ARM簡介及應(yīng)用

ARM開發(fā)板，即以英國ARM(Advanced RISC Machines)公司的內(nèi)核芯片作為CPU，同時附加其他外圍功能的嵌入式開發(fā)板，用以評估內(nèi)核芯片的功能和研發(fā)各科技類企業(yè)的產(chǎn)品 。ARM開發(fā)板根據(jù)ARM內(nèi)核可以分為ARM7、ARM9、ARM11、 Cortex-M系列、Cortex-R系列、Cortex-A系列。其中Cortex-M系列又可分為Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M3、Cortex-M4;Cortex-R系列分為Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7;Cortex-A系列分為Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A15、Cortex-A50等，同樣也就有了對應(yīng)內(nèi)核的Cortex-M0開發(fā)板、Cortex-A5開發(fā)板、Cortex-A8開發(fā)板、Cortex-A9開發(fā)板、Cortex-R4開發(fā)板等等。由于ARM公司只對外提供ARM內(nèi)核，各大廠商在授權(quán)付費使用ARM內(nèi)核的基礎(chǔ)上研發(fā)生產(chǎn)各自的芯片，形成了嵌入式ARM CPU的大家庭，提供這些內(nèi)核芯片的廠商有Atmel、TI、飛思卡爾、NXP、ST、和三星等。
ARM開發(fā)板在CPU的基礎(chǔ)上增加外設(shè)后具備許多功能接口，如擴展了TFT-LCD、LVDS接口、觸摸屏、VGA、矩陣鍵盤、外部總線接口、CAN、SPI、PWM、高速USB HOST\Device、SD卡、RS232\RS485串口，音頻、MIC等常用接口，國內(nèi)領(lǐng)先的嵌入式方案廠商往往有多個內(nèi)核平臺的ARM開發(fā)板使各科技類企業(yè)的研發(fā)工程師可以方便的測試ARM開發(fā)板和研發(fā)公司的產(chǎn)品，通過開發(fā)板內(nèi)的資料文檔可快速開發(fā)公司產(chǎn)品，縮短研發(fā)周期。

基于ARM核的ADμC7024在醫(yī)療電子中的應(yīng)用隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高，極大地推動了醫(yī)療電子設(shè)備的發(fā)展，當今醫(yī)療電子設(shè)備的發(fā)展趨勢是高精度、實時性、低功耗和小尺寸，作為醫(yī)療電子設(shè)備中核心地位的MCU(微處理器)也隨著這一發(fā)展趨勢向前不斷衍變著。由早期的8位MCU發(fā)展到32位RISC(精簡指令集計算機)MCU。美國ADI公司根據(jù)市場的需要最新推出了一款基于ARM(高級精簡指令集計算機)核的微處理器ADμC7024便是32位RISC MCU的杰出代表。ADμC7024卓越的處理能力、集成眾多片上外圍器件和芯片低功耗的特點，完全勝任醫(yī)療電子設(shè)備的需求及未來的發(fā)展目標。本文以ADμC7024在醫(yī)療電子中監(jiān)護產(chǎn)品脈搏血氧計的應(yīng)用為例，重點介紹其在醫(yī)療電子行業(yè)中的實際用途。ARM內(nèi)核特點英國ARM公司是嵌入式RISC處理器的IP(知識產(chǎn)權(quán))供應(yīng)商，它為ARM架構(gòu)處理器提供ARM處理器內(nèi)核(如ARM7TDMI、ARM9TDMI及ARM10TDMI等)。由各半導體公司在上述處理器內(nèi)核基礎(chǔ)上進行再設(shè)計，嵌入各種外圍和處理部件，形成各種MCU。基于ARM內(nèi)核的芯片在嵌入式處理器市場上占據(jù)75%的份額。ARM作為嵌入式系統(tǒng)的處理器，具有低電壓，低功耗和高集成度等特點，并具有開放性和可擴充性。事實上，ARM內(nèi)核已成為嵌入式系統(tǒng)首選的處理器內(nèi)核。而對于醫(yī)療電子設(shè)備而言，并不需要圖像處理等方面更高的要求，因此，ARM7TDMI內(nèi)核以0.9MIPS(百萬條指令每秒)/MHz的高效處理能力足以滿足應(yīng)用需要。ARM7TDMI內(nèi)核是ARM核系列中32位通用內(nèi)核中的一個產(chǎn)品，它采用三級流水線結(jié)構(gòu)，指令的執(zhí)行分成取指、譯值和執(zhí)行3個階段。運算器能夠?qū)崿F(xiàn)32位整數(shù)運算。內(nèi)核不但能夠執(zhí)行32位高效ARM指令，同時還支持簡潔的16位Thumb指令集以提高代碼密度。

ARM7TDMI名稱的含義為：a)ARM7：ARM系列具有32位運算能力的內(nèi)核，它采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)長度可以是8位，16位和32位，而指令長度是32位。b)T：內(nèi)含16位壓縮指令集Thumb，由于32位RISC型處理器的指令代碼利用率較低，ARM為了彌補不足，在新型ARM架構(gòu)(V4T版以上，成熟架構(gòu)由V3版發(fā)展到V6版)定義了16位的Thumb指令集，Thumb指令集比通常的8位和16位CISC/RISC處理器具有更好的代碼密度，而芯片面積只增加6%，可使程序存儲器更小。c)D：支持片內(nèi)調(diào)試，該內(nèi)核包含用于調(diào)試的硬件結(jié)構(gòu)，可使CPU進入調(diào)試模塊，可以方便地進行斷點觀察點設(shè)置、單步調(diào)試和多步調(diào)試d)M：采用增強型乘法器。AARM7TDMI指令集包含2個32位×32位的乘法指令和2個乘法累加MAC指令，該結(jié)構(gòu)使得指令的執(zhí)行比其他類型的ARM7內(nèi)核減小了許多機器周期。e)I：內(nèi)含嵌入式ICE宏單元，ARM架構(gòu)的處理器芯片都嵌入了Embedded ICE-RT邏輯塊，便于通過JTAG接口來仿真調(diào)試RAM架構(gòu)芯片。