《電子技術(shù)應(yīng)用》
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ARM7和ARM9雙核平臺的技術(shù)分析
摘要: 目前嵌入式系統(tǒng)教學平臺市場上的主導產(chǎn)品都是基于ARM7或ARM9架構(gòu)的,一般都認為ARM7屬于低端產(chǎn)品、 ARM9屬于高端產(chǎn)品,也出現(xiàn)了所謂的“ARM7&ARM9覆蓋高端&低端的教學平臺”。宣傳“兩套 CPU 子板都是可以自由插拔,一套實驗系統(tǒng)變化為兩套, ARM7 的實驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)基礎(chǔ)的 ARM 嵌入式教學,主要包括指令實驗,基礎(chǔ)接口實驗, UCOS-II 操作系統(tǒng)實驗和 uCLinux 操作系統(tǒng)實驗; ARM9 的實驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)高端的 ARM 嵌入式教學,主要包括擴展接口實驗, Linux 操作系統(tǒng)實驗和 WinCE 操作系統(tǒng)實驗?!?
Abstract:
Key words :

 

         目前嵌入式系統(tǒng)教學平臺市場上的主導產(chǎn)品都是基于ARM7或ARM9架構(gòu)的,一般都認為ARM7屬于低端產(chǎn)品、 ARM9屬于高端產(chǎn)品,也出現(xiàn)了所謂的“ARM7&ARM9覆蓋高端&低端的教學平臺”。宣傳“兩套 CPU 子板都是可以自由插拔,一套實驗系統(tǒng)變化為兩套, ARM7 的實驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)基礎(chǔ)的 ARM 嵌入式教學,主要包括指令實驗,基礎(chǔ)接口實驗, UCOS-II 操作系統(tǒng)實驗和 uCLinux 操作系統(tǒng)實驗; ARM9 的實驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)高端的 ARM 嵌入式教學,主要包括擴展接口實驗, Linux 操作系統(tǒng)實驗和 WinCE 操作系統(tǒng)實驗。”

        這種觀點有誤導用戶的嫌疑。因為ARM9和ARM7同屬于ARMv41,是屬于中低端系列的ARM微處理器。目前市場上真正高端的ARM架構(gòu)處理器是與ARMV5TE體系兼容的Intel XScale,如PXA255和PXA270。

        從嵌入式系統(tǒng)教學平臺的發(fā)展來看,未來會形成兩個發(fā)展方向。即一方面向高端的XScale系列發(fā)展,主要面向計算機、軟件等專業(yè),這一類高端平臺具有強大的計算能力和多媒體功能,教學內(nèi)容側(cè)重于操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序和軟件應(yīng)用,培養(yǎng)消費電子、手持設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)、手機游戲等領(lǐng)域的嵌入式軟件人才;另一方面就是ARM7/ARM9系列的中低端教學平臺,主要面向電子工程、自動化、儀器儀表等專業(yè),這類平臺具有豐富的接口和功能,教學內(nèi)容側(cè)重于微處理器接口設(shè)計、驅(qū)動開發(fā)和系統(tǒng)應(yīng)用,培養(yǎng)工業(yè)自動化、測控、智能儀表等應(yīng)用領(lǐng)域的嵌入式技術(shù)人才。

        宣稱采用兩種CPU子板的方式,實現(xiàn)ARM7&ARM9的功能,是完全沒有必要的,而且增加了用戶的成本的維護的復(fù)雜性,其原因如下:

     1、從ARM體系結(jié)構(gòu)的教學內(nèi)容上看,ARM9的指令集完全兼容ARM7,教學上沒有任何區(qū)別。所以ARM指令實驗和基礎(chǔ)接口實驗不是ARM7的專利,做過ARM系統(tǒng)開發(fā)的人都很清楚,用ARM9一樣可以完成ARM7的這些教學實驗內(nèi)容;

     2、從操作系統(tǒng)的教學內(nèi)容上看,目前教學中大都采用µCOS-II或Linux。µCOS-II代碼簡單,易教易學,Linux功能強大,但對學生的基礎(chǔ)要求較高。目前市場上大多數(shù)ARM7教學平臺都支持µCOS-II或uCLinux,ARM9基本上都支持Linux和WinCE。但µCOS-II不是 ARM7的專利,在ARM9上完全可以運行。而uClinux是Linux的一個子集,無論是從開發(fā)著者的角度還是從教學的角度去理解,Linux系統(tǒng)可以完全兼容uCLinux的應(yīng)用。

       宣稱支持ARM7和ARM9的雙內(nèi)核,主要原因是因為他們的技術(shù)能力較弱,無法完成µCOS- II 在ARM9上的移植和擴展工作,所以采用ARM7來彌補µCOS-II的教學內(nèi)容。試想,如果有一款A(yù)RM9平臺,能夠運行µCOS-II、Linux、 WinCE等操作系統(tǒng),我們?yōu)槭裁催€需要ARM7來畫蛇添足呢?事實上,這樣的平臺已經(jīng)有了,一些技術(shù)實力較強的公司已經(jīng)把µCOS-II移植到了 ARM9上,如UP-NETARM2410和UP-NETARM2410S等。

      3、從硬件設(shè)計的教學內(nèi)容上看,支持ARM7和 ARM9的雙內(nèi)核的平臺,造成了硬件資源的浪費,難以發(fā)揮ARM7和ARM9各自的優(yōu)勢。比如:用s3c44b0和s3c2410處理器作為ARM7和 ARM9的內(nèi)核,s3c2410平臺支持USB host和USB client,支持真彩色TFT LCD。而主平臺為了兼容s3c44b0,不得不使用256色STN的LCD;如果要想有USB host或者client接口,不得不使用其他芯片外擴。這都會使ARM9處理器的功能受到限制,不能充分發(fā)揮ARM9處理器的性能。

      4、從產(chǎn)品的成本的服務(wù)維護上看,采用支持ARM7和ARM9的雙內(nèi)核的平臺,無疑會增加產(chǎn)品的成本,因為教學平臺最貴的芯片就是微處理器和存儲器,而從教學角度看,這部分增加的成本是沒有意義的。如果從科學角度看,這種做法又浪費資源,其性價比無不如一塊開發(fā)板。此外,采用支持ARM7和ARM9的雙內(nèi)核的平臺,降低了系統(tǒng)的可靠性,學生在實驗過程中,會經(jīng)常切換兩種內(nèi)核,其損壞的概率會大大增加,增加后續(xù)維護成本。

     由此可見,僅僅一個ARM9平臺就可以同時滿足中低端教學的需求,額外添加ARM7去滿足低端教學任務(wù),只能認為是畫蛇添足。平白增添了硬件成本,還限制了硬件平臺的擴展。

     嵌入式系統(tǒng)教學的目的應(yīng)該是為了讓學生學到一種嵌入式平臺開發(fā)和設(shè)計的方法,其變化主要體現(xiàn)在運行不同操作系統(tǒng)上,而不是硬件是否采用ARM7還是 ARM9上。教學思想應(yīng)是“授人以漁”,學生學到的是設(shè)計方法,將來不管是ARM7, ARM9,還是XScale,甚至包括MIPS、alpha、68k、powerpc等其它體系結(jié)構(gòu)的微處理器,對于一個優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)工程師來說都是一樣的。

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