ARM芯片选型原则

从应用的角度，对在选择ARM
芯片时所应考虑的主要因素做一详细的说明。

1.1 ARM
芯核

如果希望使用WinCE
或Linux
等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T
以上带有MMU
（memory
management unit
）功能的ARM
芯片，ARM720T
、StrongARM
、ARM920T
、ARM922T
、ARM946T
都带有MMU
功能。而ARM7TDMI
没有MMU
，不支持Windows CE
和大部分的Linux
，但目前有uCLinux
等少数几种Linux
不需要MMU
的支持。

1.2
系统时钟控制器

系统时钟决定了ARM
芯片的处理速度。ARM7
的处理速度为0.9MIPS/MHz
，常见的ARM7
芯片系统主时钟为20MHz-133MHz
，ARM9
的处理速度为1.1MIPS/MHz
，常见的ARM9
的系统主时钟为100MHz-233MHz
，ARM10
最高可以达到700MHz
。不同芯片对时钟的处理不同，有的芯片只有一个主时钟频率，这样的芯片可能不能同时顾及UART
和音频时钟准确性，如Cirrus Logic
的EP7312
等；有的芯片内部时钟控制器可以分别为CPU
核和USB
、UART
、DSP
、音频等功能部件提供同频率的时钟，如PHILIPS
公司SAA7750
等芯片。

1.3
内部存储器容量

在不需要大容量存储器时，可以考虑选用有内置存储器的ARM
芯片。见表1
。

表1
内置存储器的ARM
芯片

芯片型号	供应商	FLASH 容量	ROM 容量	SRAM 容量
AT91F40162 AT91FR4081 SAA7750 PUC3030A HMS30C7202 ML67Q4001 LC67F500	ATMEL ATMEL Philips Micronas Hynix OKI Snayo	2M Bytes 1M Bytes 384K Bytes 256K Bytes 192K Bytes 256K Bytes 640K Bytes	256K bytes	4K Bytes 128K Bytes 64K bytes 56K bytes 32K bytes

1.4 USB
接口

许多ARM
芯片内置有USB
控制器，有些芯片甚至同时有USB Host
和USB Slave
控制器。见表2
。

表2
内置USB
控制器的ARM
芯片

芯片型号	ARM 内核	供应商	USB Slave	USB Host	IIS 接口
S3C2410 S3C2400 S5N8946 L7205 L7210 EP9312 Dragonball MX1 SAA7750 TMS320DSC2x PUC3030A AAEC-2000 ML67100 ML7051LA SA-1100 LH7979531 GMS320C7201	ARM920T ARM920T ARM7TDMI ARM720T ARM720T ARM920T ARM920T ARM720T ARM7TDMI ARM7TDMI ARM920T ARM7TDMI ARM7TDMI StrongARM ARM7TDMI ARM720T	Samsung Samsung Samsung Linkup linkup Cirrus Logic Motorola Philips TI Micronas Agilent OKI OKI Intel Sharp Hynix	1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	2 2 0 1 1 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0	1 1 0 0 0 1 1 1 0 5 0 0 0 0 0 1

1.5 GPIO
数量

在某些芯片供应商提供的说明书中，往往申明的是最大可能的GPIO
数量，但是有许多引脚是和地址线、数据线、串口线等引脚复用的。这样在系统设计时需要计算实际可以使用的GPIO
数量。

1.6
中断控制器

ARM
内核只提供快速中断（FIQ
）和标准中断（IRQ
）两个中断向量。但各个半导体厂家在设计芯片时加入了自己同的中断控制器，以便支持诸如串行口、外部中断、时钟断等硬件中断。外部中断控制是选择芯片必须考虑的重要因素，合理的外部中断设计可以很大程度的减少任务调度工作量。例如PHILIPS
公司的SAA7750
，所有GPIO
都可以设置成FIQ
或IRQ
，并且可以选择升沿、下降沿、高电平、低电平四种中断方式。这使得红外线遥控接收、指轮盘和键盘等任务都可以作为背景程序运行。而Cirrus Logic
公司的EP7312
芯片，只有4
个外部中断源，并且 每个中断源都只能是低电平或才高电平中断，样在用于接收红外线信号的场合时，就必须用查询方式，会浪费大量CPU
时间。

1.7 IIS
（Integrate
Interface of Sound
）接口

即集成音频接口。如果设计者频应用产品，IIS
总线接口是必需的。

1.8 nWAIT
信号

外部总线速度控制信号。不是每个ARM
芯片都提供这个信号引脚，利用这个信号与廉价的GAL
芯片就可以实现与符合PCMCIA
标准的WLAN
卡和Bluetooth
卡的接口，而不需要外加高成本的PCMCIA
专用控制芯片。另外，当需要扩展外部DSP
协处理器时，此信号也是必需的。

1.9 RTC
（Real
Time Clock
）

很多ARM
芯片都提供实时时钟功能，但方式不同。如Cirrus Logic
公司的EP7312
的RTC
只是一个32
位计数器，需要通过软件计算出年月日时分秒；而SAA7750
和S3C2410
等芯片的RTC
直接提供年月日时分秒格式。

1.10 LCD
控制器

有些ARM
芯片内置LCD
控制器，有的甚至内置64K
彩色TFT LCD
控制器。在设计PDA
和手持式显示记录设备时，选用内置LCD
控制器的ARM
芯片如S1C2410
较为适宜。

1.11 PWM
输出

有些ARM
芯片有2
～8
路PWM
输出，可以用于电机控制或语音输出等场合。

1.12 ADC
和DAC

有些ARM
芯片内置2
～8
通道8
～12
位通用ADC
，可以用于电池检测、触摸屏和温度监测等。PHILIPS
的SAA7750
更是内置了一个16
位立体声音频ADC
和DAC
，并且带耳机驱动。

1.13
扩展总线

大部分ARM
芯片具有外部SDRAM
和SRAM
扩展接口，不同的ARM
芯片可以扩展的芯片数量即片选线数量不同，外部数据总线有8
位、16
位或32
位。某些特殊应用ARM
芯片如德国Micronas
的PUC3030A
没有外部扩展功能。

1.14 UART
和IrDA

几乎所有的ARM
芯片都具有1
～2
个UART
接口，可以用于和PC
机通讯或用Angel
进行调试。一般的ARM
芯片通讯波特率为115
，200bps
，少数专为蓝牙技术应用设计的ARM
芯片的UART
通讯波特率可以达到920Kbps
，如Linkup
公司L7205
。

1.15 DSP
协处理器，见表3
。

表3 ARM+DSP
结构的ARM
芯片

芯片型号	供应商	DSP core	DSP MIPS	应 用
TMS320DSC2X Dragonball MX1 SAA7750 VWS22100 STLC1502 GMS30C3201 AT75C220 AT75C310 AT75C320 L7205 L7210 Quatro	TI Motorola Philips Philips ST Hynix ATMEL ATMEL ATMEL Linkup Linkup OAK	16bits C5000 24bits 56000 24bits EPIC 16bits OAK D950 16bits Piccolo 16bits OAK 16bits OAK 16bits OAK 16bits Piccolo 16bits Piccolo 16bits OAK	500 73 52 40 40x2 60X2	Digital Camera CD-MP3 CD-MP3 GSM VOIP STB IA IA IA Wireless Wireless Digital Image

1.16
内置FPGA

有些ARM
芯片内置有FPGA
，适合于通讯等领域。见表4
。

表4 ARM+FPGA
结构的ARM
芯片

芯片型号	供应商	ARM 芯核	FPGA 门数	引脚数
EPXA1 EPXA4 EPXA10 TA7S20 系列	Altera Altera Altera Triscend	ARM922T ARM922T ARM922T ARM7TDMI	100K 400K 1000K 多种	484 672 1020 多种

1.17
时钟计数器和看门狗

一般
ARM
芯片都具有
2
～
4
个
16
位或
32
位时钟计数器和一个看门狗计数器。

1.18
电源管理功能

ARM
芯片的耗电量与工作频率成正比，一般ARM
芯片都有低功耗模式、睡眠模式和关闭模式。

1.19 DMA
控制器

有些ARM
芯片内部集成有DMA
（Direct Memory Access
），可以和硬盘等外部设备高速交换数据，同时减少数据交换时对CPU
资源的占用。

另外，还可以选择的内部功能部件有：HDLC
，SDLC
，CD-ROM Decoder,Ethernet MAC,VGA
controller
，DC-DC
。可以选择的内置接口有：IIC
，SPDIF
，CAN
，SPI
，PCI
，PCMCIA
。

最后需说明的是封装问题。ARM
芯片现在主要的封装有QFP
、TQFP
、PQFP
、LQFP
、BGA
、LBGA
等形式，BGA
封装具有芯片面积小的特点，可以减少PCB
板的面积，但是需要专用的焊接设备，无法手工焊接。另外一般BGA
封装的ARM
芯片无法用双面板完成PCB
布线，需要多层PCB
板布线。

2

多芯核结构ARM
芯片的选择


为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及网络处理能力，某些供应商提供的ARM
芯片内置多个芯核，目前常见的ARM+DSP
，ARM+FPGA
，ARM+ARM
等结构。

2.1
多ARM
芯核

为了增强多任务处理能力和多媒体处理能力，某些ARM
芯片内置多个ARM
芯核。例如Portal player
公司的PP5002
内部集成了两个ARM7TDMI
芯核，可以应用于便携式MP3
播放器的编码器或解码器。从科胜讯公司（Conexant
）分离出去的专门致力于高速通讯芯片设计生产的MinSpeed
公司就在其多款高速通讯芯片中集成了2
～4
个ARM7TDMI
内核。

2.2 ARM
芯核+DSP
芯核

为了增强数学运算功能和多媒体处理功能，许多供应商在其ARM
芯片内增加了DSP
协处理器。通常加入的DSP
核有ARM
公司的Piccolo DSP
芯核、OAK
公司16
位定点DSP
芯核、TI
的TMS320C5000
系列DSP
芯核、Motorola
的56K
DSP
芯核等。见表3
。

2.3 ARM
芯核+FPGA

为了提高系统硬件的在线升级能力，某些公司在ARM
芯片内部集成了FPGA
。见表4
。

3

主要ARM
芯片供应商


目前可以提供ARM
芯片的著名欧美半导体公司有：英特尔、德州仪器、三星半导体、摩托罗拉、飞利浦半导体、意法半导体、亿恒半导体、科胜讯、ADI
公司、安捷伦、高通公司、Atmel
、Intersil
、Alcatel
、Altera
、Cirrus Logic
、Linkup
、Parthus
、LSI Logic
、Micronas,Silicon Wave
、Virata
、Portalplayer inc.
、NetSilicon
，Parthus
。见表5
。日本的许多著名半导体公司或东芝、三菱半导体、爱普生、富士通半导体、松下半导体等公司较早期都大力投入开发自主的32
位CPU
结构，但现在都转向购买ARM
公司的芯核进行新产品设计。由于它们购买ARM
版权较晚，现在还没有可销售的ARM
芯片，而OKI
、NEC
、AKM
、OAK
、Sharp
、Sanyo
、Sony
、Rohm
等日本半导体公司目前都已经已经指生产了ARM
芯片。韩国的现代半导体公司也生产提供ARM
芯片。另外 ，国外也很多设备制造商采用ARM
公司芯核设计自己的专用芯片，如美国的IBM
、3COM
和新加坡的创新科技等。我国台湾地区可以提供ARM
芯片的公司台积电、台联电、华帮电子等。其它已购买ARM
芯核，正在设计自主版权专用芯片的大陆公司为通讯中兴通讯等。

表5
主要ARM
芯片供应商及其代表性产品和主要应用领域

供应商	芯片1	芯片2	芯片3	芯片4	主要应用
Intel TI Samsung Motorola Philips Cirrus Logic Linkup ATMEL OKI Sharp Qualcomm ST Infineon Analog Hynix Micronas Conexant Agilent Portalpayer NEC NetSilicon LSI Logic Alcatel Altera Panasonic Silicon Wave OAK Rohm Parthus Intersil SiRF Sirius Sanyo Virata Agere	SA-110 TMS320DSC21 S3C44B0X Dragonball MX1 SAA7750 EP7209 L7200 AT91R40XXX ML67100 LH75400/1 MSP1000 STLC1502 PMB7754 AD20MSP430 GMS30C7201 PUC3030A CN9414 AAEC-2000 PP5002 UPD65977 NET+15 CBP3.0 MTC20276 EPXA1 MN1A7T0200 SiW1750 Quatro BU6611AKU InfoSream ISL3856 SiRF Star II CDMAx VOL101 Helium T8300	SA-1100 TMS320DSC24 S3C2410 VWS22100 EP7212 L7205 AT75C310 ML7051LA LH79520 MSM3000 STw2400 HMS30C7202 CX82100 NET+40 CBP4.0 MTK20141 EPXA4 DIRAC Helium 200 T8302	SA-1110 TMS320DSC25 S3C4510 VCS94250 EP7312 L7210 AT76C901 ML67Q4000 LH79531/2/3 MSM5000 HMS39C7092 NET+50 L64324 MTK20285 EPXA10 Helium 210	IXP1200 PMAP1510 S5N8946 VW26001 EP9312 AT76C502 ML67Q2300 LH7A400 MSM6000 MTC20277 Lithium	Palm PC,Network Digital Camera ADSL,PDA BT ，PDA MP3,GSM,3G,BT GP,MP3 Wireless GP,Wireless GP,BT Portable handheld CDMA VOIP ，BT BT GSM STB,GP GP,MP3 Network,Modem IA MP3,PDA Configurable Ethernet CDMA ISDN,ADSL Configurable PDA,Phone BT Digital Image ISDN Wireless Internet 802.11b,WLAN GPS 3G CDMA CD-R HDC Communications Mobile phone

4

选择方案举例


表6
列举的最佳方案仅供参考，由于SOC
集成电路的发展非常迅速，今天的最佳方案到明天就可以不是最佳的了。因此任何时候在选择方案时，都应广泛搜寻一下主要的ARM
芯片供应商，以找出最适合芯片。

表6
最佳应用方案推荐

应 用	第一选择方案	第二选择方案	注 释
高档PDA	S3C2410	Dragon ball MX1
便携CDMP3 播放器	SAA7750		USB 和CD-ROM 解码器
FLASH MP3 播放器	SAA7750	PUC3030A	内置USB 和FLASH
WLAN 和BT 应用产品	L7205 ，L7210	Dragon ball MX1	高速串口和PCMCIA 接口
Voice Over IP	STLC1502
数字式照相机	TMS320DSC24	TMS320DSC21	内置高速图像处理DSP
便携式语音email 机	AT75C320	AT75C310	内置双DSP ，可以分别处理MODEM 和语音
GSM 手机	VWS22100	AD20MSP430	专为GSM 手机开发
ADSL Modem	S5N8946	MTK-20141
电视机顶盒	GMS30C3201		VGA 控制器
3G 移动电话机	MSM6000	OMAP1510
10G 光纤通信	MinSpeed 公司系列ARM 芯片	多ARM 核+ 多DSP 核