第3章ARM及XScale介绍祥解.ppt

第3章 ARM及XScale介绍 3.1 ARM微处理器概述 ARM(Advanced RISC Machines)，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。 1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM 技术知识产权(IP)核的微处理器，即我们通常所说的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个方面。 ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，它本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可，由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从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微处理器芯片进入市场。 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，从而使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。 ARM处理器系列 下面所列的是ARM微处理器的几个系列，以及其他厂商基于ARM体系结构的处理器，这些处理器除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。 ◆ ARM7系列 ◆ ARM9系列 ◆ ARM9E系列 ◆ ARMl0E系列 ◆ SecurCore系列 ◆ Intel的Xscale ◆ Intel的StrongARM Xscale处理器 Xscale处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案，是一款性能全、性价比高、功耗低的处理器。 它支持16位的Thumb指令和DSP指令集,已使用在数字移动电话、个人数字助理和网络产品等场合。 Xscale处理器是Intel目前主要推广的一款ARM微处理器。 RISC体系结构 ARM处理器实现加载／存储(load/store)体系结构是典型的RISC处理器。只有加载和存储指令可以访问存储器。数据处理指令只对寄存器的内容进行操作。 精简指令集计算机RISC (Reduced Instruction Set Computer)结构的产生是相对于传统的复杂指令集计算机CISC (Complex Instruction Set Computer)结构而言的。 传统的CISC计算机的指令集随着计算机的发展而引入了各种各样的复杂指令,使得指令集和为此要实现这些指令的计算机体系结构越来越复杂,已经不堪重负。 经过大量的研究和分析,发现在CISC的指令集中,各种指令的使用频度相差悬殊。 大概有20%的指令被反复使用,使用量约占整个程序的80%;而有80%左右的指令则很少使用,其使用量约占整个程序的20%。这就是所谓的20%—80%定律。 RISC特点如下： 指令规整、对称、简单。指令小于100条，基本寻址方式有2~3种。 单周期指令。 指令字长度一致，单拍完成，便于流水操作; ARM7 三级流水线：取指、译码、执行； ARM9 五级流水线； ARMl0 六级流水线。 大量的寄存器。寄存器不少于32个。数据处理器的指令只对寄存器的内容操作。只有加载／存储指令可以访问存储器。 几种常用的调试方法 指令集模拟器 一种利用PC机端的仿真开发软件模拟调试的方法。 驻留监控软件 驻留监控程序运行在目标板上，PC机端调试软件可通过并口、串口、网口与之交互，以完成程序执行、存储器及寄存器读写、断点设置等任务 JTAG仿真器 通过ARM芯片的JTAG边界扫描口与ARM核进行通信，不占用目标板的资源，是目前使用最广泛的调试手段 在线仿真器 使用仿真头代替目标板上的CPU，可以完全仿真ARM芯片的行为。但结构较复杂，价格昂贵，通常用于ARM硬件开发中 什么是JTAG？ JTAG是Joint Test Action Group的缩写是IEEE1149.1标准 JTAG的建立使得集成电路固定在PCB上，只通过边界扫描便可以被测试 在ARM7TDMI处理器中，可以通过JTAG直接控制ARM的内部总线，IO口等信息，从而达到调试的目的 ARM的JTAG调试结构 JTAG的典型信号 TMS： 测试模式选择（Test Mode Select），通过TMS信号控制JTAG状态机的状态 TCK ：JTAG的时钟信号 TDI：数据输入信号 TDO ：数据输出信号 nTRST：JTAG复位信号，复位JTAG的状态机和内部