Wprowadzenie ARM:
ARM oznacza maszynę Advanced RISC (komputer o zredukowanej liczbie instrukcji). ARM rozpoczął swoją działalność jako część twórców Acorn komputera BCC, a teraz projektuje chipy dla Apple iPad. Pierwszy ARM powstał na Uniwersytecie Cambridge w 1978 r. Komputery grupy Acorn opracowały pierwszy komercyjny procesor ARM RISC w 1985 r. ARM został założony i bardzo popularny w 1990 r. ARM wykorzystywał ponad 98% telefonów komórkowych w 2007 r. I 10 miliarda procesorów zostało sprzedanych w 2008 roku. ARM to najnowsza technologia, którą zastąpiły mikrokontrolery i mikroprocesory. Zasadniczo ARM to 16-bitowe / 32-bitowe procesory lub kontrolery. ARM to serce zaawansowanych produktów cyfrowych, takich jak telefony komórkowe, systemy samochodowe, aparaty cyfrowe, sieci domowe i technologie bezprzewodowe.
Ogólny schemat układu ARM
Dlaczego ARM jest najpopularniejszy:
- ARM to najpopularniejszy procesor, szczególnie stosowany w urządzeniach przenośnych ze względu na niski pobór mocy i rozsądną wydajność.
- ARM ma lepszą wydajność w porównaniu do innych procesorów. Procesor ARM składa się w zasadzie z niskiego zużycia energii i niskich kosztów. ARM jest bardzo łatwy w użyciu do szybkiego i wydajnego tworzenia aplikacji, więc jest to główny powód, dla którego ARM jest najpopularniejszy.
Wprowadzenie do rodzin architektur ARM:
Rodziny architektury ARM
Funkcje różnych wersji ARM:
Wersja 1:
Architektura ARM w wersji pierwszej:
- Przerwania programowe
- 26-bitowa magistrala adresowa
- Przetwarzanie danych jest powolne
- Obsługuje operacje ładowania bajtów, słów i wielowyrazowych
Wersja 2:
- 26-bitowa magistrala adresowa
- Automatyczne instrukcje dotyczące synchronizacji wątków
- Obsługa koprocesorów
Wersja 3:
- Adresowanie 32-bitowe
- Obsługa wielu danych (np. 32 bity = 32 * 32 = 64).
- Szybszy niż ARM w wersji 1 i 2
Wersja 4:
- 32-bitowa przestrzeń adresowa
- Obsługuje wariant T: 16-bitowy zestaw instrukcji THUMB
- Obsługuje wariant M: długie mnożenie oznacza wynik 64-bitowy
Wersja 5:
- Ulepszone współdziałanie ARM THUMB
- Obsługuje instrukcje CCL
- Obsługuje wariant E: ulepszony zestaw instrukcji DSP
- Obsługuje wariant S: przyspieszenie wykonywania kodu bajtowego Java
Wersja 6:
- Ulepszony system pamięci
- Obsługuje jedną instrukcję i wiele danych
Nomenklatura ARM:
Istnieją różne wersje ARM, takie jak ARMTDMI, ARM10XE, znaczenie TDMI i XE podano poniżej:
ARM {X} {Y} {Z} {T} {D} {M} {I} {E} {J} {F} {S}
- X - Rodzina
- Y - Zarządzanie pamięcią
- Z - pamięć podręczna
- T - 16-bitowy dekoder THUMB
- D - JTAG Debug
- M - szybki mnożnik
- I - wbudowana makrokomórka ICE
- E - Rozszerzona instrukcja
- J - Jazelle (Java)
- F - jednostka wektorów zmiennoprzecinkowych
- S - Wersja z możliwością syntezy
Architektura ARM:
ARM to architektura komputera redukująca magazyn obciążenia, co oznacza, że rdzeń nie może bezpośrednio współpracować z pamięcią. Wszystkie operacje na danych muszą być wykonywane przez rejestry z informacją znajdującą się w pamięci. Wykonywanie operacji na danych i zapisywanie wartości z powrotem do pamięci. ARM składa się z 37 zestawów rejestrów, 31 to rejestry ogólnego przeznaczenia, a 6 to rejestry stanu. ARM używa siedmiu trybów przetwarzania, które są używane do uruchamiania zadania użytkownika.
- Tryb użytkownika
- Tryb FIQ
- Tryb IRQ
- Tryb SVC
- Tryb NIEZDEFINIOWANY
- Tryb ABORT
- Tryb THUMB
Tryb użytkownika to normalny tryb, który ma najmniejszą liczbę rejestrów. Nie ma SPSR i ma ograniczony dostęp do CPSR. FIQ i IRQ to dwa tryby procesora spowodowane przerwaniami. FIQ przetwarza przerwanie, a IRQ jest oczernianym przerwaniem. Tryb FIQ ma dodatkowe pięć rejestrów bankowych, aby zapewnić większą elastyczność i wysoką wydajność podczas obsługi krytycznych przerwań. Tryb nadzorcy to tryb przerwania programowego procesora w celu uruchomienia lub zresetowania. Tryb niezdefiniowany przechwytuje niedozwolone instrukcje. Rdzeń ARM składa się z 32-bitowej magistrali danych i szybszego przepływu danych. W trybie THUMB 32-bitowe dane dzielone są na 16-bitowe i zwiększają prędkość przetwarzania.
Niektóre rejestry są zarezerwowane w każdym trybie do określonego użytku przez rdzeń. Zarezerwowane rejestry to
- SP (wskaźnik stosu).
- LR (rejestr linków).
- PC (licznik programów).
- CPSR (rejestr aktualnego statusu programu).
- SPSR (zapisany rejestr statusu programu).
Zarezerwowane rejestry są używane do określonych funkcji. SPSR i CPSR zawierają bity kontroli stanu o określonych właściwościach. Te właściwości definiują tryb pracy, flagę stanu ALU, flagi włączenia lub wyłączenia przerwania. Rdzeń ARM działa w dwóch stanach 32-bitowych lub w stanie THUMBS.
Rejestry wyboru trybu ARM
POMIAR TEMPERATURY NA PODSTAWIE RAMIENIA:
Temperatura jest najważniejszym parametrem w zastosowaniach przemysłowych. Dokładność pomiaru i kontroli jest bardzo ważna. Więcej transformatorów przemysłowych jest uszkodzonych przez wysokie napięcie i przeciążenie oraz wysoką temperaturę. Dokładność mierzonej i kontrolowanej temperatury jest bardzo wymagająca. Projekt ten ma na celu połączenie czujnika temperatury z mikrokontrolerem opartym na architekturze ARM.
Przemysłowy regulator temperatury
Procedura robocza:
LPC2148 to 16/32 bitowy procesor ARM7 . Czujnik temperatury LM35 jest czujnikiem analogowym, podłączonym do kanału analogowego mikrokontrolera LPC2148. Zniesławione wartości temperatury są wstępnie zaprogramowane w mikrokontrolerze. Graficzny wyświetlacz LCD jest podłączony do pinów wyjściowych mikrokontrolera. Czujnik temperatury monitoruje temperaturę co sekundę. Gdy temperatura wzrośnie z powodu przeciążenia, czujnik wysyła sygnał analogowy do mikrokontrolera. Mikrokontroler wysyła alerty poprzez brzęczyk i wyświetlacz LCD. Wyświetlacz LCD wyświetla temperaturę na ekranie. Ta aplikacja jest używana w przemyśle ze względów bezpieczeństwa.
Schemat blokowy ARM7 i funkcje:
Schemat blokowy ARM7
Cechy ARM7:
- ARM7 to magistrala 16/31 - bitowa
- Statyczny Ram ma 40 kb
- Programowalna pamięć flash na chipie to 512kb
- Jest to szybki kontroler o pracy 60 MHz
- Dwa 10-bitowe konwertery ADC zapewniają łącznie 14 wejść analogowych
- Jeden 10-bitowy przetwornik C / A
- Dwa 32-bitowe timery / liczniki
- 4- CCM (modulacja porównania przechwytywania), 6-PWM, zegar sterujący
- Jeden RTC, 9 przerwań
- Jeden protokół I2C, protokoły SPI, protokół SSP
- Dwa protokoły komunikacji szeregowej UART
PODANIE:
- Kontrola przemysłowa
- Systemy medyczne
- Brama komunikacyjna
- Wbudowany miękki modem
- Zastosowania ogólnego przeznaczenia
- Kontrola dostępu
- Punkt skali
Kredyt zdjęciowy:
- Ogólny schemat układu ARM autorstwa superbotyków
- Rejestry wyboru trybu ARM wg pantechsolutions