Навигация
Архитектура микроконтроллеров ARM
31783
знака
0
таблиц
3
изображения
2. Архитектура микроконтроллеров ARM
Широкое портфолио микроконтроллеров ARM позволяет использовать эти устройства в большом числе приложений, но лучше всего их преимущества могут раскрыться в портативных приложениях, так как эти микроконтроллеры предлагают наиболее гибкое управление энергопотреблением за счет большого числа режимов работы, вариантов синхронизации и других особенностей. За счет этого, ARM-микроконтроллеры STM позволяют добиться лучших характеристик энергопотребления в этом классе устройств.[4]
Эти микросхемы имеют пять режимов пониженного энергопотребления[3]:
• Режим ожидания (WAIT), при котором приостанавливается работа ядра, но продолжается функционирование периферии с сохранением содержимого регистров;
• Замедленный режим (SLOW), при котором тактовая частота замедляется до CLK/16 или 32 кГц;
• Режим глубокого понижения с ожиданием (LPWAIT). В этом режиме вводятся ограничения режимов WAIT и SLOW;
• Режим останова (STOP). Вся синхронизация останавливается, но состояние микроконтроллера, RAM и регистров сохраняется (поддерживается питание, нет сброса);
• Дежурный режим (STANDBY). Выключаются стабилизатор напряжения, питание ядра. Работает только RTC.
Микроконтроллеры ARM имеют высокую производительность, гибкое управление энергопотреблением, качественную Flash-память и наиболее широкий набор периферии из всех производителей ARM-микроконтроллеров.
Ниже приведена структура микроконтроллера ARM компании STMicroelectronics [4] .
Рис. 2. Структура микроконтроллера STR710
2.1. Основные характеристики ядра ARM7
· 32-разрядный RISC процессор (32-разрядные шины данных и адреса) с производительностью 17 MIPS при тактовой частоте 25 МГц (пиковая производительность 25 MIPS)
· 32-разрядная адресация - линейное адресное пространство в 4 Гбайта - исключает потребность в сегментированной, разделенной на банки или оверлейной памяти
· Тридцать один 32-разрядный регистр общего назначения и шесть регистров состояния
· Регистры адресов, записи и конвейера
· Циклическое сдвиговое устройство и перемножитель
· Трехуровневый конвейер (выборка команды, ее декодирование и выполнение)
· Рабочие режимы Big Endian и Little Endian
· Напряжение питания 3,3 и 5 В
· Малое потребление 0,6 мА/МГц, при изготовлении по CMOS технологии с топологическими нормами 0,8 мкм.
· Полностью статическая работа, позволяющая дополнительно снижать потребление за счет уменьшения тактовой частоты, что идеально для критичных к потреблению применений
· Быстрый отклик на прерывания применений реального масштаба времени
· Поддержка систем виртуальной памяти
· Простая но мощная система команд
Необходимо отметить, что перевод ядра на технологию с уменьшенными топологическими нормами позволяет как повысить его производительность, так и еще больше снизить потребление.
Рис. 3.Блок-схема ядра ARM7
32-разрядная система команд ядра ARM7 содержит одиннадцать базовых типов команд[3]:
· Два типа используют встроенное арифметико-логическое устройство, циклическое сдвиговое устройство и умножитель при операциях над данными в банке из 31 регистра, форматом по 32 разряда каждый;
· Три класса команд управления перемещением данных между памятью и регистрами, один оптимизированный на обеспечение гибкости адресации, другой под быстрое контекстное переключение и третий под подкачку данных;
· Три команды управляют потоком и уровнем привилегии выполнения;
· Три типа предназначены для управления внешними сопроцессорами, что позволяет расширить функциональные возможности системы команд за пределами ядра.
Система команд ARM хорошо обрабатывается компиляторами языков высокого уровня. В отличие от некоторых RISC процессоров, процессор ARM7, при возникновении необходимости в некотором уменьшении объема кодов, допускает программирование и на ассемблере.
Предоставляя, на лицензионной основе, ядро ARM7 своим кремниевым партнерам фирма ARM на основе разработала микроконтроллеры ARM7100, ARM7500 и ARM7500FE и, пожалуй, небольшое описание этих микроконтроллеров позволит оценить возможности, предоставляемые ядром ARM7.
Микроконтроллер ARM7100 можно назвать микроконтроллером широкого применения, поскольку он ориентирован на использование в таких устройствах как: персональные информационные устройства (PDA) и органайзеры, интеллектуальные мобильные телефоны и многофункциональные пейджеры, карманные измерительные устройства и системы сбора данных - в двух словах - от карманных игр до офисного оборудования. Микроконтроллер организован по модульному принципу с использованием внутренней шины AMBA, организующей взаимодействие ядра со стандартными библиотечными ячейками периферии.
Два других микроконтроллера ARM7500 и ARM7500FE являются однокристальными микрокомпьютерами, ориентированными реализацию мультимедиа устройств, портативных и настольных компьютеров, карманных вычислительных и измерительных устройств, интерактивных приставок цифрового TV, игровых консолей. Эти два микроконтроллера отличаются друг от друга наличием в приборе ARM7500FE ускорителя операций с плавающей точкой (FPA) и, соответственно, его более высокой производительностью. Они также реализованы по модульному принципу и объединяют ядро ARM7 с самодостаточными макроячейками видео, звука, FPA (ARM7500FE) и стандартных библиотечных ячеек периферии.
Общим для всех трех микропроцессоров является использование ядра ARM7, встроенного единого кэш команд и данных емкостью 8 Кбайт (ARM7100) и 4 Кбайт (ARM7500 и ARM7500FE), MMU, буфера записи, наличие режимов энергосбережения.
Похожие работы
... напряжения. У ЦАП с токовым выходом этот параметр в большой степени зависит от типа выходного ОУ. Виды ЦАП Существуют последовательные и параллельные ЦАП. Последовательные –- используются в микропроцессорных системах, если не требуется высокое быстродействие. Среди параллельных - наиболее просты ЦАП с суммированием весовых токов Большинство схем параллельных ЦАП основано на суммировании ...
... AVR Studio запомнит расположение окон и использует эти установки при следующем запуске проекта. 3.2. Анализ методики реализации разработки программного обеспечения 3.2.1. Классификация вариантов заданий Цель заданий – практическое освоение методики программирования на ассемблере микроконтроллеров ATMEL семейства AVR, отладка программы на симуляторе AVR Studio и программирование кристалла с помощью ...
... исключением команд у которых одним из операндов является 16-разрядный адрес) занимает одну ячейку памяти программ. AT90S8535 AT90LS8535 8-разрядные КМОП RISC микроконтроллеры с внутрисистемно программируемым Flash ПЗУ Отличительные особенности • AVR RISC архитектура - архитектура высокой производительности и малого потребления • 118 команд, большинство которых выполняется за один машинный ...
... объёмом до 16 Мбайт Встроенный интерфейс I2C (не во всех моделях) 2. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ INTEL 296 2.1 Общая характеристика и применение В семейство MCS-196 фирмы Intel (иногда используется и название 80C196) входит более 30 разновидностей микроконтроллеров. Это 16-разрядные, быстродействующие ИС высокой степени интеграции, ориентированные на решение задач управления процессами в реальном ...
0 комментариев