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1、第2章 ARM处理器2本本章章描描述述了了ARM体体系系结结构构和和ARM Linux的的发发展展，介介绍绍了了几几种种应应用用Linux的的典典型型ARM处处理理器器和和开开发发板板。本本章章可可以以使使读读者者了了解解嵌嵌入入式式Linux系系统统硬硬件件平平台的基础知识。台的基础知识。本章目标ARM体系结构 典型的ARM处理器 S3C2410开发板介绍 2.1 ARM处理器简介处理器简介1定义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。ARM处理器是一种低功耗高性能的32位RISC处理器
2、，ARM处理器是一个综合体，ARM公司自身并不制造微处理器，而是由ARM的合作伙伴来制造2特点体积小、低功耗、低成本、高性能支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好地兼容8位/16位器件大量使用寄存器，指令执行速度更快大多数数据操作都在寄存器中完成寻址方式灵活简单，执行效率高指令长度固定2.1.1 ARM公司简介（了解）公司简介（了解）ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为嵌入式RISC处理器的知识产权IP供应商，公司本身并不直接从事芯片生产，而是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
3、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，利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。2.1.2 ARM处理器体系结构处理器体系结构目前，ARM体系结构共定义了6个版本，从版本1到版本61V1结构（版本1）2V2结构3V3结构4V4结构5V5结构6V6结构2.1.3 Linux与与ARM处理器处理器在32位RISC处理器领域，基于ARM的结构体系在嵌入式系统中发挥了重要作用，ARM处理器和嵌入式Linux的结合也正变得越来越紧密，并在嵌入式领域得到了广阔的应用。Linux具有诸多内在优点（1）Linux的内核精简而高效，针对不同的实
4、际需求，可将内核功能进行适当地剪裁（2）Linux具有完善的网络性能，并且具有多种网络服务程序（3）Linux的可移植性强，方便移植到许多硬件平台（4）Linux源码开放，软件资源丰富2.2.1 ARM微处理器的指令集 ARM微处理器的指令集主要有6大类。 跳转指令 数据处理指令 程序状态寄存器（PSR）处理指令 加载/存储指令 协处理器指令 异常产生指令2.2.2 ARM指令寻址方式指令寻址方式1立即数寻址立即数寻址ARM指令的立即数寻址是一种特殊的寻址方式，操作数本身就在指令中给出，只要取出指令也就取到了操作数。这个操作数被称为立即数2寄存器寻址寄存器寻址寄存器寻址就是利用寄存器中的数值作
5、为操作数，这种寻址方式是各类微处理器经常采用的一种方式，也是一种执行效率较高的寻址方式。3寄存器间接寻址寄存器间接寻址寄存器间接寻址就是以寄存器中的值作为操作数的地址，而操作数本身存放在存储器中。4基址变址寻址基址变址寻址基址变址的寻址方式就是将寄存器（该寄存器一般称作基址寄存器）的内容与指令中给出的地址偏移量相加，从而得到一个操作数的有效地址。5多寄存器寻址多寄存器寻址采用多寄存器寻址方式，一条指令可以完成多个寄存器值的传送。这种寻址方式可以用一条指令完成传送最多16个通用寄存器的值6相对寻址相对寻址与基址变址寻址方式相类似，相对寻址以程序计数器PC的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移
6、量，将两者相加之后得到操作数的有效地址。7堆栈寻址堆栈寻址堆栈是一种数据结构，按先进后出（First In Last Out，FILO）的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。2.2.3 Thumb指令概述指令概述Thumb指令集是ARM指令集的一个子集，允许指令编码为16位的长度。与等价的32位代码相比较，Thumb指令集在保留32代码优势的同时，可以在很大程度上节省系统的存储空间。2.3.1 Atmel AT91RM9200AT91RM9200具有以下的丰富片上资源。（1）16KB数据Cache，16KB指令Cache；（2）虚拟内存管理单元M
7、MU；（3）带有Debug调试的在片Emulator；（4）Mid-level Implementation Embedded Trace Macrocell；（5）16KB的内部SRAM和128KB的内部ROM；（6）带有外部总线接口（EBI），方便用户进行扩展升级；（7）支持SDRAM、SRAM、Burst Flash和CompactFlash、SmartMedia and NAND Flash的无缝连接；（8）增强型的时钟产生器和电源管理单元；（9）带有2个PLL的2个在片振荡器；（10）慢速的时钟操作模式和软件电源优化能力；（11）4个可编程的外部时钟信号；（12）包括周期性中断、看门
8、狗和第二计数器的系统定时器；（13）带有报警中断的实时时钟；（14）带有8个优先级、可单个屏蔽中断源、Spurious中断保护的先进中断控制器；（15）7个外部中断源和1个快速中断源；（16）4个32位的PIO控制器，可以达到122个可编程I/O引脚（每个都有输入控制、可中断及开路的输出能力）；（17）20通道的外部数据控制器（DMA）；（18）10/100M的以太网接口；（19）2个全速的USB 2.0主接口和一个从口；（20）4个UART；（21）3通道16位的定时/计数器（TC）；（22）两线接口（TWI）；（23）IEEE 1149.1 JTAG标准扫描接口。2.3.2 Samsung
9、 S3C2410S3C2410是著名的半导体公司Samsung推出的一款32位RISC处理器，为手持设备和一般类型的应用提供了低价格、低功耗、高性能微控制器的解决方案。其片上功能如下。（1）内核工作电压为1.8/2.0V、存储器供电电压3.3V、外部I/O设备的供电电压3.3V；（2）16KB的指令Cache和16KB的数据Cache；（3）LCD控制器，最大可支持4K色STN和256色TFT；（4）4通道的DMA请求；（5）3通道的UART（IrDA1.0、16字节TxFIFO、16字节RxFIFO），2通道的SPI接口；（6）2通道的USB（Host/Slave）；（7）4路PWM和1个内
10、部时钟控制器；（8）117个通用I/O，24路外部中断；（9）272Pin FBGA封装；（10）16位的看门狗定时器；（11）1通道的IIC/IIS控制器；（12）带有PLL片上时钟发生器。2.3.3 TI OMAP1510/1610系列系列MAP161X系列的处理器主要具有以下特点。1低功耗、高性能低功耗、高性能CMOS技术技术2TMS320C55xDSP核核3ARM926TEJ核核2.3.4 Freescale i.Max21i.Max21主要具有如下特性。 集成ARM926内核。 16KB的指令Cache和16KB的数据Cache。 采用Smart Speed Switch技术，可实现
11、数据的并行处理，增加数据的吞吐量。 16/18位的彩色LCD控制器，支持SVGA。 USB On-the-Go，2通道的USB Host。 支持实时MPEG4和H.263编解码，最高可每秒传输30帧CIF或QVGA图像。2.4.1 三星三星S3C2410开发板介绍开发板介绍1硬件资源情况硬件资源情况 CPU：三星S3C2410A，主频203MHz。 内存：64MB。 NOR Flash：2MB（SST39VF160或SST39VF1601）。 NAND Flash：64MB（K9F1208，用户可自己更换为16MB、32MB或128MB的NandFlash）。 2个标准5线串口。 10M网口，
12、CS8900Q3，带联接和传输指示灯。 2个USB1.1 HOST接口（其中一个HOST与Device复用，通过短路块选择）。 1个USB1.1 Device接口（它与USB HOST接口复用，通过短路块选择）。 1个IRDA红外线数据通信口。 采用IIS接口芯片UDA1341，一路立体声音频输出接口可接耳机或音箱。 支持录音，自带驻机体话筒可直接录音，另有一路话筒输入接口可接麦克风。 1个SD卡接口，可接256M SD卡。 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
13、800600像素。 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800600像素。 标准配置为夏普256K色240320/3.5英寸TFT液晶屏，带触摸屏。 内部实时时钟（带有后备锂电池）。 1个20芯Multi-ICE标准JTAG接口，支持SDT2.51，ADS1.2等调试。 开关电源供电，输入直流电压范围是720V，带电源开关和指示灯。 1个EEPROM（AT24C02）用来验证IIC总线读写。 16个小按键，4个高亮LED。 1个蜂鸣器（带使能控制的短路块）。 2个PS/2接口，信号线接在中断引脚上。 1个精密可调电
14、阻接到ADC引脚上用来验证模数转换。 1个60芯2mm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、I/O口、ADC、5V和3.3V电源、地等用户扩展可能用到的信号。2软件资源情况软件资源情况 ADS1.20安装程序（评估版）。 采用Linux2.4以上内核。 支持多种文件系统，比如Cramfs、Fat以及用于NAND Flash的YAFFS文件系统。 支持LCD和触摸屏。 支持USB HOST。 支持QT。 支持MP3播放和视频播放。 支持多种网络应用，比如FTP、HTTP、Telnet等网络应用。 烧写Flash的工具软件SJF2410（包含NT/2000/XP解决
15、方案）。 串口工具软件sscom32.exe、dnw.exe、tftp.exe。 64K色（RGB565）图片字模软件。 USB Device接口驱动程序。 FS2410 BIOS源代码（ADS1.20的项目文件）。 FS2410测试程序（ADS1.20的项目文件，包含全部源代码）。 Linux for S3c2410内核源码包以及编译工具。 WINCE4.2.NET板级支持包BSP for S3c2410。 已经编译好并可在FS2410上运行的wince内核，基于优龙提供的BSP。 Samsung半导体网站关于S3C2410的全部资料和参考代码。 FS2410核心板和底板电路原理图。2.4.2 众多的开发板供应商众多的开发板供应商随着嵌入式开发领域的不断深入和发展，现在越来越多的半导体厂商都开发了基于ARM核的32位RISC嵌入式处理器，并且为了推广各自的芯片，都有配套完善的开发板提供给用户。25Q&A26
