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在標準微控制器的世界中,ARM體系結構在32位嵌入式RISC領域有著極大的影響力。就像在8位世界中8051的廣泛應用一樣,在32位微控制器領域里ARM得到了特別的青睞,并幾乎成為了事實上的標準。
對系統(tǒng)性能需求的提高和嵌入式功能的發(fā)展是促使設計者向32位處理器轉變的一個原因;但是這種轉變最大的驅動力還是來自于8位微控制器在其進化過程中自身面臨的諸多局限和挑戰(zhàn)。
雖然8位微控制器將繼續(xù)領導標準產(chǎn)品市場,但是很多公司為了延長8位體系結構生命周期的做法,給設計工程師在開發(fā)產(chǎn)品時帶來了越來越多的困難。8/16位解決方案的供應商近十年來以驚人的速度增加芯片上的外設、提高時鐘速度并擴展架構。
這雖然提高了性能,但使設計者的工作更困難、更昂貴。設計者現(xiàn)在必須面對每個新的衍生芯片的開發(fā)工具,處理一系列不可預知的調試問題。而隨著芯片時鐘的提高,其速度超過了在線仿真器的能力,在線仿真很難再對它們進行調試。為了解決這一兩難境地,程序使用越來越多的存儲器,但是這種存儲器的增長是建立在一個十分低效的架構上面的。
價格/性能比的變化
從整個系統(tǒng)角度出發(fā),8位微控制器的傳統(tǒng)優(yōu)勢棗價格,也在衰退。夏普微電子的單片機市場經(jīng)理 Terry Thomas說:“雖然一個8位的單片機能夠處理家電的傳統(tǒng)控制功能,運行電子游戲,用于一些PDA中,但如果你想使用一些新的市場要求的附加功能,如接入因特網(wǎng),大屏幕顯示等,就必須在PCB上增加額外的芯片。”然而這些功能在32位構架的芯片上可以方便、低成本地用軟件實現(xiàn)。
甚至在芯片與芯片的之間的單價直接對比上,競爭也開始如火如荼。在最近的嵌入式系統(tǒng)會議期間,幾家公司同時展示了各種各樣的基于ARM內核的32位標準單片機。今天我們可以找到各種價格的ARM芯片。一個擁有ARM核的單片機平均價在4~5美元之間,這比先前平均8.50美元的價格有了很大的降幅。直逼傳統(tǒng)的51單片機。
各種市場力量匯聚在一起,是設計經(jīng)理們需要認真考慮一下向32位構架躍遷的時候了。通常有兩個問題是他們比較關心的:第一,是否能得到高質量的調試與開發(fā)工具;第二,如何避免選用的體系結構因為各種原因而失去強有力的工具支持。這些問題曾經(jīng)是所有面向32位體系結構的開發(fā)人員面對的重要障礙。然而隨著基于ARM內核單片機的引入,所有問題均迎刃而解。
我們現(xiàn)在可以很方便地找到很多用于ARM內核標準單片機的開發(fā)工具,而更多的開發(fā)工具將在不久之后出現(xiàn)。另一個令人放心的理由是ARM在ASIC/SoC嵌入式市場上如此高的份額,這除了意味著ARM的體系結構擁有龐大的開發(fā)人員團體外,還可以肯定第三方的開發(fā)工具商將積極跟進行業(yè)的領導者,并支持ARM。
向ARM轉移
隨著工具的發(fā)展和對ARM構架越來越多的支持,設計者需要理解8位與32位ARM開發(fā)環(huán)境的區(qū)別,以及調試和開發(fā)工具如何處理它們。擴展的指令集,存儲器構架和片上調試環(huán)境是最先需要熟悉的。ARM 歐洲市場部經(jīng)理Bruce Beckloff說“許多構架上的差異已經(jīng)被開發(fā)工具所掩蓋了,現(xiàn)在高效的C編譯器和強大的開發(fā)工具將使這一轉變變得十分容易!
雖然容易,但并不是不費吹灰之力。學習新的指令集依然很重要,當我們要編寫緊湊、具有嚴格時間要求的代碼時,我們仍然要依靠它們。在移植代碼時我們需要理解寄存器組,程序跳轉方案和指令級的中斷處理概念。但是在向ARM的轉移過程中我們已經(jīng)可以看到很多新的手法了。