32位RISCCPUARM芯片的应用和选型

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作者：时间：2007-01-26来源：《电子查询网》收藏

1.4 usb接口

许多arm芯片内置有usb控制器，有些芯片甚至同时有usb host和usb slave控制器。见表2。

表2 内置usb控制器的arm芯片

1.5 gpio数量

在某些芯片供应商提供的说明书中，往往申明的是最大可能的gpio数量，但是有许多引脚是和地址线、数据线、串口线等引脚复用的。这样在系统设计时需要计算实际可以使用的gpio数量。

1.6 中断控制器

arm内核只提供快速中断（fiq）和标准中断（irq）两个中断向量。但各个半导体厂家在设计芯片时加入了自己同的中断控制器，以便支持诸如串行口、外部中断、时钟断等硬件中断。外部中断控制是选择芯片必须考虑的重要因素，合理的外部中断设计可以很大程度的减少任务调度工作量。例如philips公司的saa7750，所有gpio都可以设置成fiq或irq，并且可以选择升沿、下降沿、高电平、低电平四种中断方式。这使得红外线遥控接收、指轮盘和键盘等任务都可以作为背景程序运行。而cirrus logic公司的ep7312芯片，只有4个外部中断源，并且每个中断源都只能是低电平或才高电平中断，样在用于接收红外线信号的场合时，就必须用查询方式，会浪费大量cpu时间。

1.7 iis（integrate interface of sound）接口

即集成音频接口。如果设计者频应用产品，iis总线接口是必需的。

1.8 nwait信号

外部总线速度控制信号。不是每个arm芯片都提供这个信号引脚，利用这个信号与廉价的gal芯片就可以实现与符合pcmcia标准的wlan卡和bluetooth卡的接口，而不需要外加高成本的pcmcia专用控制芯片。另外，当需要扩展外部dsp协处理器时，此信号也是必需的。

1.9 rtc（real time clock）

很多arm芯片都提供实时时钟功能，但方式不同。如cirrus logic公司的ep7312的rtc只是一个32位计数器，需要通过软件计算出年月日时分秒;而saa7750和s3c2410等芯片的rtc直接提供年月日时分秒格式。

1.10 lcd控制器

有些arm芯片内置lcd控制器，有的甚至内置64k彩色tft lcd控制器。在设计pda和手持式显示记录设备时，选用内置lcd控制器的arm芯片如s1c2410较为适宜。

1.11 pwm输出

有些arm芯片有2～8路pwm输出，可以用于电机控制或语音输出等场合。

1.12 adc和dac

有些arm芯片内置2～8通道8～12位通用adc，可以用于电池检测、触摸屏和温度监测等。philips的saa7750更是内置了一个16位立体声音频adc和dac，并且带耳机驱动。

1.13 扩展总线

大部分arm芯片具有外部sdram和sram扩展接口，不同的arm芯片可以扩展的芯片数量即片选线数量不同，外部数据总线有8位、16位或32位。某些特殊应用arm芯片如德国micronas的puc3030a没有外部扩展功能。

1.14 uart和irda

几乎所有的arm芯片都具有1～2个uart接口，可以用于和pc机通讯或用angel进行调试。一般的arm芯片通讯波特率为115，200bps，少数专为蓝牙技术应用设计的arm芯片的uart通讯波特率可以达到920kbps，如linkup公司l7205。

1.15 dsp协处理器，见表3。

表3 arm+dsp结构的arm芯片

1.16 内置fpga

有些arm芯片内置有fpga，适合于通讯等领域。见表4。

表4 arm+fpga结构的arm芯片

1.17 时钟计数器和看门狗

一般arm芯片都具有2～4个16位或32位时钟计数器和一个看门狗计数器。

1.18 电源管理功能

arm芯片的耗电量与工作频率成正比，一般arm芯片都有低功耗模式、睡眠模式和关闭模式。

1.19 dma控制器

有些arm芯片内部集成有dma（direct memory access），可以和硬盘等外部设备高速交换数据，同时减少数据交换时对cpu资源的占用。

另外，还可以选择的内部功能部件有：hdlc，sdlc，cd-rom decoder，ethernet mac，vga controller，dc-dc。可以选择的内置接口有：iic，spdif，can，spi，pci，pcmcia。

最后需说明的是封装问题。arm芯片现在主要的封装有qfp、tqfp、pqfp、lqfp、bga、lbga等形式，bga封装具有芯片面积小的特点，可以减少pcb板的面积，但是需要专用的焊接设备，无法手工焊接。另外一般bga封装的arm芯片无法用双面板完成pcb布线，需要多层pcb板布线。

2 多芯核结构arm芯片的选择

为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及网络处理能力，某些供应商提供的arm芯片内置多个芯核，目前常见的arm+dsp，arm+fpga，arm+arm等结构。

2.1 多arm芯核

为了增强多任务处理能力和多媒体处理能力，某些arm芯片内置多个arm芯核。例如portal player公司的pp5002内部集成了两个arm7tdmi芯核，可以应用于便携式mp3播放器的编码器或解码器。从科胜讯公司（conexant）分离出云的专门致力于高速通讯芯片设计生产的minspeed公司就在其多款高速通讯芯片中集成了2～4个arm7tdmi内核。

2.2 arm芯核+dsp芯核

为了增强数学运算功能和多媒体处理功能，许多供应商在其arm芯片内增加了dsp协处理器。通常加入的dsp苡核有arm公司的piccolo dsp芯核、oak公司16位定点dsp芯核、ti的tms320c5000系列dsp芯核、motorola的56k dsp芯核等。见表3。

2.3 arm芯核+fpga

为了提高系统硬件的在线升级能力，某些公司在arm芯片内部集成了fpga。见表4。

3 主要arm芯片供应商

目前可以提供arm芯片的著名欧美半导体公司有：英特尔、德洲仪器、三星半导体、摩托罗拉、飞利浦半导体、意法半导体、亿恒半导体、科胜讯、adi公司、安捷伦、高通公司、atmel、intersil、alcatel、altera、cirrus logic、linkup、parthus、lsi logic、micronas，silicon wave、virata、portalplayer inc.、netsilicon，parthus。见表5。***的许多著名半导体公司或东芝、三菱半导体、爱普生、富士通半导体、松下半导体等公司较早期都大力投入开了自主的32位cpu结构，但现在都转向购买arm公司的芯核进行新产品设计。由于它们购买arm版权较晚，现在还没有可销售的arm芯片，而oki、nec、akm、oak、sharp、sanyo、sony、rohm等***半导体公司目前都已经已经指生产了arm芯片。韩国的现代半导体公司也生产提供arm芯片。另外，国外也很多设备制造商采用arm公司芯核设计自己的专用芯片，如美国的ibm、3com和新加坡的创新科技等。我国台湾地区可以提供arm芯片的公司台积电、台联电、华帮电子等。其它已购买arm芯核，正在设计自主版板权专用芯片的大陆公司会为通讯中兴通讯等。

表5 主要arm芯片供应商及其代表性产品和主要应用领域