Dlaczego ARM jest najpopularniejszy? Architektura ARM

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





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

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

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

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

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

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: