ARM9

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

ARM9 — ядро архітектури ARM, розвиток ARM7TDMI і сумісний з ним на рівні вихідних кодів. Підтримується два набори команд, 32-бітний і набір ARM 16-бітний набір великого пальця, що є підмножиною набору ARM. У ряді програм використання набору команд THUMB призводить до зменшення розміру коду і більш швидкого його виконання. На відміну від мікросхем ARM7, контролери на ядрі ARM9, як правило, мають на кристалі кеш-пам'ять команд та даних, що підвищує загальну продуктивність процесора.

Мікросхеми мають роздільне живлення ядра (1,3 або 1,8 В) і периферійних модулів - 3,3 В. Причому, напруга живлення ядра можна варіювати в діапазоні 1,65 ... 1,95 В (1,08 ... 1,32 В), керуючи споживаною потужністю і максимальною тактовою частотою ядра контролера. Таке поєднання параметрів дозволяє застосовувати МК ARM9 в самих різних додатках, в тому числі для побудови низькоспоживаючих систем, що працюють у реальному часі. Для налагодження програм використовується внутрішньосхемний емулятор АТ91SAM-ICE, той же, що і для мікроконтролерів AT91SAM7, або Wiggler-сумісний гальванічно розв'язаний емулятор AS-JTAG.

Всі мікроконтролери Atmel сімейства ARM9 містять модуль управління пам'яттю (MMU, блок керування пам'яттю). Цей модуль необхідний для повноцінної роботи операційних систем класу Linux або Windows.

У розвитку інтерфейсів спостерігається тенденція відмови від обміну по паралельній шині і перехід до послідовних інтерфейсів, що забезпечує більшу сумарну продуктивність. Ця тенденція добре видно на прикладі архітектури персонального комп'ютера. Вже не зустрінеш принтер, у якого немає інтерфейсу Ethernet або USB, жорсткі диски підключаються до системної плати через послідовний інтерфейс SATA зі швидкістю 3 Мбіт / с, а відеокарта отримує дані через багатоканальний послідовний інтерфейс PCI Express. Та й мікросхема BIOS на сучасних платах стала 8-вивідний, з інтерфейсом SPI (до речі, для цього ATMEL розробила мікросхеми серії АТ26). Мабуть, єдине місце, де не обійтися без паралельного інтерфейсу - це обмін з пам'яттю програм / даних.

Відмінна особливість мікроконтролерів корпорації Atmel (це стосується практично будь-якого сімейства) — наявність на кристалі великої периферії. Фірмова риса атмеловскіх МК - добре продумана технологія обміну даними між ядром і портами введення / виводу. Обмін відбувається під управлінням багатоканального периферійного контролера прямого доступу до пам'яті (PDC - Периферійні DMA контролер), який безпосередньо здійснює обмін даними між периферійними пристроями, внутрішніми регістрами і зовнішньою пам'яттю. Як правило, периферійний модуль МК АТ91 має два виділених каналу PDC, один для прийому даних, інший - для передачі. Кожен канал периферійного контролера PDC містить 32-бітний регістр-покажчик адреси, 16-бітний регістр-лічильник пересилань, 32-бітний регістр для покажчика наступного адреси пам'яті і 16-бітний регістр-лічильник для наступних пересилань. Периферійні модулі перемикають потоки даних PDC, використовуючи сигнали прийому-передачі. Після закінчення пересилання першої програмної блоку даних відповідний периферійний модуль генерує переривання закінчення пересилання. Автоматично починається пересилання другого блоку даних, а обробка даних першого блоку може виконуватися паралельно процесором ARM, тим самим обходячись без «повільних» переривань в режимі реального часу, що уповільнюють оновлення регістрів-покажчиків в процесорі. Таким чином забезпечується високошвидкісна пересилання даних у периферійний контролер. PDC має виділені регістри стану, що вказують для кожного каналу можливість або неможливість пересилання. У будь-який момент часу можна вважати з пам'яті адреса розміщення черговий пересилання і кількість залишилися пересилань.

Родоначальником сімейства ARM9 у ATMEL є AT91RM9200, створений на ядрі ARM920TDMI. Цей МК випускається вже кілька років, та вироби на його основі виробляють багато російських компаній. Відзначимо, значне число в МК вбудованих послідовних інтерфейсів - USB Host Full Speed, USB пристрою Full Speed, 100 Мбіт Ethernet, а також «стандартні» інтерфейси - UART /USART/SPI/MCI/SSC/TWI (ПК). Мікросхема має на кристалі масочном ПЗУ (ROM) об'ємом 128 Кбайт, в якому зберігаються утиліти, що забезпечують роботу в термінальному режимі, а також підтримують обмін по інтерфейсу Ethernet. Саме приклад роботи з мікросхемою докладно AT91RM9200 розглядається нижче. В якості апаратної платформи використана плата AS-9200 виробництва інженерного центру Аргуссофт.

Наступні мікросхеми сімейства ARM9 побудовані на досконалішому ядрі ARM926EJ-S з підтримкою DSP-команд і оснащеному JAVA-акселератором. Вони мають назву Smart ARM9 або SAM9. Таку назву має на увазі, що нові мікросхеми наділені додатковими функціями, що розширюють можливості і, одночасно, спрощують роботу з контролерами. Зокрема, ці мікросхеми мають можливість завантаження зовнішньої флеш-пам'яті прямо через мікроконтролер, використовуючи його в якості програматора. Для завантаження використовується програма SAM-BA (Smart допомоги Boot ARM). Програма також дозволяє переглядати вміст оперативної пам'яті.

Наступна мікросхема - AT91SAM9260. У неї число внутрішніх шин збільшено до шести, при цьому пікова швидкість обміну даними становить 19,2 Гбіт / с. На кристалі розміщений модуль відеоінтерфейсу ISI (датчик зображення Interface), що працює з кольоровою CMOS-матрицею. Основні технічні параметри AT91SAM9260 наведені нижче.

Ядро - ARM926EJ-S ™ ARM ® Thumb[ред.ред. код]

Розширення DSP Інструкція:

  • - 6-шарова шинна матриця (32-розряду х 6);
  • - Продуктивність 230 MIPS на частоті 210 МГц;
  • - 8 Кбайт кеш даних, 8 Кбайт кеш-команд, буфер запису;
  • - Інтерфейс до внутрішньосхемного емулятора (JTAG);
  • - Комунікаційний налагодження каналом (Debug UART);
  • - Швидкодіюча пам'ять;
  • - 8 Кбайт ОЗУ і 32 Кбайт масочном ПЗУ;
  • - Зовнішня інтерфейсна шина (EBI);
  • - Підтримка пам'яті SDRAM, вибух Flash, CompactFlash ®, SmartMedia ™ і NAND;
  • - Системна периферія;
  • - Розширений тактовий генератор і контролер управління енергоспоживанням;
  • - Два вбудованих осцилятора з ФАПЧ;
  • - Чотири програмованих джерела тактирования.

Таймери[ред.ред. код]

  • - Таймер годин реального часу з окремим перериванням;
  • - Інтервальний таймер (20 +12 розрядів);
  • - Два трьохканальних 16-бітових таймера / лічильника;
  • - Сторожовий таймер. Контролер переривань:
  • - 8 рівнів маскуються переривань з пріоритетом;
  • - 7 зовнішніх джерел переривання і 1 «швидкісний» джерело переривання;
  • - Чотири 32-розрядних контролера вводу / виводу з 122 програмованими введення лініями / виводу;
  • - 22-канальний периферійний контролер даних (DMA).
  • -Модуль Ethernet MAC 10/100 Base-T;
  • - Режим MII або RMII;
  • - Буфер FIFO на 28 байт і виділені канали DMA на прийом і передачу HOST-порт USB 2.0 (12 Мбіт / с);
  • - Буфер FIFO і виділені канали DMA.

Пристрій-порт USB 2.0 (12 Мбіт / с)[ред.ред. код]

  • - Буфер FIFO 2 Кбайт.

Інтерфейс мультимедіа карт (MCI)[ред.ред. код]

Інтерфейси:

  • - Автоматичне управління протоколом;
  • - Сумісність з ММС, SD / SDIO-картами пам'яті, підтримка двох карт SD-пам'яті;
  • - 10-розрядний 4-канальний АЦП *.

Відзначимо також[ред.ред. код]

Неповний перелік особливостей:

  • - 3 синхронних послідовних контролера (SSC), підтримка інтерфейсу I2S;
  • - 6 універсальних синхронно-асинхронних інтерфейсу USART;
  • - Асинхронний інтерфейс UART, який також можна використовувати для налагодження;
  • - Двопровідний інтерфейс TWI, (сумісний з I2C), підтримка режиму провідному режимі;
  • - 2 послідовних інтерфейсу SPI (Master / Slave режим);
  • - Інтерфейс ISI (інтерфейс датчика зображення) МСЕ-R 601/656 для підключення джерела відеосигналу;
  • - Корпус TQFP208, BGA217.

На основі мікросхеми AT91SAM9260 розроблені мікроконтролери AT91SAMXE, що містять на кристалі флеш-ПЗУ обсягом від 128 до 512 Кбайт. Цікаво, що за типом корпусу (TQFP208 і BGA217) і цоколевке вони збігаються з AT91SAM9260, тобто AT91SAMXE можна розпаювати на ту ж друковану плату. Кристал AT91SAM9XE відрізняється від AT91SAM9260 тільки наявністю модуля флеш-ПЗУ.

У 2008 році випущені мікросхеми AT91SAM9260A. Індекс А означає, що кристал виготовляється за технологічними нормами 90 нм. У мікросхемі AT91SAM9261 кількість шин даних - п'ять, що дозволяє збільшити пропускну здатність до вражаючих 14,4 Гбіт / с. Ця мікросхемі цікава тим, що на кристалі розміщений контролер РК-дисплея, що підтримує роботу як з пасивної (STN) так і з актив ¬ ної (TFT) матрицями. Максимальна роздільна здатність - 2048 х 2048 точок, глибина кольору - до 24 біт на точку. Мікросхема містить на кристалі статичну оперативну пам'ять об'ємом 160 Кбайт, що працює на частоті шини. Якщо в якості вихідного пристрою використовувати матрицю з роздільною здатністю 320х240 крапок при глибині кольору 16 біт, можна як відеопам'ять використовувати внутрішню пам'ять контролера.

Самою високоінтегрованих мікросхемою в сімействі SAM9 є контролер AT91SAM9263. Тут присутня практично вся периферія, яка в різних комбінаціях використана в мікросхемах SAM9 - всі типи портів (причому для високошвидкісного обміну можна використовувати два паралельних 32-розрядних порту), два типи пам'яті ОЗУ в додаток до кеш-пам'яті команд і даних, контролер РК- матриці з 2В-прискорювачем, контролер CMOS-сенсора.

Для організації передачі потоків даних усередині кристала використана матриця з 9 шин даних. Природним для настільки насиченою мікросхеми є застосування двох паралельних 32-розрядних шин з частотою 100 Мгц. Тип корпусу цієї мікросхеми BGA324.

Посилання[ред.ред. код]