ARM构架在32位微控制器领域的应用

在标准微控制器的世界中,arm体系结构在32位嵌入式risc领域有着极大的影响力。就像在8位世界中8051的广泛应用一样,在32位微控制器领域里arm得到了特别的青睐,并几乎成为了事实上的标准。

  对系统性能需求的提高和嵌入式功能的发展是促使设计者向32位处理器转变的一个原因;但是这种转变最大的驱动力还是来自于8位微控制器在其进化过程中自身面临的诸多局限和挑战。

  虽然8位微控制器将继续领导标准产品市场,但是很多公司为了延长8位体系结构生命周期的做法,给设计工程师在开发产品时带来了越来越多的困难。8/16位解决方案的供应商近十年来以惊人的速度增加芯片上的外设、提高时钟速度并扩展架构。

  这虽然提高了性能,但使设计者的工作更困难、更昂贵。设计者现在必须面对每个新的衍生芯片的开发工具,处理一系列不可预知的调试问题。而随着芯片时钟的提高,其速度超过了在线仿真器的能力,在线仿真很难再对它们进行调试。为了解决这一两难境地,程序使用越来越多的存储器,但是这种存储器的增长是建立在一个十分低效的架构上面的。

价格/性能比的变化

  从整个系统角度出发,8位微控制器的传统优势棗价格,也在衰退。夏普微电子的单片机市场经理 terry thomas说:“虽然一个8位的单片机能够处理家电的传统控制功能,运行电子游戏,用于一些pda中,但如果你想使用一些新的市场要求的附加功能,如接入因特网,大屏幕显示等,就必须在pcb上增加额外的芯片。”然而这些功能在32位构架的芯片上可以方便、低成本地用软件实现。

  甚至在芯片与芯片的之间的单价直接对比上,竞争也开始如火如荼。在最近的嵌入式系统会议期间,几家公司同时展示了各种各样的基于arm内核的32位标准单片机。今天我们可以找到各种价格的arm芯片。一个拥有arm核的单片机平均价在4~5美元之间,这比先前平均8.50美元的价格有了很大的降幅。直逼传统的51单片机。

  各种市场力量汇聚在一起,是设计经理们需要认真考虑一下向32位构架跃迁的时候了。通常有两个问题是他们比较关心的:第一,是否能得到高质量的调试与开发工具;第二,如何避免选用的体系结构因为各种原因而失去强有力的工具支持。这些问题曾经是所有面向32位体系结构的开发人员面对的重要障碍。然而随着基于arm内核单片机的引入,所有问题均迎刃而解。

  我们现在可以很方便地找到很多用于arm内核标准单片机的开发工具,而更多的开发工具将在不久之后出现。另一个令人放心的理由是arm在asic/soc嵌入式市场上如此高的份额,这除了意味着arm的体系结构拥有庞大的开发人员团体外,还可以肯定第三方的开发工具商将积极跟进行业的领导者,并支持arm。

向arm转移

  随着工具的发展和对arm构架越来越多的支持,设计者需要理解8位与32位arm开发环境的区别,以及调试和开发工具如何处理它们。扩展的指令集,存储器构架和片上调试环境是最先需要熟悉的。arm 欧洲市场部经理bruce beckloff说“许多构架上的差异已经被开发工具所掩盖了,现在高效的c编译器和强大的开发工具将使这一转变变得十分容易。”

  虽然容易,但并不是不费吹灰之力。学习新的指令集依然很重要,当我们要编写紧凑、具有严格时间要求的代码时,我们仍然要依靠它们。在移植代码时我们需要理解寄存器组,程序跳转方案和指令级的中断处理概念。但是在向arm的转移过程中我们已经可以看到很多新的手法了。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计