工业arm芯片(ARM处理器芯片)

海潮机械 2022-12-15 22:08 编辑:admin 264阅读

1. ARM处理器芯片

随着移动设备平台的日益壮大,甚至有取代桌面平台的势头,“ARM”这个词越来越多地出现在人们的视野中,特别是手机或平板处理器上,然而却从不见ARM的处理器,而是“采用ARM最新架构”的处理器。其实,ARM(Adanced RISC Machines),不仅是是一种处理器的通称,也是一个公司名字,还可以认为是一种技术名字。

1991年ARM公司成立于英国Cambridge,主要销售晶片设计技术的授权。目前,采用ARM技术知识产权(IP)核的微处理器,即我们通常说的ARM微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额,ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各方面。

(ARM生态系统)

ARM公司是专门从事基于RISC技术晶片设计开发的公司,作为知识产权供应商,本身不直接从事晶片生产,靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的晶片,世界各大半导体生产商(RFID射频快报注:如PHILIPS、TI、Intel、BroadCom、ATMEL等)从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成自己的ARM微处理器晶片进入市场。目前,全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权,因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持,又使整个系统成本降低,使产品更容易进入市场被消费者所接受,更具有竞争力。

ARM的来历, 如果说,“嵌入式”是2001年电子工程师谈论得最多的词之一,2002年谈论得最多的一个词就是“ARM”。究竟什么是ARM呢,他是英国一家电子公司的名字,全名的意思是Advanced RISC Machine。该公司成立于1990年11月,是苹果电脑,Acorn电脑集团和VLSI Technology的合资企业。Acorn曾推出世界上首个商用单芯片RISC处理器,而苹果电脑当时希望将RISC技术应用于自身系统,ARM微处理器新标准因此应运而生。

80年代末90年代初半导体行业产业链刚刚出现分工,台积电,联电等半导体代工厂正悄悄崛起,美国硅谷中的一些fabless公司也如雨后春笋一样涌现出来,所谓的fabless公司自己设计芯片,但是生产过程则包给台积电等代工厂生产。而ARM更是为天下先,12年前首创了chipless的生产模式,即该公司既不生产芯片,也不设计芯片,而是设计出高效的IP内核,授权给半导体公司使用,半导体公司在ARM技术的基础上添加自己的设计并推出芯片产品,最后由OEM客户采用这些芯片来构建基于ARM技术的系统产品。这种方式有点象通信行业的高通和半导体行业的RAMBUS,他们站在了半导体产业链上游的上游。12年前成立的ARM可能面临着很大风险,因为没有人知道这条路能不能行得通,但是现在的事实已经证明,ARM走了一条没人走过,却是正确的道路。作为附加产品,他还让中国的行业人士从这个窗口认识到了英国的电子公司,ARM的成功带动了英国的chipless公司的发展。

因为ARM的产品是IP Core,没有任何物理意义上的硬件或者软件实体,所以只能在中国注册成为“咨询”公司,尽管咨询只是其业务中很小的一块。ARM的核心业务是销售芯片核心技术IP,目前全球有103家巨型IT公司在采用ARM技术,20家最大的半导体厂商中有19家是ARM的用户,包括德州仪器,意法半导体,Philips, Intel等。20大巨头中唯一没有购买ARM授权的是Intel的老对头AMD,因为Intel便携式处理器采用的是StrongARM,而AMD则收购了Alchemy公司与之抗衡,采用的是MIPS结构。

(iPad Air 2采用了基于ARM核心的A8X处理器)

微处理器核是ARM技术的重中之中,目前面向市场的有ARM7, ARM9, ARM9E-S,StrongARM和ARM10系列。ARM专利技术收入主要来自两个方面,一个是专利授权费用,客户如果采用ARM专利时一次性付给ARM的费用; 另一部分是按照一定比例收取客户产品的专利使用费,即客户每卖出一片芯片,就收取同等比例的费用。这两项收入占公司总收入的70%。目前在中国已经有中兴通讯,中芯国际和上海华虹购买了ARM的内核授权,生产自己的芯片。ARM中国方面的业务的其它重点还在于对芯片设计公司(fables)的支持,开展大学计划等。另外ARM还授权科汇宏盛(Impact)和北京旋极为开发工具的授权分销商2002年的销售额增长在三位数(100%)以上。

一般来说,ARM的合作伙伴分为三种:

1. EDA伙伴计划,融合了ARM在线系统设计、可重复使用IP生成和IP模型等方面的专长与领先EDA工具厂商的专业特长,开发SoC产品。

2. ARM技术共享计划,为ARM与外部设计服务公司合作关系的扩展和规范化结果,现在已经有2900多工程师成员。

3. 制造商计划,使新兴市场的OEM能分享ARM处理器技术,用于设计和制造先进的SoC解决方案。

(采用ARM核心的华为海思麒麟处理器)

总之,ARM是英国全球著名的32位嵌入式RISC芯片内核的设计公司,也是ARM的产品商标,其产品ARM嵌入式内核已被全球各大芯片厂商采用,基于ARM的开发技术席卷了全球嵌入式市场,已成为嵌入式系统主流技术之一。旋极公司作为嵌入式业内的皎皎者,锐意创新,致力于ARM技术的、开发应用和推广,再一次走在了同行的前列,率先成立了ARM的研发中心,并在全国开办了基于ARM的嵌入式系统开发应用培训。2001年12月,旋极正式成为ARM授权中国唯一指定培训中心(ATC)和其系列产品代理商。

ARM开发的32位CPU核,全球厂商都可以获得授权生产ARM芯片。而且价格出乎意料得便宜,比如做网络应用的4510只需45元人民币,这样低端产品可以采用8051等8位单片机,而中高端产品采用ARM是非常明智的选择。现在很多人开始学习ARM,开始都是买ARM实验板和JTAG仿真器。

2. ARM系列芯片

一般我们指的串口就特指的是USART,你上面的UARST应该是写错了。SPI,I2C可以统称为串行通信。STM32F103系列最多好像只有3个串口,具体对应的位置,在对应芯片技术手册的ping map描述里面有说明,而且可以灵活映射的。

3. 工业级arm芯片

arm架构是英国的专利。

ARM是一家成立于1990年的芯片设计公司,总部仍位于英国剑桥。近十年的移动互联网发展,让智能手机大规模普及,也带火了一个曾经并不为人广泛知道的公司——ARM。这家成立于英国剑桥的芯片设计公司在1985年研发出了精简指令集架构处理器,名为Acorn RISC Machine,而简称就是著名的ARM。作为一家处理器设计公司,其研发的ARM架构最初面向的是低功耗、低成本、高性能处理器。

ARM架构是一种采用独特的ARM指令集系统、并且根据不同适用范围开发的处理器体系结构。经过30多年的发展,目前ARM架构有针对不同类型计算设计的体系结构。简单来说有这几种。

Cortex-A:针对高性能计算。如我们目前手机SoC中常出现的Cortex-A76等。

Cortex-R:针对实时操作处理。主要是面向嵌入式实时处理器。在汽车的电子制动系统,工业控制领域等领域比较常见。

Cortex-M:专为低功耗、低成本系统设计。目前火热的IoT领域常常见到采用Cortex-M架构的处理器。

4. arm电脑芯片

1 arm芯片原理是arm架构原理。

2 ARM公司以及ARM芯片的现状和发展,从应用的角度介绍了ARM芯片的选择方法,并介绍了具有多芯核结构的ARM芯片。列举了主要ARM芯片供应商,其产品以及应用领域。举例说明了几种嵌入式产品的最佳ARM芯片选择方案。

5. 芯片ARM

到目前为止, 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 的 RISC 架构,基于 ARM 核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额,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。 </p>

2 、无线通讯领域:目前已有超过 85% 的无线通讯设备采用了 ARM 技术, ARM 以其高性能和低成本,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行了优化,并获得广泛支持,也对 DSP 的应用领域提出了挑战。 </p>

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广泛采用。 </p>

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 ARM 技术。手机中的 32位 SIM 智能卡也采用了 ARM 技术。 </p>

除此以外, ARM 微处理器及技术还应用到许多不同的领域,并会在将来取得更加广泛的应用。

6. arm系列芯片

很多,比如DSP,比如译码器74LS138,锁存器74LS373,数据缓冲器74LS245等等,很多的集成电路何止千万。

7. 处理器ARM

ARM和Intel处理器的第一个区别是,前者使用精简指令集(RISC),而后者使用复杂指令集(CISC)。

通俗而言,精简指令集规模较小,更接近原子操作,而复杂指令集规模较大,更加复杂。所谓原子操作,是指每条指令的工作大都可以由处理器在一个操作内完成,例如对两个寄存器做加法。

复杂指令集的指令描述某个意图,但是处理器必须执行3或4个更简单的指令来实现这个意图。例如,可以命令一个复杂指令集处理器对2个数求和,并把结果存入主内存中。为了完成这个命令,处理器首先从地址1中取得第一个数(操作1),然后从地址2中取得另一个数(操作2),然后求和(操作3),等等。

所有的现代处理器都使用一种所谓微指令的概念,这是一个处理器内部的指令集合,用来描述处理器可以做的原子操作。

复杂指令集处理器实际上执行了3条微指令。对精简指令集处理器而言,其指令跟其微指令十分接近,而复杂指令集处理器的指令需要先被转换成一些更精简的微指令(就像前面的复杂指令集处理器做加法的例子中那样)。

也就是说,精简指令集处理器中的解码器(负责告诉处理器到底要干些什么的东东)要简单得多,而简洁意味着高效和低功耗。

ARM和Intel处理器的另外一个主要区别是ARM从来只是设计低功耗处理器。其宗旨是设计低功耗处理器,这是他们的强项。Intel的强项是设计超高性能的台式机和服务器处理器,并且的确做的不错。

Intel是台式机的服务器行业的老大。然而进入移动行业时,Intel依然使用和台式机同样的复杂指令集架构,试图将其硬塞入给移动设备使用的体积较小的处理器中。

Intel i7处理器平均发热率为45瓦。基于ARM的片上系统(其中包括图形处理器)的发热率最大瞬间峰值大约是3瓦,约为Intel i7处理器的1/15。Intel现如今是个巨头,雇佣了大量的聪明人。

其最新的Atom系列处理器采用了跟ARM处理器类似的温度控制设计,为此Intel必须使用最新的22纳米制造工艺。一般而言,制造工艺的纳米数越小,能量的使用效率越高。ARM处理器使用更低的制造工艺,拥有类似的温控效果。比如,高通晓龙805处理器使用28纳米制造工艺。

对于64位计算,ARM和Intel也有一些显著区别。你知不知道,Intel并没有开发64位版本的x86指令集。这个64位的指令集,名为x86-64(有时简称为x64),实际上是AMD设计开发的。

Intel想搞64位计算,它知道如果从自己的32位x86架构进化出的64位架构的话,新架构效率会很低,于是它搞了一个新64位处理器项目名为IA64。由此制造出了Itanium系列处理器。

同时AMD知道自己造不出能与IA64兼容的处理器,于是它把x86扩展一下,加入了64位寻址和64位寄存器。最终出来的架构,人称AMD64,成为了64位版本的x86处理器的标准。

8. 主流ARM芯片

ARM公司以及ARM芯片的现状和发展,从应用的角度介绍了ARM芯片的选择方法,并介绍了具有多芯核结构的ARM芯片。列举了主要ARM芯片供应商,其产品以及应用领域。

非常流行的ARM芯核有 ARM7TDMI, StrongARM, ARM720T, ARM9TDMI, ARM922T, ARM940T, RM946T, ARM966T, ARM10TDM1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、pSOS、VxWorks Mucleus、EPOC、uCOS、BeOS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。但是,由于ARM芯片有多达十几种的芯核结构,70多家芯片生产厂家,以及千变万化的内部功能配置组合,给开发人员在选择方案时带来一定的困难。

9. arm内核芯片

ARM内核实现时所使用的所有技术的总称,例如包含存储器组织、流水线、指令集、中断特性等技术。

版本:arm v4:只支持32位指令集

arm v4t:增加t(thumb)指令集

arm v5te:增加 增强型dsp指令 e指令

arm v5tej :提供java加速功能

arm v6 :thumb-2 增加多媒体功能的支持

arm v7:thumb-2 改良浮点运算

10. arm处理器芯片 便宜

一般来说,8位单片机最常用的是三个系列:

1、51系列:以intelMCS51为核心,很多公司都买了它的核心,生产自己的51单片机,主要有ATMEL公司(AT89S52等等),STC公司的(比如STC89C52RC),华邦,摩托罗拉,ST都有生产。

2、AVR系列:以ATMEL公司的ATmega16为代表。

3、PIC系列:以MICROCHIP公司的PIC16F877为代表。另外,还有专用的工业单片机,平时看到得比较少,比如台湾的合泰、义隆,三星,这些单片机往往体积小,功能很强但比较专一,价格很便宜,比如开发设备很贵,一般人用不起。前两年出现的STM8实力也非常强。16位单片机,比较有名的是MSP430以及飞思卡尔系列的诸多产品。32位的单片机也比较多,不过一般都包含了ARM内核,已经开始向ARM过渡了,比如STM32等等。