ARM處理器是現(xiàn)在最流行的處理器，蘋果此前也宣布將在未來加入ARM的陣營中去，隨著ARM處理器的流行，為了使更多工程師了解ARM，這篇文章主要解決什么是ARM，ARM在產品項目中的開發(fā)流程，LINUX，WINCE，VXWORKS等操作系統(tǒng)在ARM處理器上的應用等內容。

1.嵌入式系統(tǒng)概述

應該肯定地講我們每一位都已經(jīng)使用過嵌入式系統(tǒng)有關的產品，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)深入到我們生活的每一個角落。他所涉及的領域廣泛到我們的想象力能及的任何地方。嵌入式系統(tǒng)是相對桌面系統(tǒng)來講的，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。作為系統(tǒng)核心的微處理器又包括三類：微控制器(MCU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、嵌入式微處理器(MPU)。嵌入式比較準確一個定義如下：系統(tǒng)以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)的應用和組成

嵌入式系統(tǒng)就是可精簡計算機系統(tǒng)，現(xiàn)在一個ARM7的處理器比一個486還要快，可以掛很多設備并且價格很低。嵌入式技術目的就是在不適宜用工控機的場合替代pc系統(tǒng)，而對于很多場合工控機的很多功能沒有用處而用戶必須要付出成本，嵌入式系統(tǒng)解決了這個問題，兼顧功能而又節(jié)省成本把不需要的設備裁減掉。 嵌入式系統(tǒng)無處不在，他的核心是處理器。包括單片機也是嵌入式處理器的一種，在實際應用中不同等級的處理器應用方向也不同。

嵌入式微處理器的應用對比表：

為什么要用位處理器?隨著電子設備日新月異的發(fā)展，電子設備功能越來越完備，無論軍品、工業(yè)品還是民品設計理念都越來越人性化。很簡單的講，您家里空調、電視、DVD每樣設備都單獨使用一臺遙控器，我們是否能夠把他們幾合一呢?豈不是更加方便?管理這么一堆設備從軟件上來講肯定是復雜的多了，從硬件方面當然也需要功能更加強大、功耗極低、價格更廉價的處理器來支持，32位的ARM處理器能夠輕松完成以上需求。在您所涉及的產品領域中肯定還有更多的類似需要強大軟件硬件支持的改進項目。隨著社會的進步人們的生活需要更加智能化的產品，32位處理器必然會進入到我們的生活。各種不同位數(shù)的嵌入式處理器的應用層面也有很明顯的區(qū)別，越高位的嵌入式系統(tǒng)微處理器數(shù)據(jù)處理的運算性能和及其產品附加價值也就越高。

繼產業(yè)之后，嵌入式系統(tǒng)領域顯然已經(jīng)成為另一種科學，也由于網(wǎng)絡與通訊的高速進步，帶動了信息家電，信息工業(yè)的潮流，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為不可或缺的生活必需品。他的發(fā)展方向將是功能越來越強大，綜合數(shù)字處理能力、管理能力、控制能力、通訊能力為一體的系統(tǒng)。概括總結為高性能、高集成度的系統(tǒng)將是嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向。

什么是ARM? 32位嵌入式處理器中有ARMM-COREARM(Advanced RISC Machines)是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。適用于多種領域，比如嵌入控制、消費/教育類多媒體、DSP和移動式應用等。ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟件和OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。利用這種合伙關系，ARM很快成為許多全球性RISC標準的締造者。在嵌入式處理器領域中取得了霸主地位，目前有100多家公司與ARM簽訂了硬件技術使用許可協(xié)議，其中包括Intel、IBM、LG半導體、NEC、SONY、菲利浦和國民半導體這樣的大公司。至于軟件系統(tǒng)的合伙人，則包括微軟、升陽和MRI等一系列知名公司。 更多的ARM信息可以訪問http://www.arm.com/chinese/

2、ARM嵌入式系統(tǒng)

ARM公司并不生產芯片，他向芯片制造商提供知識產權，優(yōu)異的體系結構和開放的平臺，使ARM處理器應用非常廣泛，各大公司都同時投入大量的人力研究ARM內核的處理器，這不同于CPU幾乎由2家公司壟斷生產，ARM處理器的選擇范圍非常寬廣，同內核可以選擇任意一家廠商的芯片。由于多家的支持努力，基于ARM內核的處理器芯片外設非常豐富，這個用戶帶來了極大的方便，很多情況都可以一個芯片就可以完成全部的資源需求。嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE可支持多種嵌入式處理器，但基于Windows CE的Pocket PC操作系統(tǒng)只支持ARM處理器。微軟在對SH3、MIPS、ARM等嵌入式處理器做了評估后認為，ARM是一種性價比較好的選擇。由于目前ARM在手持設備市場占有90%以上的份額，只支持ARM，可以有效地縮短應用程序開發(fā)與測試的時間，也降低了研發(fā)費用。由于ARM開放其處理器授權，因此，用戶在市場上可以在多家整機廠商中進行選擇，從而保證了這一市場的競爭性。

ARM處理器的優(yōu)點，ARM處理器本身是位設計，但也配備16位指令集。一般來講存儲器比等價位代碼節(jié)省達%，然而保留了32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢。 ARM的Jazelle技術使Java加速得到比基于軟件的Java虛擬機(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。 CPU功能上增加DSP指令集提供增強的16位和32位算術運算能力，提高了性能和靈活性。ARM內核最初是位手持通訊設備設計的，所以他的功耗非常低。

3、ARM產品介紹

ARM提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案。由于所有產品均采用一個通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產品中運行(理論上如此)。典型的產品如下。

CPU內核

ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC內核，用于移動通信。

ARM7TDMI(Thumb)：這是公司授權用戶最多的一項產品，將ARM7指令集同Thumb擴展組合在一起，以減少內存容量和系統(tǒng)成本。同時，它還利用嵌入式ICE調試技術來簡化系統(tǒng)設計，并用一個DSP增強擴展來改進性能。該產品的典型用途是數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅動器。

ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T：低價、低能耗、封裝式常規(guī)系統(tǒng)微型處理器，配有高速緩存(Cache)、內存管理、寫緩沖和JTAG。廣泛應用于手持式計算、數(shù)據(jù)通信和消費類多媒體。

ARM7優(yōu)化用于對價位和功耗敏感的消費應用的低功耗32位核，非常低的功耗;三段流水線和馮·諾依曼結構，提供0.9MIPS/MHz。

ARM9TDMI：采用5階段管道化ARM9內核，同時配備Thumb擴展、調試和Harvard總線。在生產工藝相同的情況下，性能可達ARM7TDMI的兩倍之多。常用于連網(wǎng)和頂置盒。

ARM940T系列低價、低能耗、高性能系統(tǒng)微處理器，配有、內存管理和寫緩沖。應用于高級引擎管理、保安系統(tǒng)、頂置盒、便攜計算機和高檔打印機。StrongARM：性能很高、同時滿足常規(guī)應用需要的一種微處理器技術，與DEC聯(lián)合研制，后來授權給Intel。SA110處理器、SA1100 PDA系統(tǒng)芯片和SA1500多媒體處理器芯片均采用了這一技術。

ARM920T， ARM922T， ARM940T，ARM966E-S，ARM968E-S，ARM996HS 有著高性能和低功耗領先的硬宏單元，5級流水線結構;哈佛結構提供1.1MIPS/MHz。ARM920T和ARM922T內置全性能的MMU、指令和數(shù)據(jù)cache和高速AMBA總線接口。AMBA片上總線是一個開放標準，已成為SoC構建和IP庫開發(fā)的事實標準。AMBA先進的高性能總線(AHB)接口現(xiàn)由所有新的ARM核支持，提供開發(fā)全綜合設計系統(tǒng)。ARM940T內置指令和數(shù)據(jù)cache、保護單元和高速AMBA總線接口。

ARM7500和ARM7500FE：高度集成的單芯片RISC計算機，基于一個緩存式ARM7 32位內核，擁有內存和I/O控制器、3個DMA通道、片上視頻控制器和調色板以及立體聲端口;ARM7500FE則增加了一個浮點運算單元以及對EDO DRAM的支持。特別適合電視頂置盒和網(wǎng)絡計算機(NC)。

ARM10 ARM1020E，ARM1022E，ARM1026EJ-S，系列是64位AHB指令和數(shù)據(jù)接口;6級流水線結構;1.25MIPS/MHz;比同等的ARM9器件性能提高50%。添加了兩種新的先進的節(jié)能方式得到了異常低的耗電。VFP10協(xié)處理器完善地依從ARM10器件提供高性能的浮點解決方案 ARM10有三個內核分別是：ARM1026EJ-S?， ARM1020E?， ARM1022E? 。

ARM11 ARM11 MPCore，ARM1136J(F)-S，ARM1176JZ(F)-S 這是高效率高性能的CPU，國內還沒有產品出現(xiàn)。

為了更好的理解ARM處理器在嵌入式領域中的具體應用位置，我們有必要研究處理的分類

4.嵌入式系統(tǒng)特點介紹

CPU：功能強大32位機，主頻最高達3G，應用程序完全在操作系統(tǒng)上運行，相應的設備也多，要求海量存儲設備，如硬盤。 DSP：運算密集處理器，一般用在快速執(zhí)行算法，做控制比較困難。為了追求高執(zhí)行效率，不跑操作系統(tǒng)，核心代碼使用匯編。 MCU：微控制器，4位、8位、16位等，處理速度有限，一般在幾個MIPS，速度受限跑操作系統(tǒng)很吃力。

ARM：32位處理器，可精簡的計算機系統(tǒng)，價格很低，逐漸轉入單芯片應用解決方案。上可跑操作系統(tǒng)，下可做實時控制使用。

從以上分析可以看出，ARM處理器是向2個發(fā)展方向發(fā)展的，一方面他向高檔快速單片機發(fā)展，典型的芯片如三星公司的44b0x，4510飛利浦公司的2104，主要應用領域是簡單的控制方面。這個方面的發(fā)展方向其實非常明確，即高集成度高速度兩個特點，這樣的設計有利于控制產品制造綜合成本以及降低項目研發(fā)風險，atmel公司的AT91RF40162就是一款集成度非常高的產品。在軟件方面可以采用簡單的嵌入式操作系統(tǒng)如uc-linux，vxorks，u-couII等等，也可以像單片機一樣進行直接編程使用。

另外一個方面，ARM處理器向桌面計算機功能發(fā)展，他的功能和使用更像是一臺桌面PC或者更像是一臺工控機，具備所有PC機的基本功能。軟件開發(fā)方面從表面上看是復雜的多了，但是從實際開發(fā)中看是分工更加明確了，這種系統(tǒng)我們總結了3個區(qū)別于單片機系統(tǒng)的不同點：概念：他類似與全功能的PC系統(tǒng)，不是簡單的單片機系統(tǒng)。硬件：帶有虛擬內存管理模塊(MMU)尋址范圍得到擴展可以接硬盤這樣的海量存儲設備。硬件設計相對麻煩，高速設備較多如DDR高速內存，USB2.0接口，總線速度可以采用133M，266M》等。 軟件：由于有MMU，所以可以完全跑在復雜嵌入式操作系統(tǒng)上如win ce，linux等等。需要BSP底層軟件支持，類似于PC機的BIOS，需要操作系統(tǒng)的支持。基于操作系統(tǒng)編寫應用程序非常方便。我公司發(fā)展方向重點將會放在復雜嵌入式應用解決方案。

5.嵌入式系統(tǒng)構成

嵌入式系統(tǒng)是由軟件硬件構成的，結構如下：

硬件平臺

HW 板極支持軟件庫 BSP

操作系統(tǒng) OS

設備驅動程序 DRIVER

應用程序 PROGRAM

可以看出如果在實際應用中完成整個開發(fā)流程是非常痛苦的，如果沒有7―12月的研發(fā)時間產品肯定出不來。計算機的主板，BIOS，操作系統(tǒng)，以及設備驅動程序，等等工作都是有專業(yè)的廠家來制作的，如主板顯卡等硬件有華碩微星等廠家，BIOS有AWORD公司，操作系統(tǒng)有微軟。有了這些廠家的存在，我們搭建系統(tǒng)僅僅從應用程序入手即可。嵌入式系統(tǒng)也一樣，也有很多廠家專門提供硬件，BSP，操作系統(tǒng)，等等，傅立葉提供了一系列的底層產品，您可以直接從應用程序著手。

5.結論

嵌入式系統(tǒng)是基于計算機技術的強調體積、功耗、成本等等綜合因素的精簡計算機系統(tǒng)。ARM處理器是32位嵌入式處理器的一種，他的特點是可移植性強可以在不同廠家相同內核的芯片中輕松切換、功耗特低、功能強大、低端可以作為高級單片機使用、高端功能可以與PC機媲美!