arm应用系统开发详解全集.txt

作为一种16/32 位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC 微处理器

      7.4.4  通过网络添加应用程序到目标系统 
   7.5   本章小结 
第8 章 ARM ADS 集成开发环境的使用 
   8.1   ADS 软件组成介绍 
      8.1.1  命令行开发工具 
      8.1.2  ARM 运行时库 
      8.1.3  GUI 开发环境(Code Warrior 和AXD) 
      8.1.4  实用程序 
      8.1.5  支持的软件 
   8.2   使用ADS 创建工程 
      8.2.1  建立一个工程 
      8.2.2  编译和链接工程 
      8.2.3  使用命令行工具编译应用程序 
   8.3   用AXD 进行代码调试 
   8.4   本章小结 
附录A：参考文献 
附录B：相关术语 

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                    ARM 应用系统开发详解──基于S3C4510B 的系统设计                          1 

                  第1 章  ARM 微处理器概述 

    本章简介ARM 微处理器的一些基本概念、应用领域及特点，引导读者进入ARM 技术的殿堂。 
    本章主要内容： 
    －  ARM 及相关技术简介 
    －  ARM 微处理器的应用领域及特点 
    －  ARM 微处理器系列 
    －  ARM 微处理器的体系结构 
    －  ARM 微处理器的应用选型 

1.1   ARM－Advanced RISC Machines 

    ARM  （Advanced RISC Machines ），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处 
理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。 
    1991 年ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM 技术知 
识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM  微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产 
品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM 技术的微处理器应用约占据了32 
位RISC 微处理器75％以上的市场份额，ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。 
    ARM 公司是专门从事基于RISC 技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接 
从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM 
公司购买其设计的ARM  微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成 
自己的ARM  微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM  公司的 
授权，因此既使得ARM 技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低， 
使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。 

1.2   ARM 微处理器的应用领域及特点 

1.2.1  ARM 微处理器的应用领域 

    到目前为止，ARM 微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域： 
     1、工业控制领域：作为32  的RISC 架构，基于ARM  核的微控制器芯片不但占据了高端微控 
制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM 微控制器的低功耗、 
高性价比，向传统的8 位/16 位微控制器提出了挑战。 
    2、无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM 技术， ARM  以其高性能和 
低成本，在该领域的地位日益巩固。 
    3、网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM 技术的ADSL 芯片正逐步获得竞争优势。此外， 
ARM 在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP 的应用领域提出了挑战。 
    4、消费类电子产品：ARM 技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广 
泛采用。 
    5、成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM  技术。手机中的32 
位SIM 智能卡也采用了ARM 技术。 

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    除此以外，ARM 微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的 
应用。 

1.2.2  ARM 微处理器的特点 

    采用RISC 架构的ARM 微处理器一般具有如下特点： 
    1、体积小、低功耗、低成本、高性能； 
    2、支持Thumb    （16 位）/ARM  （32 位）双指令集，能很好的兼容8 位/16 位器件； 
    3、大量使用寄存器，指令执行速度更快； 
    4、大多数数据操作都在寄存器中完成； 
    5、寻址方式灵活简单，执行效率高； 
    6、指令长度固定； 

1.3   ARM 微处理器系列 

    ARM 微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于ARM 体系结构的处理器，除了具有 
ARM 体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM 微处理器都有各自的特点和应用领域。 
    －  ARM7 系列 
    －  ARM9 系列 
    －  ARM9E 系列 
    －  ARM10E 系列 
    －  SecurCore 系列 
    －  Inter 的Xscale 
    －  Inter 的StrongARM 
    其中，ARM7、ARM9、ARM9E 和ARM10 为4 个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对 
独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore 系列专门为安全要求较高的应用而设计。 
    以下我们来详细了解一下各种处理器的特点及应用领域。 

1.3.1  ARM7 微处理器系列 

    ARM7 系列微处理器为低功耗的32 位RISC 处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费 
类应用。ARM7 微处理器系列具有如下特点： 
    － 具有嵌入式ICE－RT 逻辑，调试开发方便。 
    － 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。 
    － 能够提供0.9MIPS/MHz 的三级流水线结构。 
    － 代码密度高并兼容16 位的Thumb 指令集。 
    － 对操作系统的支持广泛，包括Windows CE、Linux、Palm OS 等。 
    － 指令系统与ARM9 系列、ARM9E 系列和ARM10E 系列兼容，便于用户的产品升级换代。 
    － 主频最高可达130MIPS，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。 
    ARM7 系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、Internet 设备、网络和调制解调器设备、移 
动电话等多种多媒体和嵌入式应用。 
    ARM7 系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、 
ARM720T、ARM7EJ 。其中，ARM7TMDI 是目前使用最广泛的32 位嵌入式RISC 处理器，属低端 
ARM 处理器核。TDMI 的基本含义为： 
    T：支持16 为压缩指令集Thumb； 
    D：支持片上Debug； 

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    M：内嵌硬件乘法器（Multiplier ） 
    I： 嵌入式ICE，支持片上断点和调试点； 
    本书所介绍的Samsung 公司的S3C4510B 即属于该系列的处理器。 

1.3.2  ARM9 微处理器系列 

    ARM9 系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点： 
    －  5 级整数流水线，指令执行效率更高。 
    － 提供1.1MIPS/MHz 的哈佛结构。 
    － 支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集。 
    － 支持32 位的高速AMBA 总线接口。 
    － 全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统。 
    －  MPU 支持实时操作系统。 
    － 支持数据Cache 和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。 
    ARM9 系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字 
照相机和数字摄像机等。 
    ARM9 系列微处理器包含ARM920T、ARM922T 和ARM940T 三种类型，以适用于不同的应用 
场合。 

1.3.3  ARM9E 微处理器系列 

    ARM9E  系列微处理器为可综合处理器，使用单一的处理器内核提供了微控制器、DSP、Java 
应用系统的解决方案，极大的减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ARM9E                           系列微处理器提供了 
增强的DSP 处理能力，很适合于那些需要同时使用DSP 和微控制器的应用场合。 
    ARM9E 系列微处理器的主要特点如下： 
    － 支持DSP 指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。 
    －  5 级整数流水线，指令执行效率更高。 
    － 支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集。 
    － 支持32 位的高速AMBA 总线接口。 
    － 支持VFP9 浮点处理协处理器。 
    － 全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统。 
    －  MPU 支持实时操作系统。 
    － 支持数据Cache 和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。 
    － 主频最高可达300MIPS。 
    ARM9 系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设 
备和网络设备等领域。 
    ARM9E 系列微处理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S 和ARM966E-S 三种类型，以适用于不 
同的应用场合。 

1.3.4  ARM10E 微处理器系列 

    ARM10E 系列微处理器具有高性能、低功耗的特点，由于采用了新的体系结构，与同等的ARM9 
器件相比较，在同样的时钟频率下，性能提高了近50％，同时，ARM10E 系列微处理器采用了两种 
先进的节能方式，使其功耗极低。 
    ARM10E 系列微处理器的主要特点如下： 
    － 支持DSP 指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。 

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    －  6 级整数流水线，指令执行效率更高。 
    － 支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集。 
    － 支持32 位的高速AMBA 总线接口。 
    － 支持VFP10 浮点处理协处理器。 
    － 全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统。 
    － 支持数据Cache 和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力 
    － 主频最高可达400MIPS。 
    － 内嵌并行读/写操作部件。 
    ARM10E 系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信 
和信息系统等领域。 
    ARM10E 系列微处理器包含ARM1020E、ARM1022E 和ARM1026EJ-S 三种类型，以适用于不 
同的应用场合。 

1.3.5  SecurCore 微处理器系列 

    SecurCore 系列微处理器专为安全需要而设计，提供了完善的32 位RISC 技术的安全解决方案， 
因此，SecurCore 系列微处理器除了具有ARM 体系结构的低功耗、高性能的特点外，还具有其独特 
的优势，即提供了对安全解决方案的支持。 
    SecurCore 系列微处理器除了具有ARM 体系结构各种主要特点外，还在系统安全方面具有如下 
的特点： 
    － 带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的安全。 
    － 采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测。 
    － 可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。 
    SecurCore 系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应用系统，如电子商 
务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。 
    SecurCore 系列微处理器包含SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200 和SecurCore 
SC210 四种类型，以适用于不同的应用场合。 

1.3.6  StrongARM 微处理器系列 

    Inter StrongARM SA-1100 处理器是采用ARM 体系结构高度集成的32 位RISC 微处理器。它融 
合了Inter 公司的设计和处理技术以及ARM 体系结构的电源效率，采用在软件上兼容ARMv4 体系 
结构、同时采用具有Intel 技术优点的体系结构。 
    Intel StrongARM 处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择，已成功应用于多家公 
司的掌上电脑系列产品。 

1.3.7  Xscale 处理器 

    Xscale 处理器是基于ARMv5TE 体系结构的解决方案，是一款全性能、高性价比、低功耗的处 
理器。它支持16 位的Thumb 指令和DSP 指令集，已使用在数字移动电话、个人数字助理和网络产 
品等场合。 
    Xscale 处理器是Inter  目前主要推广的一款ARM 微处理器。 

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1.4   ARM 微处理器结构 

1.4.1  RISC 体系结构 

   传统的CISC  （Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）结构有其固有的缺点，即 
随着计算机技术的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这些新增的指令，计算机的体系结构 
会越来越复杂，然而，在CISC 指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20 ％的指令 
会被反复使用，占整个程序代码的 80％。而余下的80％的指令却不经常使用，在程序设计中只占 
20 ％，显然，这种结构是不太合理的。 
   基于以上的不合理性，1979  年美国加州大学伯克利分校提出了RISC                    （Reduced  Instruction  Set 
Computer，精简指令集计算机）的概念，RISC 并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如 
何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。RISC 结构优先选取使用频最高的简单指令，避