第8章 SOC下的微型机系统.ppt

8.1.1 PXA27X概述　　PXA27X是一种高性能、低功耗(可达到MIPS/mW)、功能强劲的SOC处理器，它采用Intel公司的XScale结构。在PXA27X中包括了除浮点运算指令之外的全部ARM V5TE的指令集，同时还包括Intel公司的整数无线MMX指令。这就使得该处理器的指令功能及对多媒体信号的处理能力十分强大。 　　PXA270有两种封装形式：13?mm?×?13?mm的FVBGA和23?mm?×?23?mm的PBGA。前者有356条球状引线而后者有360条球状引线。　　PXA27X的结构框图如图8.1所示。在图8.1中，实线框起来的各个部分组成了PXA27X芯片，实线框之外是芯片外接的部分。 　　由图8.1可以看到，在硬件上PXA27X包括如下部分：PXA27X内部集成有4个体的SRAM，每个体64?KB，4个体共256?KB。　　PXA27X内部有LCD控制器，可以支持显示分辨度达800?×?600像素的LCD显示。　　该处理器集成有存储器控制器(见图8.1虚线框部分)，该控制器提供了各种控制信号，用以支持芯片外部外接SDRAM、闪速存储器、PC卡等存储器件的工作。在PXA27X外部最多可接1?GB的SDRAM、384?MB的闪速存储器。 　　PXA27X内部集成有USB主控制器，也集成有USB的客户控制器。这样一来，在未来的工作中，PXA27X既可工作为主控制器，又可以作为系统中的客户接受其他USB主控制器的管理。　　PXA27X集成有电源管理模块，对芯片上电、睡眠、看门狗等多种功能实施管理。　　PXA27X有时钟管理模块，能对片内多种时钟进行管理。 　　在PXA27X中集成了多种外设接口，在图8.1的左侧可以看到，许多经常用到的外设(总线)接口均已集成在芯片中。同时，这些外设(总线)接口引线中，有许多都是可以双重定义或多重定义的，既可以定义为某种外设的接口信号引线，当不用该外设时，这些引线又可以用作通用的输入/输出信号线，这就是图8.1中所标的通用I/O(GPI/O)。 　　为测试芯片方便，PXA27X还集成有JTAG接口。　　通过上面的描述，我们可以了解到PXA27X处理器的大致组成。显然，其结构是比较复杂的，功能也非常强。在本章后面的内容中，将对PXA27X的某些部分进行详细讲述，但不可能将所有内容全都说清楚，因为PXA27X所涉及的内容实在太多了。 8.1.2 Intel XScale结构 　　当前，在厂家设计SOC时，都是将多个处理器的功能整合到SOC中，例如将ARM与DSP、MCU与DSP集成在SOC中。集成电路加工技术使线条宽度达到几十纳米，使这种多个处理器的结合成为现实。Intel XScale结构的处理器就是这种理念的体现。　　1．Intel XScale结构处理器硬件　　Intel XScale结构处理器硬件结构框图如图8.2所示。 　　2．Intel XScale硬件结构说明　　由图8.2可以看到这种结构的处理器是由哪些部分构成的。下面将简单说明硬件的各部分。　　Intel XScale是以ARM公司的RISC处理器ARM V5TE为基础的，再将功能监视单元CP14、配置寄存器CP15、乘法/累加器CP0(协处理器)等16个协处理器整合进去，使得由Intel XScale为处理器核的PXA27X系列的处理器具有很强的处理能力。 　　在Intel XScale核中还集成了具有单指令多数据(SIMD)结构的协处理器，能够完成整数的MMX指令及SIMD扩展指令(SSE)，更有利于多媒体信号的处理。　　在Intel XScale中，有三部分高速缓存Cache及相应的存储器管理单元，无疑对提高Intel XScale的总体性能大为有利。Intel XScale具有对外的协处理器接口，还可以外接诸如DSP这样的处理器。在PXA270中就可外接专门用于多媒体处理的单指令流多数据流(SIMD)协处理器。 　　Intel XScale中有对嵌入式系统非常重要的两类中断：一般中断IRQ和快速中断FIQ。　　在Intel XScale中还包括用于测试的DEBUG及JTAG。　　显然，在Intel XScale中还有超级流水线、分支预测等一系列提高性能的硬件措施。考虑到读者将来主要是应用SOC芯片构成嵌入式系统而不是设计SOC芯片，对于Intel XScale更详细的内容不再说明。 　　1．ARM体系结构　　ARM体系结构从诞生至今共有六个版本，从V1到V6。显然，版本低的功能要差一些，版本愈高功能愈强。　　ARM公司依据不同的体系结构版本设计出多种ARM处理器。这些处理器在功能上有一些差异，这就形成了ARM处理器的多种不同变种，主要的有如下几种：　　1)?