arm7簡介

ARM7系列處理器是英國ARM公司設(shè)計的主流嵌入式處理器ARM7內(nèi)核是0.9MIPS/MHz的三級流水線和馮·諾伊曼結(jié)構(gòu);ARM9內(nèi)核是5級流水線，提供1.1MIPS/MHz的哈佛結(jié)構(gòu)。ARM7沒有MMU。

ARM7系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM720T。該系列處理器提供Thumb16位壓縮指令集和EmbededICE軟件調(diào)試方式，適用于更大規(guī)模的SoC設(shè)計中。ARM7TDMI基于ARM體系結(jié)構(gòu)V4版本，是目前低端的ARM核。

ARM7TDMI處理器是ARM通用32位微處理器家族的成員之一。它具有優(yōu)異的性能，但功耗卻很低，使用門的數(shù)量也很少。它屬于精簡指令集計算機(jī)(RISC)，比復(fù)雜指令集計算機(jī)(CISC)要簡單得多。這樣的簡化實現(xiàn)了：高的指令吞吐量;出色的實時中斷響應(yīng);小的、高性價比的處理器宏單元。三級流水線：ARM7TDMI處理器使用流水線來增加處理器指令流的速度。這樣可使幾個操作同時進(jìn)行，并使處理和存儲器系統(tǒng)連續(xù)操作，能提供0.9MIPS/MHz的指令執(zhí)行速度。ARM7TDMI的流水線分3級，分別為：取指、?譯碼、?執(zhí)行。正常操作過程中，在執(zhí)行一條指令的同時對下一條指令進(jìn)行譯碼，并將第三條指令從存儲器中取出。內(nèi)同時有5個指令在執(zhí)行。在同樣的加工工藝下，ARM9TDMI處理器的時鐘頻率是ARM7TDMI的1.8～2.2倍。

ARM9簡介

ARM9系列處理器是英國ARM公司設(shè)計的主流嵌入式處理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。

ARM9采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)分屬不同的總線，可以并行處理。在流水線上，ARM7是三級流水線，ARM9是五級流水線。由于結(jié)構(gòu)不同，ARM7的執(zhí)行效率低于ARM9。平時所說的ARM7、ARM9實際上指的是ARM7TDMI、ARM9TDMI軟核，這種處理器軟核并不帶有MMU和cache，不能夠運行諸如linux這樣的嵌入式操作系統(tǒng)。而ARM公司對這種架構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)展，所以有了ARM710T、ARM720T、ARM920T、ARM922T等帶有MMU和cache的處理器內(nèi)核。

ARM9處理能力

(1)時鐘頻率的提高

ARM7處理器采用3級流水線，而ARM9采用5級流水線。增加的流水線設(shè)計提高了時鐘頻率和并行處理能力。5級流水線能夠?qū)⒚恳粋€指令處理分配到5個時鐘周期內(nèi)，在每一個時鐘周期內(nèi)同時有5個指令在執(zhí)行。在同樣的加工工藝下，ARM9TDMI處理器的時鐘頻率是ARM7TDMI的1.8～2.2倍。

(2)指令周期的改進(jìn)

指令周期的改進(jìn)對于處理器性能的提高有很大的幫助。性能提高的幅度依賴于代碼執(zhí)行時指令的重疊，這實際上是程序本身的問題。對于采用最高級的語言，一般來說，性能的提高在30%左右。

UCOS簡介

μC/OS II(Micro-Controller OperaTIng System Two)是一個可以基于ROM運行的、可裁剪的、搶占式、實時多任務(wù)內(nèi)核，具有高度可移植性，特別適合于微處理器和控制器，適合很多商業(yè)操作系統(tǒng)性能相當(dāng)?shù)膶崟r操作系統(tǒng)(RTOS)。為了提供最好的移植性能，μC/OS II最大程度上使用ANSI C語言進(jìn)行開發(fā)，并且已經(jīng)移植到近40多種處理器體系上，涵蓋了從8位到64位各種CPU(包括DSP)。 μC/OS II可以簡單的視為一個多任務(wù)調(diào)度器，在這個任務(wù)調(diào)度器之上完善并添加了和多任務(wù)操作系統(tǒng)相關(guān)的系統(tǒng)服務(wù)，如信號量、郵箱等。其主要特點有公開源代碼，代碼結(jié)構(gòu)清晰、明了，注釋詳盡，組織有條理，可移植性好，可裁剪，可固化。內(nèi)核屬于搶占式，最多可以管理60個任務(wù)。從1992年開始，由于高度可靠性、魯棒性和安全性，μC/OS II已經(jīng)廣泛使用在從照相機(jī)到航空電子產(chǎn)品的各種應(yīng)用中。

μC/OS-II實時多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核。它被廣泛應(yīng)用于微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器。 μC/OS-II 的前身是μC/OS，最早出自于1992 年美國嵌入式系統(tǒng)專家Jean J.Labrosse 在《嵌入式系統(tǒng)編程》雜志的5 月和6 月刊上刊登的文章連載，并把μC/OS 的源碼發(fā)布在該雜志的B B S 上。

UCOS應(yīng)用情況

1) 高優(yōu)先級的任務(wù)因為需要某種臨界資源，主動請求掛起，讓出處理器，此時將調(diào)度就緒狀態(tài)的低優(yōu)先級任務(wù)獲得執(zhí)行，這種調(diào)度也稱為任務(wù)級的上下文切換。

2) 高優(yōu)先級的任務(wù)因為時鐘節(jié)拍到來，在時鐘中斷的處理程序中，內(nèi)核發(fā)現(xiàn)高優(yōu)先級任務(wù)獲得了執(zhí)行條件(如休眠的時鐘到時)，則在中斷態(tài)直接切換到高優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行。這種調(diào)度也稱為中斷級的上下文切換。 這兩種調(diào)度方式在μC/OS-II的執(zhí)行過程中非常普遍，一般來說前者發(fā)生在系統(tǒng)服務(wù)中，后者發(fā)生在時鐘中斷的服務(wù)程序中。 調(diào)度工作的內(nèi)容可以分為兩部分：最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找和任務(wù)切換。其最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找是通過建立就緒任務(wù)表來實現(xiàn)的。μ C / O S 中的每一個任務(wù)都有獨立的堆?？臻g，并有一個稱為任務(wù)控制塊TCB(Task Control Block)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中第一個成員變量就是保存的任務(wù)堆棧指針。任務(wù)調(diào)度模塊首先用變量OSTCBHighRdy 記錄當(dāng)前最高級就緒任務(wù)的TCB 地址，然后調(diào)用OS_TASK_SW函數(shù)來進(jìn)行任務(wù)切換。

linux簡介

Linux是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是一個基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。它能運行主要的UNIX工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它支持32位和64位硬件。Linux繼承了Unix以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計思想，是一個性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

linux特性

基本思想

Linux的基本思想有兩點：第一，一切都是文件;第二，每個軟件都有確定的用途。其中第一條詳細(xì)來講就是系統(tǒng)中的所有都?xì)w結(jié)為一個文件，包括命令、硬件和軟件設(shè)備、操作系統(tǒng)、進(jìn)程等等對于操作系統(tǒng)內(nèi)核而言，都被視為擁有各自特性或類型的文件。至于說Linux是基于Unix的，很大程度上也是因為這兩者的基本思想十分相近。

完全免費

Linux是一款免費的操作系統(tǒng)，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)或其他途徑免費獲得，并可以任意修改其源代碼。這是其他的操作系統(tǒng)所做不到的。正是由于這一點，來自全世界的無數(shù)程序員參與了Linux的修改、編寫工作，程序員可以根據(jù)自己的興趣和靈感對其進(jìn)行改變，這讓Linux吸收了無數(shù)程序員的精華，不斷壯大。

完全兼容POSIX1.0標(biāo)準(zhǔn)

這使得可以在Linux下通過相應(yīng)的模擬器運行常見的DOS、Windows的程序。這為用戶從Windows轉(zhuǎn)到Linux奠定了基礎(chǔ)。許多用戶在考慮使用Linux時，就想到以前在Windows下常見的程序是否能正常運行，這一點就消除了他們的疑慮。

多用戶、多任務(wù)

Linux支持多用戶，各個用戶對于自己的文件設(shè)備有自己特殊的權(quán)利，保證了各用戶之間互不影響。多任務(wù)則是現(xiàn)在電腦最主要的一個特點，Linux可以使多個程序同時并獨立地運行。

良好的界面

Linux同時具有字符界面和圖形界面。在字符界面用戶可以通過鍵盤輸入相應(yīng)的指令來進(jìn)行操作。它同時也提供了類似Windows圖形界面的X-Window系統(tǒng)，用戶可以使用鼠標(biāo)對其進(jìn)行操作。在X-Window環(huán)境中就和在Windows中相似，可以說是一個Linux版的Windows。

支持多種平臺

Linux可以運行在多種硬件平臺上，如具有x86、680x0、SPARC、Alpha等處理器的平臺。此外Linux還是一種嵌入式操作系統(tǒng)，可以運行在掌上電腦、機(jī)頂盒或游戲機(jī)上。2001年1月份發(fā)布的Linux 2.4版內(nèi)核已經(jīng)能夠完全支持Intel 64位芯片架構(gòu)。同時Linux也支持多處理器技術(shù)。多個處理器同時工作，使系統(tǒng)性能大大提高。

ARM7與ARM9的區(qū)別

1.時鐘頻率的提高

雖然ARM7和ARM9內(nèi)核架構(gòu)相同，但ARM7處理器采用3級流水線的馮·諾伊曼結(jié)構(gòu);，而ARM9采用5級流水線的哈佛結(jié)構(gòu)。增加的流水線設(shè)計提高了時鐘頻率和并行處理能力。5級流水線能夠?qū)⒚恳粋€指令處理分配到5個時鐘周期內(nèi)，在每一個時鐘周期內(nèi)同時有5個指令在執(zhí)行。在常用的芯片生產(chǎn)工藝下，ARM7一般運行在100MHz左右，而ARM9則至少在200MHz以上。

2指令周期的改進(jìn)

指令周期的改進(jìn)對于處理器性能的提高有很大的幫助。性能提高的幅度依賴于代碼執(zhí)行時指令的重疊，這實際上是程序本身的問題。對于采用最高級的語言，一般來說，性能的提高在30%左右。

3.MMU(內(nèi)存管理單元)

ARM7一般沒有MMU(內(nèi)存管理單元)，(ARM720T有MMU)。ARM9一般是有MMU的，ARM9940T只有MPU，不是一個完整的MMU。

這一條很重要，MMU單元是大型操作系統(tǒng)必需的硬件支持，如linux;WINCE等。這就是說，ARM7一般只能運行小型的實時系統(tǒng)如UCOS-II，eCOS等，而ARM9無此限制，一般的操作系統(tǒng)都可以移植。其實即使ARM720T能支持LINUX;WINCE等系統(tǒng)，也鮮有人用，因為以ARM7的運行速度跑這種大型操作系統(tǒng)，實在有點吃力。再者兩者的應(yīng)用領(lǐng)域明顯不同，也無此必要。

4.ARM7比ARM9提供了更好的性能-功耗比。它包含了THUMB指令集快速乘法指令和ICE調(diào)試技術(shù)的內(nèi)核。

5.在從ARM7到ARM9的平臺轉(zhuǎn)變過程中，有一件事情是非常值得慶幸的，即ARM9E能夠完全地向后兼容ARM7上的軟件;并且開發(fā)人員面對的編程模型和架構(gòu)基礎(chǔ)也保持一致。

初學(xué)者是選ARM7還是ARM9

1)明確目的

學(xué)習(xí)為應(yīng)用。你學(xué)ARM準(zhǔn)備用在什么地方，如果是一般性控制系統(tǒng)或僅僅用來替換8獲16位機(jī)，ARM7顯然是首選;但如果用在網(wǎng)絡(luò)通信或大型的音視頻處理等，則ARM9較合適。

2)自身基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)ARM的一般有三類人：

一是計算機(jī)專業(yè)的：這類人對操作系統(tǒng)等軟件知識了解較多，而對硬件知識知之甚少，顯然這類人學(xué)ARM的話還是做軟件好，可以基于LINUX;WINCE等操作系統(tǒng)的ARM9更能符合這類人的要求，當(dāng)然也有很多計算機(jī)專業(yè)的人從事ARM7系統(tǒng)的應(yīng)用軟件編寫的。但是搞底層的就很少了。

二是電子類專業(yè)的：這類人的硬件基礎(chǔ)了相對較好，相反操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫等軟件知識則差強(qiáng)人意。因此人多電子專業(yè)的人員都熟悉單片機(jī)，用單片編寫點小程序還不在話下，但要用ARM做較大型的軟件則有點力不從心，尤其是LINUX;WINCE這種操作系統(tǒng)不是三兩個月能輕松搞定的。建議這類人員如無特別需要還是從ARM7和小型操作系統(tǒng)學(xué)起。夠用就好，不要盲目追求高端。有一點要注意并不是從事ARM9的就比ARM7工資高，反而ARM7的就業(yè)機(jī)會比ARM9多，這很好理解，好比金字塔，越往頂肯越小。

三是軟硬件基礎(chǔ)都不太好的：這類人員有確實需要的，也有趕時髦的，如無大的學(xué)習(xí)決心還是參加培訓(xùn)的好。當(dāng)然也可曲線救國，搞懂單片機(jī)后，ARM7就不難了。

最后說一點關(guān)于開發(fā)板的，初學(xué)者買個開發(fā)板確實很有必要，但也要選擇合適的，初學(xué)者合適的就是，資料齊全，有配套教程和學(xué)習(xí)指導(dǎo)，再加上較及時的技術(shù)支持。

選UCOS UCLINUX LINUX VXWORKS?還是當(dāng)單片機(jī)用?

1、搞開發(fā)，工程設(shè)計，用UCOS，小巧，多進(jìn)程，簡單，體現(xiàn)了ARM7的精髓。

2、LINUX正根的嵌入式系統(tǒng)，LINUX消費與通信領(lǐng)域用的比較多，但缺點是必須ARM9才能跑，ARM9的板子自己做就不行了，6層板太貴。買開發(fā)板1K達(dá)底吧。但是還是推薦選ARM9+LINUX

3、UCLINUX算投機(jī)嵌入式系統(tǒng)：ARM7上可以跑，由有LINUX近親，學(xué)好可以比較方便的轉(zhuǎn)向LINUX，像我一樣的窮鬼用吧，呵呵

4、VXWORKS：學(xué)好后可以找到高薪工作，但工作機(jī)會本身并不比LINUX好找。

5、當(dāng)單片機(jī)用：不推薦，因為對于學(xué)習(xí)來說多進(jìn)程的系統(tǒng)設(shè)計才是ARM7的玩頭，至少你也要整個UCOS啊;有朋友問我先學(xué)這個當(dāng)基礎(chǔ)不行嗎?那當(dāng)然可以~~但我當(dāng)時就用了1周搞定，就是我先的ADS在RAM中調(diào)試的筆記。后來我清空Flash用的小段程序還是當(dāng)時寫的LED閃爍程序呢。另外1周里其中還因為自己過于菜，沒把OM設(shè)置好導(dǎo)致晶陣不陣。這個是必須做的，但一帶而過。目標(biāo)放的遠(yuǎn)一點。