部门介绍

介绍

ARM控股公司是一家无晶圆厂半导体公司，开发处理器、片上系统、软件等。ARM成立于1990年，作为高级RISC机器，RISC是其处理器中实现的主要CPU设计策略。

ARM是基于RISC的微处理器解决方案和其他半导体IP的世界领先供应商，迄今已出货超过850亿基于ARM的芯片。

与英特尔、飞思卡尔、日立等其他微处理器公司一样，ARM不生产处理器或其他半导体设备，而是将半导体核心作为知识产权(IP)授权给其他半导体公司，如ATMEL、飞利浦(现在的NXP)、三星等。ARM的重要IP包括其低功耗、低成本、高效的RISC微处理器、芯片上系统和其他外围设备。

除了处理器和IP核，ARM还提供了全面的软件开发工具，如Keil和DS-5，用于开发基于ARM微控制器和芯片上系统的完整系统。

今天，ARM处理器几乎可以在任何领域找到，比如手持设备、消费电子、机器人、自动化等。从ARM IP开发的处理器被用于嵌入式系统，如智能电视、智能手表、智能手机、平板电脑等。

手臂的特点

ARM处理器是基于简化指令集计算(RISC)架构的。但根据嵌入式系统的需求，对RISC体系结构做了一些修改。

ARM处理器遵循Load和Store类型的架构，数据处理只在寄存器的内容上执行，而不是直接在内存上执行。在寄存器上进行数据处理的指令不同于访问内存的指令。

ARM的指令集是统一的，长度是固定的。32位ARM处理器有两个指令集:通用32位ARM指令集和16位Thumb指令集。

ARM支持多级流水线来加速指令流。在一个简单的三阶段管道中，指令遵循三个阶段:获取、解码和执行。

这里列出了ARM的一些通用特性。

• ARM处理器具有良好的执行速度与功耗比。
• 它们的时钟频率范围很广，从1MHz到几GHz。
• 它们支持使用ARM的Java Jazelle DBX直接执行Java字节码。
• ARM处理器内置在硬件中用于调试。
• 支持DSP操作的增强指令。

ARM处理器家族

ARM有几个处理器，它们根据实现它们的处理器核心被分成若干类。ARM处理器的架构随着每个家族的发展而不断发展。一些著名的ARM处理器家族是ARM7, ARM9, ARM10和ARM11。下表显示了一些常见的ARM家族及其架构。

手臂的家庭	体系结构
ARM7TDMI	ARMv4T
ARM9E	ARMv5TE
ARM11	ARMv6
Cortex-M	ARMv7-M
Cortex-R	ARMv7R
Cortex-A(32位)	ARMv7-A
Cortex-A(64位)	ARMv8-A

ARM遵循下图中所示的命名法来描述处理器实现。手臂命名法

“ARM”后面的字母或单词用来表示处理器的特性。

• x -族或系列
• y -内存管理/保护单元
• z -缓存
• T - 16位拇指解码器
• JTAG调试器
• M -快速乘法器
• 嵌入式在线仿真器(ICE)宏单元
• E - DSP增强指令(假设TDMI)
• J - Jazelle(用于加速JAVA执行)
• 向量浮点单位
• S -合成版本

特性说明

T -Thumb指令集

ARM处理器支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。原始的32位ARM指令由32位操作码组成，结果是一个4字节的二进制模式。16位拇指指令由16位操作码或2字节二进制模式组成，以提高代码密度。

D - JTAGDebug

JTAG是ARM用来在处理器和测试设备之间传输调试信息的串行协议。

M -快米ultiplier

旧的ARM处理器使用一个小而简单的乘法器单元。这个乘数单元需要更多的时钟周期来完成一次乘法。随着快速乘法器单元的引入，乘法所需的时钟周期显著减少，现代ARM处理器能够在单个周期内计算32位产品。

I -嵌入式我CE宏单元

ARM处理器有片上调试硬件，允许处理器设置断点和观察点。

E -E加强指导

ARM处理器使用这种模式将支持扩展的DSP指令集，用于高性能DSP应用。有了这些扩展的DSP指令，ARM处理器的DSP性能可以在没有高时钟频率的情况下提高。

J -Jazelle

带有Jazelle技术的ARM处理器可以用于Java字节码的加速执行。Jazelle DBX或直接字节码执行用于移动电话和其他消费设备，在不影响内存或电池的情况下实现高性能Java执行。

F -向量Floating-point单位

ARM处理器中的浮点架构提供浮点算术运算的执行。ARM处理器中的浮点架构提供的动态范围和精度在工业和汽车领域的许多实时应用中得到了应用。

S -年代ynthesizable

ARM处理器核心的源代码是可用的。这个软件核心可以被编译成EDA工具很容易理解的格式。使用处理器源代码，可以修改ARM处理器的架构。

ARM7处理器家族中的一个例子是基于LPC2148处理器的ARM7TDMI-S架构。

ARM处理器

ARM处理器可分为ARM经典处理器、ARM嵌入式处理器和ARM应用处理器。

ARM经典处理器包括ARM7、ARM9和ARM11系列，ARM7TMDI仍然是最高的32位处理器。基于ARM7的处理器仍然在许多小型和简单的32位设备中使用。

虽然ARM7或其他经典的ARM处理器可以用于小规模的嵌入式系统，但较新的嵌入式系统是使用先进的ARM嵌入式处理器或Cortex-M处理器和Cortex-R处理器构建的。

ARM Cortex-M处理器具有微控制器配置文件，而Cortex-R处理器具有实时配置文件。

ARM Cortex-M处理器是一种高效节能、易于实现的处理器，主要用于高级嵌入式应用。ARM Cortex-M处理器又细分为Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M3、Cortex-M4和Cortex-M7等多个处理器核心。

ARM Cortex-R系列处理器为实时嵌入式系统提供了解决方案。它们提供高可靠性、高容错性和实时响应。Cortex-R系列处理器用于需要高性能和时间期限很重要的系统。

Cortex-R系列包括Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7和Cortex-R8等处理器核心。

ARM Cortex-A系列处理器是ARM公司性能最高的处理器。它们被用于强大的移动设备，引人注目的技术产品，如网络设备，家用电器，自动化系统，汽车和其他嵌入式系统。

Cortex-A处理器又分为高性能、高效率和超高效率型。每个子部门都有几种类型的处理器核心。

从哪里开始呢?

许多嵌入式系统开发人员建议LPC214X系列是开始基于ARM的应用程序开发的最佳处理器。在本系列教程中，我们将讨论LPC2148处理器。

它是一个基于ARM7的处理器，具有ARM7TDMI-S处理器核心。它基于ARMv4架构，与以前的架构相比，它的重大变化是引入了16位Thumb指令。

LPC2148处理器的开发板和开发工具链(软件)很容易获得。

Keil是ARM处理器的软件开发环境。它包括完整的开发工具链，如集成开发环境(IDE)、编译器、调试器和模拟器。