基于ARM核的Intel XScale嵌入式系统

摘要：简要介绍Intel XScale的特点以及与Intel StrongARM的区别;重点介绍PXA250处理器和PCM-7210单板计算机的结构、功能和接口特性。

关键词：XScale ARM核 PXA250 PCM-7210


1 简 介
　　Intel XScale微体系结构提供了一种全新的、高性价比、低功耗且基于ARMv5TE体系结构的解决方案,支持16位Thumb指令和DSP扩充。基于XScale技术开发的微处理器,可用于手机、便携式终端（PDA）、网络存储设备、骨干网（BackBone）路由器等。Intel PXA250微处理器芯片就是一款集成了32位Intel XScale 处理器核、多通信信道、LCD控制器、增强型存储控制器和PCMCIA/CF控制器以及通用I/O口的高度集成的应用处理器。

　　Intel XScale处理器的处理速度是Intel StrongARM处理速度的两倍,其内部结构也有了相应的变化：

◇数据Cache的容量从8KB增加到32KB;
◇指令Cache的容量从16KB增加到32KB;
◇微小数据Cache的容量从512B增加到2KB;
◇为了提高指令的执行速度,超级流水线结构由5级增至7级;
◇新增乘/加法器MAC和特定的DSP型协处理器CP0,以提高对多媒体技术的支持;
◇动态电源管理,使XScale处理器的时钟可达1GHz、功耗1.6W,并能达到1200MIPS。

　　XScale微处理器架构经过专门设计,核心采用了英特尔先进的0.18μm工艺技术制造;具备低功耗特性,适用范围从0.1mW～1.6W。同时,它的时钟工作频率将接近1GHz。 XScale与StrongARM相比,可大幅降低工作电压并且获得更高的性能。具体来讲,在目前的StrongARM中,在1.55V下可以获得133MHz的工作频率,在2.0V下可以获得206MHz的工作频率;而采用XScale后,在0.75V时工作频率达到150MHz,在1.0V时工作频率可以达到400MHz,在1.65V下工作频率则可高达800MHz。超低功率与高性能的组合使Intel XScale适用于广泛的互联网接入设备,在因特网的各个环节中,从手持互联网设备到互联网基础设施产品,Intel XScale都表现出了令人满意的处理性能。

2 PXA250的结构及特点

　　Intel XScale PXA250结构框图如图1所示。
　　
2.1 PXA250处理器的主要特点

(1)高性能
◇低功耗,高性能的32位Intel XScale处理器内核,工作频率高达400MHz;
◇兼容ARMv5TE架构;
◇采用7级超级流水线结构;
◇支持多媒体处理技术,采用40位累加器和16位乘法器,以增强对音频和视频的解码能力;
◇提供支持同步Intel StrataFlash存储器的高性能分帧和分页模式接口。

(2)低功耗
◇多电源管理模式;
◇32KB数据和32KB指令Cache;
◇2KB的微小数据Cache;
◇支持2.5V和3.3V的存储器。

(3)I/O扩展
◇100MHz存储器总线,6个静态存储空间（16或32位ROM（SMROM）/Flash/SRAM）,4个动态存储分区（16或32位SDRAM）;
◇支持2个PCMCIA 或 Compact Flash槽。

(4)外围控制模块
◇16通道可配置DMA控制器;
◇LCD控制器,独有的支持对快变彩屏的DMA方式;
◇920kbps Bluetooth接口;
◇串行端口（IrDA、I2C、I2S、AC97、3个UARTs、SPI 和SSP）;
◇USB接口;
◇支持MMC/SD卡。

(5)时钟控制
五种时钟源：
◇32.768kHz振荡器;
◇3.6864MHz振荡器;
◇可编程的内核锁相环;
◇95.85MHz外围固定频率锁相环;
◇147.46MHz固定频率锁相环。

(6)电源管理
运行模式（正常处理模式）、Turbo模式（运行于400MHZ）、空闲模式（下电）、睡眠模式（下电）。

(7)封装形式
17mm