各品牌ARM SoC技術(shù)比較分析

　　Philips的LPC2214

　　它的CPU核心是16/32-bit ARM7TDMI-S，S是“可合成”(synthesizable)的意思，可讓SoC設(shè)計(jì)業(yè)者能將ARM7TDMI核心快速地和靈活地與其它IP合成。LPC2214的主要特性如下：

　　內(nèi)建有256 Kbytes的FLASH、16 Kbytes的SRAM，工作速率60 MHz。128-bit的“內(nèi)存加速模塊”(memory accelerator module;MAM)，能使CPU快速攫取到(prefetch)下一個(gè)ARM指令，因此，執(zhí)行速率可以達(dá)到60 MHz。

　　透過(guò)芯片內(nèi)的開機(jī)加載軟件(boot loader)，可以達(dá)到“系統(tǒng)內(nèi)編程”(In-System Programming;ISP)和“應(yīng)用中編程” (In-Application Programming;IAP)的功能。

　　所謂”系統(tǒng)內(nèi)編程”是指利用JTAG和軟件，可以在很短的時(shí)間內(nèi)(約30秒~40秒)，將使用者系統(tǒng)程序?qū)懭隖LASH中，或清除FLASH的所有內(nèi)容;在這過(guò)程中，并不需要從主機(jī)板中將處理器或FLASH拆除，因此可以節(jié)省成本和時(shí)間。這有利于產(chǎn)品的開發(fā);或能讓技術(shù)人員到客戶端更新軟件或參數(shù)，且不需要拆機(jī)殼大翻修。目前大多數(shù)的MCU、SoC、DSP、FPGA/CPLD都有提供類似的工具和功能。

　　所謂“應(yīng)用中編程”是指利用兩組FLASH，可以在遠(yuǎn)程將韌體版本升級(jí)。當(dāng)將第一組FLASH的程序代碼被清除或被重新寫入時(shí)，處理器使用第二組FLASH的程序代碼來(lái)執(zhí)行。當(dāng)?shù)谝唤MFLASH的寫入作業(yè)完成之后，系統(tǒng)可以馬上切換去執(zhí)行第一組FLASH里面的程序代碼。這個(gè)功能對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備而言，是很重要的，因?yàn)楫?dāng)韌體版本升級(jí)時(shí)，這些設(shè)備的操作系統(tǒng)是不能停止的。

　　支持EmbeddedICE-RT和Embedded Trace接口，透過(guò)RealMonitor軟件可以進(jìn)行實(shí)時(shí)除錯(cuò)。

　　8個(gè)通道的10-bit ADC，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于2.44μs。

　　2個(gè)32-bit定時(shí)器(4個(gè)采集信道和4個(gè)比較信道)，1個(gè)PWM單元(6個(gè)輸出)、1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)脈產(chǎn)生器(real time clock)、1個(gè)看門狗定時(shí)器。

　　多種序列接口，這包含：2個(gè)UART、1個(gè)快速I2C(400 Kbps)、2個(gè)SPI。

　　1個(gè)向量式中斷控制器(可設(shè)定中斷的優(yōu)先級(jí)和中斷向量的地址)。

　　可設(shè)定的外部?jī)?nèi)存接口，最多可設(shè)定4個(gè)內(nèi)存排組(bank)，每排最長(zhǎng)16M-bit和8/16/32-bit的數(shù)據(jù)寬度(因此，支持的最大內(nèi)存空間是64 MBytes)。

　　最多112個(gè)GPIO腳位(5V)。9個(gè)外部中斷腳位(邊緣或水平觸發(fā))。

　　內(nèi)建有PLL，支持的最大CPU時(shí)脈為60 MHz。

　　內(nèi)建有石英振蕩器，工作頻率范圍是1 MHz~30 MHz。

　　兩種低功率模式：閑置(Idle)和功率下降(Power-down)。

　　透過(guò)外部中斷，可以將處于“功率下降模式”的處理器喚醒。

　　為了使功率的利用能夠達(dá)到最佳化，可以開啟(enable)或關(guān)閉(disable)個(gè)別的周邊功能。

　　LPC2214也和TMS470一樣有支持ADC的功能，因此，它們都很適合用來(lái)開發(fā)數(shù)據(jù)采集用途的裝置，例如：條形碼掃描機(jī)等。不過(guò)，TMS470的MibADC可以支持16個(gè)通道，但LPC2214只支持8個(gè)通道。

　　其實(shí)，LPC2214的PWM的運(yùn)作原理和定時(shí)器一樣。定時(shí)器是依照7個(gè)比較緩存器(match register)來(lái)計(jì)算外圍裝置的時(shí)脈周期數(shù)目，并產(chǎn)生中斷;或當(dāng)定時(shí)器的計(jì)數(shù)數(shù)目達(dá)到特定值時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)去執(zhí)行指定的工作。因?yàn)樗軌蚍謩e控制上升緣和下降緣的位置，所以應(yīng)用較廣。例如：多相(multi-phase)馬達(dá)的控制通常需要3個(gè)不重迭的(non-overlapped)PWM輸出，分別控制3個(gè)脈沖寬度和位置。7個(gè)比較緩存器能夠提供最多6個(gè)單邊(single edge)控制的，或3個(gè)雙邊(double edge)控制的PWM輸出脈沖。

　　LPC2214的內(nèi)存映像(圖4)是固定的，在重新映像時(shí)，不需要再設(shè)計(jì)其它復(fù)雜的程序代碼，以便在不同的地址區(qū)塊執(zhí)行。其中，CPU中斷向量可以被重新映像，好讓中斷向量能儲(chǔ)存于芯片內(nèi)的FLASH中(默認(rèn)值為0x00000000)，或儲(chǔ)存于芯片內(nèi)的SRAM中。藉由設(shè)定MEMMAP緩存器的值，就可以進(jìn)行重新映射，重新映射完成后，開機(jī)碼區(qū)塊(boot block)將被搬移(relocate)至芯片內(nèi)存儲(chǔ)器映像的最上方。

　　LPC2000系列的SoC都具有下列三種工作模式或開機(jī)狀態(tài)：

　　開機(jī)加載模式：被硬件重置啟動(dòng)，之后，開機(jī)加載程序會(huì)被執(zhí)行。開機(jī)碼區(qū)塊里的中斷向量會(huì)被映像至內(nèi)存映像(FLASH)的最下方，以便于在開機(jī)加載過(guò)程，能夠處理例外和中斷請(qǐng)求。

　　使用者FLASH模式：當(dāng)開機(jī)加載程序發(fā)現(xiàn)FLASH里有使用者程序存在時(shí)，而且開機(jī)加載程序不需要再執(zhí)行時(shí)(沒有被強(qiáng)制執(zhí)行)，就進(jìn)入此模式。(這很像PC的BIOS開機(jī)過(guò)程，若一直按F1或DEL鍵，就會(huì)進(jìn)入BIOS模式;若不按此鍵，則操作系統(tǒng)會(huì)正常運(yùn)作。)在此模式中，中斷向量不會(huì)被映射，仍然位于FLASH的最下方。

　　使用者RAM模式：被使用者程序啟動(dòng)。中斷向量被重新映射至SRAM的最下方。