ARM9系列芯片分析与选型1.docx

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ARM9系列芯片分析与选型1

ARM系列芯片分析与选型

1.ARM公司及相关产品介绍

　　ARM公司于1991年成立于英国剑桥，主要出售ARMIP的授权。

目前，ARM处理器（即采用ARMIP核的处理器）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。

ARM处理器应用占据了32位RISC微处理器很大的市场，ARM技术已渗入生活的各个方面。

目前市面上常见的ARM处理器架构可分为ARM7、ARM9、ARM10、ARM11以及Cortex系列，每个系列又包括很多种IP内核的产品。

ARM也是嵌入式处理器中首先推出多核架构的厂商。

生产ARM芯片的厂家很多，主流半导体厂商的产品比较齐全，供货也相对更有保障。

Samsung、NXP、CirrusLogic、Atmel、Freescale、TI、ST、Winbond等主流半导体厂商的ARM芯片产品列表见本刊网站，其中有些产品已供货，有些正在样片阶段，有些正在开发，还有许多产品不支持外部存储器的扩展。

2.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、CirrusLogic、Linkup、Parthus、LSIlogic、Micronas,siliconWave、Virata、Portalplayerinc.、NetSilicon,Parthus。

的许多著名半导体公司如东芝、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发了自主的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，现在还没有可以销售的ARM芯片，而OKI、NEC、AKM、OAK、Sharp、Sanyo、Sony、Rohm等半导体公司目前都已经批量生产了ARM芯片。

韩国的现代半导体公司也生产提供ARM芯片。

另外，国外也有很多设备制造商采用ARM公司的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芯片的公司有台积电、台联电、华帮电子等。

其它已购买ARM芯核，正在设计自主版权专用芯片的大陆公司有华为通讯和中兴通讯等。

常用ARM芯片应用领域表

应用领域

芯片型号

备注

工业PDA

PXA270

工业级标准

高档PDA

S3C2440、Dragonball

MX1

便携式CDMP3播放器

SAA7750

USB和CD-ROM解码器

FLASHMP3播放器

SAA7750PUC3030A

内置USB和FLASH

WLAN和BT应用产品

L7205，L7210Dragonball

MX1高速串口和PCMCIA接口

数字式照相机

TMS320DSC24TMS320DSC21

内置高速图像处理DSP

便携式语音email机

AT75C320AT75C310

内置双DSP，可以分别处理MODEM和语音

GSM手机

VWS22100AD20MSP430

专为GSM手机开发

ADSLModem

S5N8946MTK-20141

电视机顶盒

GMS30C3201

VGA控制器

3G移动电话机

MSM6000OMAP1510

10G光纤通信

MinSpeed公司系列ARM芯片

多ARM核+多DSP核

3.主流ARM芯片及开发板功能分析

3.1英特尔PXA270

　　英特尔公司于2003年底推出了性能最为强劲的PXA27x系列嵌入式处理器，PXA27x系列嵌入式处理器基于ARMv5E的Xscale核心，最高频率可达624MHz。

作为一款性能极其强劲的嵌入式处理器，配合嵌入式Linux或Wince操作系统，PXA270理论上可以支持任何媒体格式，并通过软件升级，支持未来媒体格式。

　　PXA270适合传统PDA，手持PC，平板电脑，智能手机市场。

它最初出现在PDA（比如惠普HP4700）和智能手机（如MOTOE680）上。

因此它的扩展接口相当丰富，扩展接口有SD/SDIO/MMC、CF/PCMCIA、CMOS/CCDCAMERA、蓝牙、USB1.1、OTG等。

选择PXA270作为PMP处理器，是源于它wirelessMMX技术和SpeedStep动态电源管理技术。

SpeedStep技术原用于英特尔移动处理器，这种技术用通俗的语言表述就是系统需要多高的主频，它就调节到多高的频率，系统不需要时，它就将处理器主频调节到最低，绝不浪费一点点。

SpeedStep技术可以将PXA270的主频在26MHz～624MHz（最高）之间自由调节！

也就是说，在系统完全空闲时，PXA270可以运行在26MHz的主频下，此时它的功耗将低于0.1毫安。

PXA270可靠性高，运行稳定、接口丰富、功耗低非常适合在工业级环境下运行。

3.1.1优龙YLP270开发板

   YLP270开发板采用Intel新一代Xscale处理器PXA270C5C520。

该款芯片引入了X86架构奔腾4系列上的多媒体扩展功能，用户通过该技术可以在VGA上面播放高质量的MPGE4视频；同时加入了Intel SpeedStep动态电源管理技术，在保证CPU性能的情况下，最大限度地降低移动设备功耗；并且YLP270开发板提供了完善的底层操作系统的支持和丰富的应用接口，适用于嵌入工业控制，数码媒体播放，交互机顶盒，车载GPS等方面的应用产品。

（1）YLP270开发板硬件资源

中央处理器

◆ CPU:

 INTEL公司的PXA270 嵌入处理器，主频520MHz；

外部存储器

◆ 内存：

64MByte SDRAM（2片16位的SDRAM芯片组成32位接口）；

◆ NOR Flash：

32MByte存储器（2片intel E28F128组成32位接口）；

串口

◆ 1路9线全双工异步串行口，波特率高达921600bps；

◆ 1路5线硬件流控制异步串行口，波特率高达921600bps；

IDE接口

◆ 一个IDE接口，可带120G大硬盘；

网络接口

◆ 一个100M标准以太网接口，带联接和传输指示灯；

USB接口

◆ 一个USB HOST（USB 1.1 规范）接口,支持全速（12Mbps）或低速（1.5Mbps）传输;

◆ 一个USB DEVICE（USB1.1规范）接口，支持全速（12Mbps）或低速（1.5Mbps）传输；

音频接口

◆ AC97音频CODEC，支持立体声音乐播放、录音和触摸屏；

◆ 一路音频输出，板子自带驻机体话筒可直接录音； 

存储卡口

◆ 一个SD/MMC卡接口，可支持256M SD/MMC卡；

◆ 一个44芯标准2.0英寸IDE接口，可支持160G的大容量硬盘

视频和触摸屏接口

◆ 一个50芯LCD接口引出了LCD控制器和触摸屏的全部信号；

◆ 板上标准配置256K色320x240/3.5英寸TFT液晶屏，带触摸屏；

◆ 支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色STN液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到800×600像素；

 摄像头接口

◆ 板子自带130万象素摄像头，并有一个摄像头扩展口可接用户其他型号摄像头；

RTC时钟

◆ PXA270片内RTC实时时钟；

调试及下载接口

◆ 一个20芯Multi－ICE标准JTAG接口，用来进行程序的NOR FLASH的烧写；

电源接口

◆ CPU单独使用MAXIM公司专门为Xscale系列设计的专用电源管理芯片，分别为内核、IO、SRAM等供电，稳定可靠，同时可以更有效的管理电源；

◆ 底板采用开关电源供电，输入直流电压范围是7～20V（推荐使用12V），带电源开关和指示灯；

其他

◆ 一个CPLD （XinLin公司的XC9536）用于逻辑扩展；

◆ 板上的地址线、数据线全部采用驱动芯片74LVTH162245进行了隔离；

◆ 1个68芯2毫米间距双排标准连接器用作扩展口，引出了地址线、数据线、读写、片选、中断、IO口、5V和3.3V电源、地等用户扩展可能用到的信号；

◆ 一个3×4 的矩阵式键盘、4个GPIO按键和一个复位按键；四个高亮LED；

◆ 一个PWM控制的蜂鸣器；

（2）用户光盘上提供的开发工具和源代码

1）ADS1.20安装程序（评估版）

2）启动引导源代码和下载烧写工具JFlashmm.exe

3）busybox-1.0源码，qt-embedded-2.3.7和qtopia-free-1.7.0源码，应用程序交叉编译器

4）YLP270 及部分板上扩展芯片的资料

5）YLP270 电路原理图（OrCAD格式元件封装库和PCB尺寸结构图

6）YLP270 开发板使用手册（pdf格式）

7）操作系统：

支持Linux2.6.9和支持WinCE5.0

（3）嵌入Linux操作系统说明

 采用linux2.6.9内核;

 驱动程序包含串口、100M网口、IDE接口、SD/MMC卡、NOR Flash、AC97音频录音放音、LCD、触摸屏、USB HOST、USB DEVICE、Camera、键盘、RTC等多种驱动。

 支持多种文件系统,像ROMFS，CRAMFS，FAT等等;

 支持IDE硬盘的挂接;

 支持framebuffer;

 支持USB HOST;

 支持QT等图形系统;

 支持MP3播放和视频播放;

 支持多种网络应用，像FTP，HTTP，Telnet之类的网络应用；

（4）WINCE 嵌入式操作系统说明

  WINCE5.0的BSP包

 驱动程序包含串口、100M网口、IDE接口、SD/MMC卡、AC97音频录音放音、LCD、触摸屏、USB HOST、USB DEVICE、Camera、键盘、RTC等多种驱动。

 支持MP3播放和视频播放。

 支持多种网络应用，比如HTTP。

YLP270开发平台技术规格

序号

货物名称（设备/配置）

主要配置参数及功能描述

描述

硬

件

Xscale嵌入式平台

CPU

IntelXscalePXA270

520MHz主频

SDRAM

内存

64Mbyte

NorFLASH

储存器

32Mbyte

显示

支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、64K色、真彩色TFT液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到800×600象素，可选配CT35T、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸屏

声卡

AC97音频，自带一个MIC录音

音频输入输出

以太网

一个100M网口

在双操作系统下都支持

USBHOST

1个USB1.1规范的USB主口

在双操作系统下都支持

USBDEVICE

1个USB1.1规范的USB从口

可支持wince下同步通讯

串口

1路5线硬件流控制异步串行口,

1路9线全双工异步串行口

JTAG接口

20针JTAG接口

可接下载电缆或Xscale硬件仿真器，可选配Banyan-USB仿真器

触摸屏

TouchScreen

四线电阻式

SD卡

一个SD/MMC卡接口

在双操作系统下都支持

IDE接口

1个44芯标准2.5英寸IDE接口

在双操作系统下都支持

摄像头

自带一个130万象素的摄像头

实时时钟

双操作系统支持

IIC接口

1个EEPROM存储器

Keypad

一个2×4的矩阵式键盘；

4个GPIO按键

LED

4个LED灯

1个68芯2毫米间距双排标准连接器扩展口

引出了地址线、数据线、读写、片选、中断、IO口、5V和3.3V电源、地等信号线

软

件

PXA270开发平台支持Linux、WinCE双操作系统

ADS1.2开发环境下

Bootloader

提供源码

串口驱动

提供源码

LCD显示驱动

提供源码（CT35T）

触摸屏驱动

提供源码

NorFlash驱动

提供源码

RTC实时时钟驱动

提供源码

LED灯驱动

提供源码

按键驱动

提供源码

音频录放音驱动

提供源码

Camera驱动

提供源码

100M网口驱动

提供源码

MMC/SD驱动

提供源码

IIC总线驱动

提供源码

嵌入式操作系统Linuxversion2.6.9

Linux内核源码包

Bootloader

提供源码

串口驱动

提供源码

LCD显示驱动

提供源码（支持夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸、VGA输出等）

触摸屏驱动

提供源码

Camera驱动

提供源码

100M网口驱动

提供源码

CF卡驱动

提供源码

SD/MMC卡驱动

提供源码

USBHOST驱动

提供源码

USBDEVICE驱动

提供源码

音频放音驱动

提供源码

MTD（Flash）驱动

提供源码

IDE硬盘驱动

提供源码

按键驱动

提供源码

LED灯驱动

提供源码

RTC实时时钟驱动

提供源码

Qt/Embedded图形系统

MP3、MP4播放

支持TCP/IP、Telnet、FTP、HTTP等网络应用

嵌入式操作系统WindowsCE.NET5.0BSP

板级支持包BSP

BootLoader

提供源码

LED灯驱动

提供源码

RTC实时时钟驱动

提供源码

按键驱动

提供源码

串口驱动

提供源码

LCD显示驱动

提供源码（支持夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸、VGA输出等）

触摸屏驱动

提供源码

Camera驱动

提供源码

USBHOST驱动

提供源码

USBDEVICE驱动

提供源码

SD/MMC卡驱动

提供源码

IDE硬盘驱动

提供源码

音频驱动

提供源码

100M网口驱动

提供源码

下载、烧写工具

JFlashmm.exe烧写工具

DNW0.50串口工具

3.2三星S3C2440

三星公司推出的16/32位RISC微处理器S3C2440A,为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。

为了降低整体系统成本，S3C2440A提供了一下丰富的内部设备S3C2440A采用了ARM920t的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。

其低功耗，简单，优雅，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。

S3C2440是16/32位ARM920T的RISC处理器。

实现了MMU，AMBABUS和Harvard高速缓冲体系结构构。

这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache。

每个都是由具有8字长的行组成。

通过提供一套完整的通用系统外设，S3C2440减少整体系统成本和无需配置额外的组件。

S3C2440集成的以下片上功能：

·1.2V内核供电,1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3V外部I/O供电具备16KB的I-Cache和16KBDCache/MMU微处理器

·外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）

·LCD控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT）提供1通道LCD专用DMA。

·4通道DMA并有外部请求引脚。

·3通道UART（IrDA1.0,64字节TxFIFO，和64字节RxFIFO）

·2通道SPI

·1通道IIC-BUS接口（多主支持）

·1通道IIS-BUS音频编解码器接口

·AC’97解码器接口

·兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版。

·2端口USB主机/1端口USB设备（1.1版）

·4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器

·8通道10比特ADC和触摸屏接口

·具有日历功能的RTC

·相机接口（最大4096×4096像素的投入支持。

2048×2048像素的投入，支持缩放）

·130个通用I/O口和24通道外部中断源。

·具有普通，慢速，空闲和掉电模式。

·MPLL产生最大400MHZ@1.3V操作MCU所需要的时钟

·通过软件可以有选择性的为每个功能模块提供时钟.

·电源模式：

正常，慢速，空闲和掉电模式

·60个中断源（1个看门狗定时器，5个定时器，9个UARTs，24个外部中断，4个DMA,2个RTC,2个ADC,1个IIC,2个SPI,1个SDI,2个USB,1个LCD,和1个电池故障，1个NAND和2个Camera）,1AC97音频

·8通道多路复用ADC，最大500KSPS/10位精度

·内部TFT直接触摸屏接口

·289-FBGA

3.2．1优龙YL-P2440开发板简介

YLP-2440是1款采用SAMSUNGS3C2440A高性能处理器的开发板。

开发板工作频率为400MHz，底板采用采用兼容设计，实用美观，可兼容2410,2413,2440DIMM封装核心板，1板三用更加实惠，外接资源丰富，功能强大，该板可流畅进行MP3编解码，适用于开发各种高端手持设备，小型终端，车载及网络运用产品。

YL-P2440开发板硬件资源:

CPUSAMSUNGS3C2440A，主频400MHz；

 SDRAM64MB；

 NAND Flash64MB

 2个标准5线串口

 1个10M/100M网口；

 1个USB1.1HOST接口

 1个USB1.1Device接口；

 1个IRDA红外线数据通讯口；

 1个音频接口；

 1个SD卡接口，

 1个50芯LCD接口引出了LCD控制器和触摸屏的全部信号；

 支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色STN液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到1024*768像素；

 RTC（带有后备锂电池）；

 1个标准JTAG接口，支持SDT2.51,ADS1.2等调试 ；

 开关电源供电，带电源开关和指示灯；

采用专用复位芯片进行复位，稳定可靠；

 1个EEPROM（AT24C02）；

 8个小按键，4个高亮LED；

 1个蜂鸣器；

 1个50芯2毫米间距双排标准连接器用作扩展口，引出了地址线、数据线、读写、片选、中断、IO口、ADC、5V和3.3V电源、地等信号；

用户光盘上提供的开发工具和源代码：

1）Bootloader源代码（ADS1.20的项目文件）；

2）测试程序（ADS1.20的项目文件，包含全部源代码），包括如下测试：

  RTC实时时钟测试，按键测试，蜂鸣器测试，ADC测试，IIC测试，触摸屏测试，3.5寸TFT液晶屏测试，音频输出测试，音频输入

  测试，红外线测试，SD卡测试，摄像头测试等；

3）Linux2.6.12内核源码包以及编译工具；

4）busybox-1.0源码，qt-embedded-2.3.7和qtopia-free-1.7.0源码，应用程序交叉编译器

5）WinCE5.0板级支持包BSP

6）核心板和底板电路原理图（ORCAD格式）元件封装库（PADS2005）和PCB尺寸结构图；

7）开发板使用手册（pdf格式）；

8）开发板上所用到的主要芯片手册；

Linux2.6.8操作系统支持的驱动：

◆ 串口驱动

  ◆RTC实时时钟驱动

  ◆LCD显示驱动（支持东华3.5寸、夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸）

  ◆触摸屏驱动

  ◆USBHOST盘驱动

  ◆音频驱动

  ◆网口驱动

  ◆SD卡驱动

  ◆NandFlash驱动

  ◆YAFFS，FAT等文件系统

  ◆IDE硬盘驱动

  ◆按键驱动

  ◆Qt/Embedded图形系统

  ◆支持TCP/IP、Telnet、FTP等

WINCE5.0操作系统支持的驱动

  ◆NandFlash驱动

  ◆串口驱动

  ◆RTC驱动

  ◆LCD显示驱动，支持转屏功能（支持东华3.5寸、夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸）

  ◆触摸屏驱动

  ◆USBHost驱动

  ◆USBDEVICE驱动

  ◆音频驱动

  ◆网口驱动

  ◆SD卡驱动

  ◆注册表保存功能

  ◆IDE硬盘驱动

  ◆按键驱动

3.3ATMELAT91SAM9263

●使用的是ARM926EJ-S arm 内核, 运行在200MHz时拥有220MIPS的运算性能,具有DSP扩展指令，JAVA硬件加速器。

●内部集成96KB 静态RAM 128KB boot ROM。

●支持双SDRAM总线,nand flash , nor flash。

●专用调试串口,实时时钟，4个串口,1个SPI接口, I2C接口,定时器，点滴定时器，看门狗 I/O具有输入改变中断，和开漏功能 , 上拉功能。

●内置Ethernet接口。

●一个USB设备接口。

●二个USB 主机接口。

●二个多媒体卡接口，支持MMC,SD内存卡。

●三个支持I2S的同步串行接口。

●AD转换器多通道DMA。

一个ITU-656接口。

●一个LCD控制器最大可以支持24bit色彩 ，2048 x 2048分辨率。

●一个2D图形加速引擎。

●一个AC97音频子系统接口。

●一个CAN控制器。

有掉电管理单元。

●BGA312封装。

工业级别温度范围。

AT91SAM9263有能力连接多种内存设备，大容量硬盘设备，嵌入有LCD控制器，2D图形加速器，图像传感器接口，标准外设接口，多媒体卡接口，CAN控制器，这些特性使得AT91SAM9263非常适合，汽车电子，工业触摸屏控制系统，导航定位,消费类等诸多，机器人视觉，媒体处理，等计算密集型的嵌入式电子设备。

4.依据项目需求ARM市场调研

4.1项目基本需求

●运行速度>400mhz

●操作系统WINCE/linux

●网口

●硬盘

●DSP

市场调研情况比较

ARM芯片

开发板

参考价格

核心板

参考价格

外设备注

操作系统及驱动

PXA270

优龙

2500

优龙

1000

基本外设

IDE接口可带120G硬盘

提供LINUX

WINCE

内核源码

S3C2440

优龙

1000

优龙

600

基本外设

可选外设接口GPS、GSM

未扩展IDE接口

提供LINUX

WINCE

内核源码

友善之臂/

飞凌

500