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。
對系統性能需求的提高和 嵌入式功能的發展是促使設計者向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。
雖然8位微控制器將繼續領導標準產品市場,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產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。設計者現在必須面對每個新的衍生芯片的開發工具,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
從整個系統角度出發,8位微控制器的傳統優勢棗價格,也在衰退。夏普微電子的 單片機市場經理 Terry Thomas說:“雖然一個8位的單片機能夠處理家電的傳統控制功能,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,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。
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。在近的嵌入式系統會議期間,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。直逼傳統的51 單片機。
各種市場力量匯聚在一起,是設計經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:,是否能得到高質量的調試與開發工具;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。這些問題曾經是所有面向32位體系結構的開發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。
我們現在可以很方便地找到很多用于 ARM內核標準單片機的開發工具,而更多的開發工具將在不久之后出現。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人員團體外,還可以肯定第三方的開發工具商將積極跟進行業的,并支持ARM。
向ARM 轉移
隨著工具的發展和對ARM構架越來越多的支持,設計者需要理解8位與32位ARM開發環境的區別,以及調試和開發工具如何處理它們。擴展的指令集,存儲器構架和片上調試環境是需要熟悉的。ARM 歐洲市場部經理Bruce Beckloff說“許多構架上的差異已經被開發工具所掩蓋了,現在高效的C編譯器和強大的開發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可以看到很多新的手法了。
對于大多數的應用而言,問題的本質不是有沒有程序的移植工具或高效的交叉編譯器。相反,設計者想要知道的是32位工具是否能在和他們團隊正在使用的8位工具相同的環境下工作。
當工程師們努力學習新的構架時,熟悉的圖形界面和相似的運行環境對方便他們的學習是一個關鍵。大部分供應商都注意到了這一特點的重要性。Ashling微系統總裁Michael Healy表示“我們的32位調試器與8位的調試器具有相似的外觀和使用感受”。然而在圖形界面之外兩者卻十分不同。與8位開發工具控制在線仿真器所不同,32位開發工具與片上調試端口通信。
存儲器管理
32位存儲器模型與8位有著本質的不同。在8位世界中,8051的存儲器空間多為64KB,這使我們幾乎不會去認真考慮是否使用MMU。達到2MB空間的程序通常采用Bank切換方式的存儲器。
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