嵌入式的LED点阵显示屏的研究与实现 第5页
理器，己遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等
各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用大约占据了犯位RISC微处理
器75%以上的市场份额，AR玉江技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产
权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特
色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器
核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的AR
.
NI
微处理器芯片进入市场。
3.1.1ARM微处理器系列
ARM微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于ARM体系结
构的处理器，除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM
微处理器都有各自的特点和应用领域。
1)ARM7系列
2)ARMg系列
3)ARMEg系列
4)ARM1E0系列
5)SeeurCoer系列
6)Inter的Xseale
7)Inter的SortngARM
其中，ARM7、ARMg、AR五项gE和ARM10为4个通用处理器系列，每一
个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SeeurCore系列
专门为安全要求较高的应用而设计。
3.1.2ARM7微处理器
ARM7系列微处理器的主要应用领域为:工业控制、Intemet设备、网络
和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。ARM7系列微处理
器包括如下几种类型的核:ARM7TDMI、ARM7TDMI一S、ARM720T、ARM7EJ。
其中，ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式犯SC处理器，属低端
ARM处理器核。TDMI的基本含义为:
T:支持16为压缩指令集Thmub;
D:支持片上Dbeug;
M:内嵌硬件乘法器(Multiplier)
武汉理工大学硕士学位论文
I:嵌入式CIE，支持片上断点和调试点;
1.ARM7微处理器体系结构及特点
A又M7系列微处理器为低功耗的犯位刃SC处理器，最适合用于对价位
和功耗要求较高的消费类应用。ARM7微处理器系列具有如下特点:
1)具有嵌入式CIE一RT逻辑，调试开发方便。
2)极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。
3)能够提供0.gMIPS舰Hz的三级流水线结构。
4)代码密度高并兼容16位的Thumb指令集。
5)对操作系统的支持广泛，包括WindwosCE、Li~、Palm05等。
6)指令系统与ARMg系列、ARMgE系列和ARMIOE系列兼容，便于用
户的产品升级换代。
7)主频最高可达13OMPIS，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂
应用。
ARM7系列微处理器为冯·诺依曼结构。图3一7展示了冯·诺依曼计算机系
统。该计算系统由一个中央处理单元(CPU)和一个存储器组成。存储器拥有
数据和指令，并且可以根据所给的地址对它进行读或写。这种数据和指令都存
储在存储器中的计算机被称为冯·诺依曼机。
图3一7冯·诺依曼体系结构
CPU有几个可以存放内部使用值的内部寄存器。其中，存放指令在存储器
中的地址寄存器是程序计数器P(C)。CPU先从存储器中取出指令，然后对指
令进行译码，最后执行。程序计数器并不直接决定机器下一步要做什么，它只
是间接地指向了存储器中的指令。我们只要改变指令，就能改变CPU所做的
事情。指令存储器和CPU是否分离可以区分是存储程序计算机还是有限状态
机。
相对于冯·诺依曼组装计算机的风格，另一种体系结构是哈佛体系结构，
它与老的冯·诺依曼体系结构很相似。如图3一8·所示，哈佛计算机为数据和程序
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提供了各自独立的存储器，程序计数器只指向程序存储器而不指向数据存储
器。这样做的后果是很难在哈佛计算机上编写出一个自修改的程序(写入数据
值然后使用这些值作为指令的程序)。
数数据存储器器
程程序存储器器
图3一8哈佛体系结构示意图
哈佛体系结构现今仍被广泛使用的原因很简单—独立的程序存储器和数据存储器为数字信号处理提供了较高的性能。实时处理信号会对数据存取系
统带来两方面的压力:首先，大量数据流通过CPU;其次，数据必须在一个精
准的时间间隔内被处理，而不是恰巧轮到CPU时进行处理。连续的定期到达
的数据集合叫做流数据。让两个存储器有不同的端口，提供了较大存储器带宽;
这样一来，数据和程序不必再竞争同一个端口，这使得数据适时地移动更容易。
现今，DSP占据了微处理器销售的大部分市场份额，并且大部分的DSP都是
哈佛体系结构的。一个简单的例子说明DSP的重要性:在世界上任何一个角
落打电话时至少要用到两个DSP，因为每个电话机上都会有一个。ARMg系列
微处理器提供1.IMPIS从Hz的哈佛结构。
2.ARM7微处理器寄存器结构及指令结构
ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组(BANK)，这些寄存器
包括:
1)31个通用寄存器，包括程序计数器P(C指针)，均为犯位的寄存器。
2)6个状态寄存器，用以标识cPu的工作状态及程序的运行状态，均为
32位，目前只使用了其中的一部分。
同时，ARM处理器又有7种不同的处理器模式，在每一种处理器模式下
均有一组相应的寄存器与之对应。即在任意一种处理器模式下，可访问的寄存
器包括巧个通用寄存器(RO~R14)、一至二个状态寄存器和程序计数器。在
所有的寄存器中，有些是在7种处理器模式下共用的同一个物理寄存器，而有
些寄存器则是在不同的处理器模式下有不同的物理寄存器。
ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集:ARM指令集和
Thmub指令集。其中，ARM指令为犯位的长度，Thumb指令为16位长度。
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Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比较，
节省30%一40%以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。
3.353C451OB微处理器[4][4，]〔42][43，〔44][4，]「46][49]
点阵显示项目硬件设计的核心器件CPU型号是smasung公司
S3C4510B。53C4510B是基于以太网应用系统的高性价比16/32位RISC微
制器，内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM7TDMIUISC处理器核，
ARM7TDMI为低功耗、高性能的16/32核，最适合用于对价格及功耗敏感
应用场合。
53C4510B结构框图如图3一9所示。图3一953e4510B结构框
除了ARM7TDMI核外，53C4510B比较重要的片内外围功能模块包括:
1)2个带缓冲描述符(Bufl七rDeseripotr)的HDLC通道
2)2个UATR通道
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