ARM系列芯片分析报告与选型

1. AR M公司及相关产品介绍

ARM公司于1991年成立于英国剑桥，主要出售 ARM IP的授权。目前，ARM 处理器（即采用ARM IP核的处理器）已遍及工业控制、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。 ARM处理器应用占据了 32位RISC微 处理器很大的市场，ARMJ术已渗入生活的各个方面。

目前市面上常见的ARM处理器架构可分为 ARM7 ARM9 ARM10 ARM1 以及 Cortex系列，每个系列又包括很多种IP内核的产品。ARM也是嵌入式处理器中 首先推出多核架构的厂商。生产ARMS片的厂家很多，主流半导体厂商的产品比 较齐全，供货也相对更有保障。SamsungNXP Cirrus Logic、Atmel、Freescale、 TI、ST Win bo nd等主流半导体厂商的ARMS片产品列表见本刊网站，其中有些 产品已供货，有些正在样片阶段，有些正在开发，还有许多产品不支持外部存储 器的扩展。

2. 主要ARM芯片供应商

目前可以提供ARMS片的著名欧美半导体公司有：英特尔、德洲仪器、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

、Alcatel、Altera、Cirrus Logic、

公司、安捷伦、高通公司、Atmel、Intersil

Linkup、Parthus、LSI logic、Micronas, silicon Wave Virata、Portalplayer inc.、NetSilicon,Parthus

。的许多著名半导体公司如东芝、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了自主的 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，现在还没有可以销售的 ARM芯片，而OKI、NEC AKM OAK Sharp、 Sanyo、Sony、Rohm等半导体公司目前都已经批量生产了 ARMS片。韩国的现代 半导体公司也生产提供 ARMS片。另外，国外也有很多设备制造商采用 ARh公司 的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

地区可以提供ARM芯片的公司有台积电、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公司有华为通讯和中兴通讯等。

常用ARMS片应用领域表

应用领域 工业PDA 高档PDA 便携式CDMP播放器 FLASHMF播 放器 WLAN口 BT应用产品 芯片型号 PXA270 S3C2440 Dragon ball SAA7750 SAA7750 PUC3030A L7205, L7210 Drag on ball 数字式照相机 TMS320DSC24 TMS320DSC21 便携式语音email机 AT75C320 AT75C310 内置双DSP可以分别处 理MODE和语音 GSM手 机 ADSLModem 电视机顶盒 3G移动电话机 10G光纤通信 备注 工业级标准 MX1 USB和 CD-ROM?码器 内置USB和FLASH MX1高速串口和PCMCIA 接口 内置高速图像处理DSP VWS22100 AD20MSP430 专为GSM手机开发 S5N46 MTK-20141 GMS30C3201 VGA空制器 MSM6000 OMAP1510 MinSpeed公司系列ARMS 多 ARM核 +多 DSP核 片 3. 主流ARM芯片及开发板功能分析

3.1英特尔PXA270

英特尔公司于2003年底推出了性能最为强劲的

PXA27x系列嵌入式处

理器，PXA27x系列嵌入式处理器基于 ARMv5E的Xscale核心，最高频率可 达624MHz作为一款性能极其强劲的嵌入式处理器，配合嵌入式

Linux或

Wince操作系统，PXA270理论上可以支持任何媒体格式，并通过软件升级， 支持未

来媒体格式。

PXA270适合传统PDA手持PC,平板电脑，智能手机市场。它最初出

现在PDA（比如惠普HP4700）和智能手机（如MOTCE680）上。因此它的扩展接 口相当丰富，扩展接口有 SD/SDIO/MMC CF/PCMCIA CMOS/CCCAMERA蓝 牙、USB1.1、OTG等。

选择PXA270作为PMP处理器，是源于它 wireless MMX技术和SpeedStep 动态电源管理技术。 SpeedStep 技术原用于英特尔移动处理器，这种技术用 通俗的语言表述就是系统需要多高的主频，它就调节到多高的频率，系统 不需要时，它就将处理器主频调节到最低，绝不浪费一点点。

SpeedStep 技

术可以将PXA270的主频在26MHL 624MHz（最高）之间自由调节！也就是说， 在系统完全空闲时， 低于 0.1 毫安。

PXA270可靠性高，运行稳定、接口丰富、功耗低非常适合在工业级环 境下运行。

3.1.1优龙YLP270开发板

YLP270开发板采用In tel新一代Xscale处理器PXA270C5C520该款芯 片引

入了 X86架构奔腾4系列上的多媒体扩展功能，用户通过该技术可以在 VGA 上面播放高质量的MPGE视频；同时加入了 In tel

SpeedStep动态电源管理技

PXA270可以运行在26MHz的主频下，此时它的功耗将

术，在保证CPU性能的情况下，最大限度地降低移动设备功耗；并且 YLP270开 发板提供了完善的底层操作系统的支持和丰富的应用接口，适用于嵌入工业控 制，数码媒体播放，交互机顶盒，车载 GPS等方面的 应用产品。 （1） YLP270开发板硬件资源 处理器 ♦

CPU: INTEL公司的PXA270嵌入处理器，主频 520MHz

外部存储器 ♦ ♦

内存：MByte SDRAM（片 16 位的 SDRAMS片组成 32 位接口）； NOR Flash : 32MByte存储器（2 片 intel E28F128组成 32 位接口）； 串口

♦ ♦

1路9线全双工异步串行口，波特率高达 921600bps； 1路5线硬件流控制异步串行口，波特率高达 921600bps；

IDE 接口 ♦

一个IDE接口，可带120G大硬盘；

网络接口 ♦

一个100M标准以太网接口，带联接和传输指示灯；

USB接 口 ♦

一个 USB HOSTUSB 1.1 规范）接口 ,支持全速（12Mbps）或低速

（1.5Mbps） 传输 ; ♦

一个 USB DEVICEUSB1.1 规范）接口，支持全速（12Mbps 或低速

（1.5Mbps） 传输； 音频接口 ♦ ♦ ♦ ♦ 口 ♦ ♦ ♦

一个50芯LCD接口引出了 LCD控制器和触摸屏的全部信号； 板上标准配置256K色320x240/3.5英寸TFT液晶屏，带触摸屏；

支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色STN液晶屏，尺寸从3.5 AC97音频CODE，支持立体声音乐播放、录音和触摸屏； 一路音频输出，板子自带驻机体话筒可直接录音； 存储卡口 一个SD/MM卡接口，可支持 256M SD/MM卡；

一个44芯标准2.0英寸IDE接口，可支持160G的大容量硬盘 视频和触摸屏接

寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到 800X 600像素； 摄像头接口 ♦

板子自带 130 万象素摄像头，并有一个摄像头扩展口可接用户其他型号摄像

头； RTC时钟 ♦

PXA270片内RTC实时时钟；

调试及下载接口 ♦

一个20芯Multi — ICE标准JTAG接口，用来进行程序的NOR FLASH的烧写；

电源接口

♦ CPU单独使用MAXIM公司专门为Xscale系列设计的专用电源管理芯片，分 别

为内核、10、SRAM等供电，稳定可靠，同时可以更有效的管理电源； ♦

底板采用开关电源供电，输入直流电压范围是 7〜20V （推荐使用12V）,带 电

源开关和指示灯； 其他 ♦ ♦ ♦

一个CPLD （XinLin公司的XC9536用于逻辑扩展；

板上的地址线、数据线全部采用驱动芯片 74LVTH162245进行了隔离； 1个68芯2毫米间距双排标准连接器用作扩展口，引出了地址线、数据线、 读

写、片选、中断、IO 口、5V和3.3V电源、地等用户扩展可能用到的信号； ♦ ♦

一个3X4 的矩阵式键盘、4个GPIO按键和一个复位按键；四个高亮 LED 一个PWM控制的蜂鸣器；

（2） 用户光盘上提供的开发工具和源代码 1） ADS1.20安装程序（评估版）

2） 启动引导源代码和下载烧写工具 JFlashmm.exe

3） busybox-1.0 源码，qt-embedded-2.3.7 和 qtopia-free-1.7.0 源码，应用程 序交叉编译器

4） YLP270及部分板上扩展芯片的资料

5） YLP270电路原理图（OrCAD格式元件封装库和PCB尺寸结构图 6） YLP270开发板使用手册（pdf格式） 7） 操作系统：支持Linux2.6.9 和支持WinCE5.0 （3） 嵌入Linux操作系统说明 口采用linuX2.6.9 内核；

口 驱动程序包含串口、 100M网口、IDE 接口、SD/MM卡、NOR Flash、AC97 音频录音放音、LCD触摸屏、USB HOST USB DEVICE Camera键盘、RTC 等多种驱动。

口 支持多种文件系统，像ROMF,SCRAMFSFAT等等; 口支持IDE硬盘的挂接； 口 支持 framebuffer; 匚支持USB HOST;

匚支持QT等图形系统； 匚支持MP3播放和视频播放；

□ 支持多种网络应用，像FTP, HTTP Tel net之类的网络应用； (4) WINCE嵌入式操作系统说明 匚

WINCE5.0的 BSP包

匚 驱动程序包含串口、100M网口、IDE接口、SD/MMC卡 AC97音频录音放音、 LCD 触摸屏、USB HOST USB DEVICE Camera 键盘、RTC等多种驱动。 匚 支持MP3播放和视频播放。 匚支持多种网络应用，比如HTTP

YLP270开发平台技术规格 序 货物名称(设备/配置) 号 主要配置参数及功能描 描述 述 Xscale嵌入式平台 CPU SDRAM Nor FLASH In tel Xscale PXA270 内存 储存器 520M Hz主频 Mbyte 32 Mbyte 支持黑白、4级灰度、16 级灰度、256色、K色、 真彩色TFT液晶硬 显示 件 屏，尺 寸从3.5寸到12.1寸， 屏幕分辨率可达到 800X 600象素，可选配 CT35T元太6.4寸、夏 声卡 AC97音频，自带一个MIC 曰频输入输出 =r. 以太网 USB HOST

录曰 一个100M网口 在双操作系统下都支持 1个USB 1.1规范的USE 在双操作系统下都支持 主口 1个USB 1.1规范的USE 可支持wince下同步通 USB DEVICE 从口 1路5线硬件流控制异步 串口 串行口， 1路9线全双工异步串行 口 可接下载电缆或Xscale JTAG接 口 20 针 JTAG接 口 硬件仿真器，可选配 Ban ya n-USB仿真器 触摸屏 SD卡 IDE 接口 IDE 接口 讯 Touch Scree n 一个SD/MM卡接口 1个44芯标准2.5英寸 四线电阻式 在双操作系统下都支持 在双操作系统下都支持 自带一个130万象素的 摄像头 摄像头 实时时钟 IIC 接口 1个EEPRO存储器 一个2X 4的矩阵式键 Keypad 盘； 4个GPIO按键 双操作系统支持 LED 4个LED灯 引出了地址线、数据线、 1个68芯2毫米间距 双排标准连接器扩展 口 读写、片选、中断、I0 口、5V和3.3V电源、地 等信号线 软 PXA27C开发平台支持Linux、WinCE双操作系统 ADS1.2开发环境下 件

Bootloader 提供源码 串口驱动 提供源码 提供源码（CT35T 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 LCD显示驱动 触摸屏驱动 Nor Flash 驱动 RTC实时时钟驱动 LED灯驱动 按键驱动 音频录放音驱动 Camera驱动 100 M网口驱动 MMC/S驱动 IIC总线驱动 嵌入式操作系统Linux versi on 2.6.9 Linux内核源码包 Bootloader 串口驱动 提供源码 提供源码 提供源码（支持夏普3.5 寸、元太6.4寸、夏普8 LCD显示驱动 寸、夏普10.4寸、VGA 输出等） 触摸屏驱动 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 Camera驱动 100 M网口驱动 CF卡驱动 SD/MM卡驱动 USB HOS驱动 USB DEVICE 区动

音频放音驱动 MTD(Flash)驱动 IDE硬盘驱动 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 按键驱动 LED灯驱动 RTC实时时钟驱动 Qt/Embedded图形系统 MP3 MP4播放 支持 TCP/IP、TeInet、 -TP HTTP等网络应用 嵌入式操作系统 Win dows CE.NET 5.0 BSP 板级支持包BSP BootLoader LED灯驱动 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码(支持夏普3.5 寸、元太6.4寸、夏普8 RTC实时时钟驱动 按键驱动 串口驱动 LCD显示驱动 寸、夏普10.4寸、VGA 输出等) 触摸屏驱动 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 提供源码 Camera驱动 USB HOS驱动 USB DEVICE 区动 SD/MM卡驱动 IDE硬盘驱动 音频驱动 100 M网口驱动 提供源码 下载、烧写工具 JFlashmm.exe 烧写工 具 /、 DNW 0.50串口工具

3.2 三星 S3C2440

三星公司推出的16/32位RISC微处理器S3C2440A,为手持设备和一般类型应 用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。为了降低整体系统 成本，S3C2440A提供了一下丰富的内部设备S3C2440A采用了 ARM920t的内核， 0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。其低功耗，简单，优雅，且全静态设 计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。

S3C244是 16/32 位 ARM920T的RISC 处理器。实现了 MMU AMBA BUS和 Harvard高速缓冲体系结构构。这一结构具有的16KB指令Cache和16KB数 据Cacha每个都是由具有8字长的行组成。通过提供一套完整的通用系统外设， S3C244减少整体系统成本和无需配置额外的组件。 S3C244集成的以下片上功能：

• 1.2V 内核供电，1.8V/2.5V/3.3V 存储器供电，3.3V 外部I/O供电 具备16KB

的 I-Cache 和 16KBDCache/MMU处理器 • 外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）

• LCD 控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT）提供1通道LCD专用DMA • 4 通道DMA并有外部请求引脚。 •

3 通道 UARTrDA1.0, 字节 Tx FIFO，和 字节 Rx FIFO）

• 2 通道SPI

• 1 通道IIC-BUS接口（多主支持） • 1通道IIS-BUS音频编解码器接口 • •

AC 97解码器接口

兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版。

• 2 端口 USB主机/1端口 USB设备（1.1版） • 4 通道PWMt时器和1通道内部定时器/看门狗定时器

-8 通道10比特ADC和触摸屏接口 - -

具有日历功能的RTC

相机接口（最大4096 X 4096像素的投入支持。 2048 X 2048像素的投入， 支持缩放）

-130 个通用I/O 口和24通道外部中断源。 -

具有普通，慢速，空闲和掉电模式。

-MPLL产生最大400MH@ 1.3V操作 MCU所需要的时钟 - - -

通过软件可以有选择性的为每个功能模块提供时钟 . 电源模式：正常，慢速，空闲和掉电模式

60个中断源（1个看门狗定时器，5个定时器，9个UARTs 24个外部 中断，4 个 DMA,2个 RTC,2 个 ADC,1 个 IIC,2 个 SPI,1 个 SDI,2 个 USB,1 个LCD和1个电池故障，1个NAN床口 2个Camera）, 1 AC97音频 - -

8通道多路复用ADC,最大500KSPS/10位精度 内部TFT直接触摸屏接口

-2-FBGA

3.2 . 1优龙YL-P2440开发板简介

YLP-2440是1款采用SAMSUNGS3C2440性能处理器的开发板。开发板工 作频率为400MHz底板采用采用兼容设计，实用美观，可兼容 2410,2413,2440 DIMM封装核心板，1板三用更加实惠，外接资源丰富，功能强大，该板可流畅进 行MP3编解码，适用于开发各种高端手持设备，小型终端，车载及网络运用产品。 YL-P2440开发板硬件资源：

CPU SAMSUNG S3C2440A主频 400MHz 口 SDRAM MB 口 NAND Flash MB 口 2个标准5线串口 口 1 个 10M/100M 网口； 口 1 个 USB1.1 HOSTS 口 口 1 个 USB1.1 Device 接口；

口 1个IRDA红外线数据通讯口； 口 1个音频接口； 口 1个SD卡接口，

口 1个50芯LCD接口引出了 LCDE制器和触摸屏的全部信号；

口 支持黑白、4级灰度、16级灰度、256色、4096色STN液晶屏，尺寸从3.5 寸到12.1寸，屏幕分辨率可达到1024*768像素； 口 RTC（带有后备锂电池）；

口 1个标准JTAG接口，支持SDT2.51,ADS1.2等调试 ； 口 开关电源供电，带电源开关和指示灯； 口采用专用复位芯片进行复位，稳定可靠； 口 1 个 EEPROMAT24C02 ； 口 8个小按键，4个高亮LED 口 1个蜂鸣器；

口 1个50芯2毫米间距双排标准连接器用作扩展口，引出了地址线、数据线、 读写、片选、中断、IO 口、ADC 5V和3.3V电源、地等信号； 用户光盘上提供的开发工具和源代码：

1） Bootloader 源代码（ADS1.20的项目文件）；

2） 测试程序（ADS1.20的项目文件，包含全部源代码），包括如下测试：

RTC实时时钟测试，按键测试，蜂鸣器测试， ADC测试，IIC测试，触摸屏测试，3.5寸TFT液晶屏测试，音频输出测试，音频输入

测试，红外线测试，SD卡测试，摄像头测试等； 3） ；

4） busybox-1.0 源码，qt-embedded-，应用程序交叉编译器 5） WinCE5.0板级支持包BSP

6） 核心板和底板电路原理图（ORCA格式）元件封装库（PADS2005和PCB尺结构图；

7） 开发板使用手册（pdf格式）； 8） 开发板上所用到的主要芯片手册；

寸Linux

♦ 串口驱动

♦ RTC实时时钟驱动

♦ LCD显示驱动（支持东华3.5寸、夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、 夏普10.4寸）

♦触摸屏驱动

♦ USB HOST盘驱动 ♦音频驱动 ♦网口驱动 ♦ SD卡驱动 ♦ Na nd Flash 驱动 ♦ YAFFS FAT等文件系统 ♦ IDE硬盘驱动 ♦按键驱动

♦ Qt/Embedded图形系统 ♦ 支持 TCP/IP、Tel net、FTP 等

WINCE 5.0

操作系统支持的驱动

♦ Na nd Flash 驱动 ♦串口驱动 ♦ RTC驱动

♦ LCD显示驱动，支持转屏功能（支持东华3.5寸、夏普夏普8寸、夏普10.4寸）

♦触摸屏驱动 ♦ USB Host 驱动 ♦ USB DEVICE驱动 ♦音频驱动 ♦网口驱动 ♦ SD卡驱动 ♦注册表保存功能 ♦ IDE硬盘驱动

3.5寸、元太6.4 寸、♦按键驱动

3.3 ATMEL AT91SAM9263

使用的是ARM926EJ-S arm 内核, 运行在200MH时拥有220MIPS勺运算性 能,具有DS扩展指令，JAVA硬件加速器。

内部集成 96KB 静态 RAM 128KB boot ROM。 支持双SDRAM线,nand flash , nor flash。

专用调试串口 ,实时时钟，4个串口 ,1个SPI接口 , I2C接口 ,定时器，点滴定 时器，看门狗 I/O 具有输入改变中断，和开漏功能 , 上拉功能。 内置Ethernet 接口。 一个US设备接口。 二个USB主机接口。

二个多媒体卡接口，支持 MMC,S内存卡。 三个支持I2S的同步串行接口。

AD专换器多通道DMA 一个ITU-656接口。

一个LCD空制器最大可以支持24bit色彩 ，2048 x 2048分辨率。 一个2D图形加速引擎。 一个AC97音频子系统接口。 一个CA控制器。有掉电管理单元。 BGA31封装。工业级别温度范围。

AT91SAM926有能力连接多种内存设备，大容量硬盘设备，嵌入有 LCD空制 器，2D图形加速器，图像传感器接口，标准外设接口，多媒体卡接口， CANS制 器，这些特性使得AT91SAM926非常适合，汽车电子，工业触摸屏控制系统，导 航定位 , 消费类等诸多，机器人视觉，媒体处理，等计算密集型的嵌入式电子设 备。

4. 依据项目需求ARM市场调研

4.1 项目基本需求

运行速度＞400mhz 操作系统WINCE/linux 网口 硬盘 DSP

市场调研情况比较

操作系统 ARM芯 片 开发板 参考价格 核心板 参考价格 外设备注 及驱动 基本外设 PXA270 优龙 2500 优龙 1000 IDE接口可带 120G硬盘 基本外设 可选外设接口 优龙 1000 优龙 600 GPS GSM 未扩展IDE接口 提供LINUX 基本外设 友善之 S3C2440 臂/ 飞凌 500（ +3.5 无 寸触屏） 无 可选GPS CMO摄像头 GSM 未扩展IDE接口 WINCE 内核源码 （软硬件 适于全自 主开发学 习使用） 提供LINUX 680（ +3.5 扬创 寸触屏） 提供LINUX WINCE 内核源码 提供LINUX WINCE 内核源码 扬创 300 基本外设 WINCE 内核源码 提供LINUX AT91SAM926 优龙 3 2000 以 上 基本外设 带IDE接口 WINCE 内核源码 4.2可选方案分析

⑴ 优龙YL-PXA270核心板+载板

PXA270属于高端ARM工业级宽温芯片，主频可达 624MHz可靠性高，能够 在恶劣复杂的环境下保证正常运行 硬件只需设计载板及接口，开发方便。 可以找到PXA270相关原理图核心板PCB资料，方便未来自主设计

提供 LINUX、Wince 底层驱动，和操作系统原码，直接开发应用程序，开发 周期短

缺点：成本略高 （2） S3C2440自主开发

S3C2440为ARM9系列工业级芯片主频最高可达 400MHz 性价比高，单芯片（未包括外扩 FLASH）价格100元以内

市场占有率高，资源丰富，包括外设驱动，操作系统源码，软件应用开发容 易耗时短

缺点：多用于手持PDA开发，工业应用可靠性不如 PXA270

无PCB自主开发硬件设计周期长，存在开发风险； （3） ATMEL9263核心板+开发板

ATMEL9263T业级芯片，核心板在外设接口方面可满足项目需求，价格略低 于 PXA2000

有核心板，操作系统、驱动原码，只需设计载板与应用软件，开发周期短 缺点：主频200Mhz无核心板PCB图