Atmel集成網(wǎng)絡(luò) USB CAN的ARM7處理器
Atmel 已經(jīng)率先推出業(yè)界首兩款基于 ARM7 的閃存微控制器 (Flash MCU)，兩者都具有嵌入式10/100以太網(wǎng) (Ethernet) MAC、控制器局域網(wǎng) (CAN)、全速 (12Mbps) USB 2.0 以及一個高速 AES/3DES 加密引擎 (encryption engine)。AT91SAM7X128 和 AT91SAM7X256 乃針對廣泛的網(wǎng)絡(luò)化實時嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計，具備一個10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、兩個串行外圍接口 (SPI)、同步串行接口 (SSC)、雙線接口 (TWI)、3個通用異步收發(fā)器 (UART)、一個8 級別優(yōu)先中斷控制器 (priority interrupt controller) 和眾多的監(jiān)管功能。這兩款新型的50 MIPS MCU 擁有 32Kb 或 64kb 的靜態(tài)存儲器 SRAM 以及 128Kb 或 256kb 的 25ns閃存，后者支持實時控制系統(tǒng)所需的固定性 (deterministic) 處理能力。
外設(shè)DMA控制器確保4 Mbps 以上的數(shù)據(jù)傳輸速率和 80 Mbps 的 數(shù)據(jù)流加密
這兩款MCU 以一個外設(shè)DMA控制器 (PDC) 將各個 SAM7X 外設(shè)直接與片上存儲器連接起來，這樣不需任何處理器的操作就可實現(xiàn)高吞吐量的數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)的 ARM 處理器需要中央處理器 (CPU) 以每次1字節(jié)的速度傳輸數(shù)據(jù)，僅僅 2Mbps 的傳輸速率就需占用55%的處理資源；而 4Mbps 的速率更需占據(jù)所有的處理資源，因此無法實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。相反，SAM7X 在 4Mbps 的速率時僅需消耗其2% 的周期，而在 10Mbps 的速率時也只需消耗4%的周期。
憑借在硬件中進行數(shù)據(jù)流加密／解密和 DMA的 協(xié)助，SAM7X 可提供 80 Mbps 的高級加密標(biāo)準(zhǔn) (AES) 的加密速度，比軟件加密要快20倍。
由于全速 USB2.0 的數(shù)據(jù)傳輸速率為 12Mbps；CAN速率為 1Mbps，以太網(wǎng)速率為 100Mbps；而SAM7 串行外圍接口和通用同步異步收發(fā)器 (USART) 外圍設(shè)備的速率可達到 25Mbps，因此必須采用 DMA 和硬件加密以實現(xiàn)安全的高速數(shù)據(jù)傳輸。
SAM7X 處理器設(shè)有嵌入式 AES 和 三重 DES 加密引擎，配合外圍 DMA 控制器便可以針對 AES 以 80Mbps 的速率對數(shù)據(jù)進行加密／解密；或者可針對 DES 和 三重 DES 分別以 32.8Mbps 和 20Mbps 的速率實現(xiàn)加密／解密。
盡管 ARM MCU 具有適用于嵌入式設(shè)計的卓越性能特征，但它們極少被用以控制應(yīng)用，這是因為它們?yōu)樘嵘阅芩捎玫拇a遮蔽 (code shadowing) 使其無法精確預(yù)測任何突發(fā)事件的準(zhǔn)確時鐘周期。Atmel 則為 ARM7 核心提供了固定性處理能力，通過添加25ns 非易失性閃存 (128kb 或 256Kb)，允許處理器直接從閃存讀取指令，而不會影響性能，因此無需代碼遮蔽，并提供了可預(yù)測的指令執(zhí)行。
實時的應(yīng)用一般會進行密集的中斷處理，并且需要監(jiān)管功能來確?？煽康男阅?。常規(guī)的 ARM7 架構(gòu)只有兩個中斷，僅其中之一可用于非緊急狀況的中斷。這兩個中斷均沒有8位或16位設(shè)備中常見的監(jiān)管功能。SAM7X 處理器卻擁有整套的實時外設(shè)和監(jiān)管功能，其中包括一個8級別優(yōu)先中斷控制器、節(jié)電監(jiān)測、上電復(fù)位 (power-on-reset)、單電源電壓、監(jiān)視定時器、實時時鐘以及 RC 振蕩器。Atmel 是唯一提供具有這種實時外設(shè)套件的 ARM 處理器供應(yīng)商。
IAR、Green Hills 以及 Keil等公司皆提供支持 Atmel SAM7X MCU 的編譯器、連接器以及除錯器。Atmel 提供轉(zhuǎn)銷價為 250 美元的 AT91SAM7X-EK 評估套件。
CMX、Micrium 和 FreeRTOS.org 為 SAM7X 處理器提供實時操作系統(tǒng) (RTOS)。現(xiàn)在可用的 TCP/IP 堆棧包括uIP/lwIP (開放源碼)、Micrium uC/TCP-IP (免專利權(quán)使用費) 以及 CMX MicroNet (免專利權(quán)使用費)。
AT91SAM7X128 采用 100引線 LQFP 綠色封裝，10,000顆批量的單價為7.20美元。AT91SAM7X256 采用 100線 LQFP 綠色封裝，10,000顆批量的單價為8.65美元。
外設(shè)DMA控制器確保4 Mbps 以上的數(shù)據(jù)傳輸速率和 80 Mbps 的 數(shù)據(jù)流加密
這兩款MCU 以一個外設(shè)DMA控制器 (PDC) 將各個 SAM7X 外設(shè)直接與片上存儲器連接起來，這樣不需任何處理器的操作就可實現(xiàn)高吞吐量的數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)的 ARM 處理器需要中央處理器 (CPU) 以每次1字節(jié)的速度傳輸數(shù)據(jù)，僅僅 2Mbps 的傳輸速率就需占用55%的處理資源；而 4Mbps 的速率更需占據(jù)所有的處理資源，因此無法實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。相反，SAM7X 在 4Mbps 的速率時僅需消耗其2% 的周期，而在 10Mbps 的速率時也只需消耗4%的周期。
憑借在硬件中進行數(shù)據(jù)流加密／解密和 DMA的 協(xié)助，SAM7X 可提供 80 Mbps 的高級加密標(biāo)準(zhǔn) (AES) 的加密速度，比軟件加密要快20倍。
由于全速 USB2.0 的數(shù)據(jù)傳輸速率為 12Mbps；CAN速率為 1Mbps，以太網(wǎng)速率為 100Mbps；而SAM7 串行外圍接口和通用同步異步收發(fā)器 (USART) 外圍設(shè)備的速率可達到 25Mbps，因此必須采用 DMA 和硬件加密以實現(xiàn)安全的高速數(shù)據(jù)傳輸。
SAM7X 處理器設(shè)有嵌入式 AES 和 三重 DES 加密引擎，配合外圍 DMA 控制器便可以針對 AES 以 80Mbps 的速率對數(shù)據(jù)進行加密／解密；或者可針對 DES 和 三重 DES 分別以 32.8Mbps 和 20Mbps 的速率實現(xiàn)加密／解密。
盡管 ARM MCU 具有適用于嵌入式設(shè)計的卓越性能特征，但它們極少被用以控制應(yīng)用，這是因為它們?yōu)樘嵘阅芩捎玫拇a遮蔽 (code shadowing) 使其無法精確預(yù)測任何突發(fā)事件的準(zhǔn)確時鐘周期。Atmel 則為 ARM7 核心提供了固定性處理能力，通過添加25ns 非易失性閃存 (128kb 或 256Kb)，允許處理器直接從閃存讀取指令，而不會影響性能，因此無需代碼遮蔽，并提供了可預(yù)測的指令執(zhí)行。
實時的應(yīng)用一般會進行密集的中斷處理，并且需要監(jiān)管功能來確?？煽康男阅?。常規(guī)的 ARM7 架構(gòu)只有兩個中斷，僅其中之一可用于非緊急狀況的中斷。這兩個中斷均沒有8位或16位設(shè)備中常見的監(jiān)管功能。SAM7X 處理器卻擁有整套的實時外設(shè)和監(jiān)管功能，其中包括一個8級別優(yōu)先中斷控制器、節(jié)電監(jiān)測、上電復(fù)位 (power-on-reset)、單電源電壓、監(jiān)視定時器、實時時鐘以及 RC 振蕩器。Atmel 是唯一提供具有這種實時外設(shè)套件的 ARM 處理器供應(yīng)商。
IAR、Green Hills 以及 Keil等公司皆提供支持 Atmel SAM7X MCU 的編譯器、連接器以及除錯器。Atmel 提供轉(zhuǎn)銷價為 250 美元的 AT91SAM7X-EK 評估套件。
CMX、Micrium 和 FreeRTOS.org 為 SAM7X 處理器提供實時操作系統(tǒng) (RTOS)。現(xiàn)在可用的 TCP/IP 堆棧包括uIP/lwIP (開放源碼)、Micrium uC/TCP-IP (免專利權(quán)使用費) 以及 CMX MicroNet (免專利權(quán)使用費)。
AT91SAM7X128 采用 100引線 LQFP 綠色封裝，10,000顆批量的單價為7.20美元。AT91SAM7X256 采用 100線 LQFP 綠色封裝，10,000顆批量的單價為8.65美元。
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