應用領域也隨之確定。應用領域的確定將縮小選型的範圍,例如:工業(ye) 控製領域產(chan) 品的工作條件通常比較苛刻,因此對芯片的工作溫度通常是寬溫的,這樣就得選擇工業(ye) 級的芯片,民用級的就被排除在外。目前,比較常見的應用領域分類有航天航空、通信、計算機、工業(ye) 控製、醫療係統、消費電子、汽車電子等。
    (2)自帶資源
    經常會(hui) 看到或聽到這樣的問題:主頻是多少?有無內(nei) 置的以太網MAC?有多少個(ge) I/O口?自帶哪些接口?支持在線仿真嗎?是否支持OS,能支持哪些OS?是否有外部存儲(chu) 接口?……以上都涉及芯片資源的問題,微處理器自帶什麽(me) 樣的資源是選型的一個(ge) 重要考慮因素。芯片自帶資源越接近產(chan) 品的需求,產(chan) 品開發相對就越簡單。
    (3)可擴展資源
    硬件平台要支持OS、RAM和ROM,對資源的要求就比較高。芯片一般都有內(nei) 置RAM和ROM,但其容量一般都很小,內(nei) 置512 KB就算很大了,但是運行OS一般都是兆級以上。這就要求芯片可擴展存儲(chu) 器。
    (4)功 耗
    單看“功耗”是一個(ge) 較為(wei) 抽象的名詞。這裏舉(ju) 幾個(ge) 形象的例子:
    ①夏天使用空調時,家裏的電費會(hui) 猛增。這是因為(wei) 空調是高功耗的家用電器,這時人們(men) 會(hui) 想,“要是空調能像日光燈那樣省電就好了”。
    ②隨身的MP3、MP4都使用電池。正當聽音樂(le) 看視頻時,係統因為(wei) 沒電自動關(guan) 機,誰都會(hui) 抱怨“又沒電了!”
    ③目前手機一般使用鋰電池,手機的待機和通話時間成了人們(men) 選擇手機的重要指標。待機及通話時間越長,電池的使用壽命就可以提高,手機的壽命也相對提高了。
    以上體(ti) 現了人們(men) 對低功耗的渴求。低功耗的產(chan) 品即節能又節財,甚至可以減少環境汙染,它有如此多的優(you) 點,因此低功耗也成了芯片選型時的一個(ge) 重要指標。
    (5)封 裝
    常見的微處理器芯片封裝主要有QFP、BGA兩(liang) 大類型。BGA類型的封裝焊接比較麻煩,一般的小公司都不會(hui) 焊,但BGA封裝的芯片體(ti) 積會(hui) 小很多。如果產(chan) 品對芯片體(ti) 積要求不嚴(yan) 格,選型時最好選擇QFP封裝。
    (6)芯片的可延續性及技術的可繼承性
    目前,產(chan) 品更新換代的速度很快,所以在選型時要考慮芯片的可升級性。如果是同一廠家同一內(nei) 核係列的芯片,其技術可繼承性就較好。應該考慮知名半導體(ti) 公司,然後查詢其相關(guan) 產(chan) 品,再作出判斷。
    (7)價(jia) 格及供貨保證
    芯片的價(jia) 格和供貨也是必須考慮的因素。許多芯片目前處於(yu) 試用階段(sampling),其價(jia) 格和供貨就會(hui) 處於(yu) 不穩定狀態,所以選型時盡量選擇有量產(chan) 的芯片。
    (8)仿真器
    仿真器是硬件和底層軟件調試時要用到的工具,開發初期如果沒有它基本上會(hui) 寸步難行。選擇配套適合的仿真器,將會(hui) 給開發帶來許多便利。對於(yu) 已經有仿真器的人們(men) ,在選型過程中要考慮它是否支持所選的芯片。
    (9)OS及開發工具
    作為(wei) 產(chan) 品開發,在選型芯片時必須考慮其對軟件的支持情況,如支持什麽(me) 樣的OS等。對於(yu) 已有OS的人們(men) ,在選型過程中要考慮所選的芯片是否支持該OS,也可以反過來說,即這種OS是否支持該芯片。
    (10)技術支持
    現在的趨勢是買(mai) 服務,也就是買(mai) 技術支持。一個(ge) 好的公司的技術支持能力相對比較有保證,所以選芯片時最好選擇知名的半導體(ti) 公司。
    另外,芯片的成熟度取決(jue) 於(yu) 用戶的使用規模及使用情況。選擇市麵上使用較廣的芯片,將會(hui) 有比較多的共享資源,給開發帶來許多便利.

2 ARM公司及相關(guan) 產(chan) 品介紹
    ARM公司於(yu) 1991年成立於(yu) 英國劍橋,主要出售ARM IP的授權。目前,ARM處理器(即采用ARM IP核的處理器)已遍及工業(ye) 控製、消費類電子產(chan) 品、通信係統、網絡係統、無線係統等各類產(chan) 品市場。ARM處理器應用占據了32位RISC微處理器很大的市場,ARM技術已滲入生活的各個(ge) 方麵。
    目前市麵上常見的ARM處理器架構可分為(wei) ARM7、ARM9、ARM10、ARM11以及Cortex係列,每個(ge) 係列又包括很多種IP內(nei) 核的產(chan) 品。ARM 也是嵌入式處理器中首先推出多核架構的廠商。生產(chan) ARM芯片的廠家很多,主流半導體(ti) 廠商的產(chan) 品比較齊全,供貨也相對更有保障。Samsung、NXP、 Cirrus Logic、Atmel、Freescale、TI、ST、Winbond等主流半導體(ti) 廠商的ARM芯片產(chan) 品列表見本刊網站,其中有些產(chan) 品已供貨,有些正在樣片階段,有些正在開發,還有許多產(chan) 品不支持外部存儲(chu) 器的擴展。

3 嵌入式微處理器選型示例
    (1)需 求
    ①適合於(yu) 工業(ye) 控製的溫度。
    ②支持VxWorks、Linux操作係統。
    ③存儲(chu) 方麵,SDRAM大於(yu) 16 MB,Flash大於(yu) 8 MB。
    ④主頻方麵,60 MHz以上。
    ⑤接口方麵具有帶DMA控製的Ethernet MAC、2個(ge) 以上RS232串口、1個(ge) USB 2.O接口、1個(ge) SPI接口,以及大於(yu) 30個(ge) GPIO引腳(不包括數據總線、地址總線和CPU內(nei) 置接口總線)。
    ⑥提供實時時鍾或實時定時器。
    ⑦引腳封裝為(wei) QFP。
    ⑧價(jia) 格為(wei) <200元。
    (2)選型需求分析
    根據需求①,參照前述選購的考慮因素中的“應用領域”,把要選的芯片定位於(yu) 工業(ye) 控製領域。目前市場上生產(chan) 較適合用於(yu) 作工業(ye) 控製的微處理器的半導體(ti) 公司有 NXP、Atmel、ST公司(Samsung公司的產(chan) 品較適合用於(yu) PDA、多媒體(ti) 產(chan) 品,Cirrus Logic公司的產(chan) 品較適合音頻產(chan) 品。)根據需求②,參照選購的考慮因素中的“OS及開發工具”,VxWorks5.5對於(yu) ARM核支持到V5T架構,所以把選型範圍縮小到ARM7和ARM9係列。由於(yu) 需要支持Linux操作係統,所以最好選擇帶有MMU的內(nei) 核,因為(wei) 不帶MMU內(nei) 核(ARM7TMDI)支持的Linux操作係統非常有限,隻能支持uCLinux。
    根據需求③,結合各種型號的芯片資源介紹,不難看出要求芯片必須帶有可擴展存儲(chu) 接口,因為(wei) 芯片的內(nei) 置存儲(chu) 量不可能那麽(me) 大。所以隻能選擇帶可擴展存儲(chu) 接口的芯片。NXP公司的LPC2400係列和LH7A具備此項功能,Atmel公司的AT91SAM7SE係列、AT91RM9200、AT91SAM9係列也滿足此項需求。
    根據需求④、⑤、⑥、⑦,參照選購的考慮因素中的“價(jia) 格及供貨保證”,結合NXP、Atmel公司的芯片資源介紹,把選型範圍框定在LPC2468 (LPC2400係列中的其他產(chan) 品要麽(me) 處於(yu) 樣片階段,要麽(me) 處於(yu) 開發階段,而LH7A資源不滿足要求)、AT91RM9200和AT91SAM9260 (AT91SAM7SE係列處理速度太慢,AT91SAM9261和AT91SAM9263封裝不滿足需求)型號上。根據需求⑧,上一步所選的3個(ge) 型號都能滿足要求。
    (3)選型結論
    綜合需求和芯片各方麵的資源,選型結論如下:
    ①從(cong) 產(chan) 品開發周期角度考慮,AT91RM9200最為(wei) 適合,它在這4個(ge) 芯片中開發周期應該最短;
    ②從(cong) 技術可繼承性角度考慮,且對開發周期沒有嚴(yan) 格限製的話,AT91SAM9260較為(wei) 合適;
    ③如果單支持VxWorks,對Linux支持要求不高,且對開發周期沒有嚴(yan) 格限製的話,LPC2468較為(wei) 合適;
    ④綜合各方麵考慮,STR912排在其他三者之後。
    選型滿意度從(cong) 高到低的排列順序是:AT91RM9200、AT91SAM9260、LPC2468、STR912。

Tags:ARM,處理器芯片,選擇  
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