《ARM单挑单片机》新书试读--ARM刨根问底儿

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本章以刨根问底的方式，介绍究竟什么是ARM，公司的发迹史以及它和传统意义上的单片机究竟有什么区。我的工程实践中究竟应该怎样选择。

通过本章的学习读者可以了解到ARM家族的关系，全系列产品介绍和最新的ARM实用技术。

第一片ARM处理器的开发出来距今已近30年了，在这30来年中它已经发展成为世界领先的32位嵌入式处理器核，已向大多数世界领先的半导体公司授权或由他们制造。第一片ARM核是由Acorn Computers Limited公司在1983~1985年间开发的。这是一个总部设在剑桥的小型英国公司，当时大约有400名职工。

ARM公司本身不生产芯片，靠转让设计许可，由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。ARM商业模式的强大之处在于其价格合理，在全世界范围的合作伙伴超过100个，其中包括许多半导体的著名公司。ARM公司专注于设计，其内核耗电少、成本低、功能强，特有16/32位双指令集。ARM已成为移动通信、手持计算机和多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC实际行业标准。

1.1 ARM从何而来

ARM的设计是Acorn电脑公司（Acorn Computers Limited）于1983年开始的发展计划。后来，ARM（Advanced RISC Machines）成为微处理器行业的一家知名企业。

1990 年11 月，ARM 成立于英国，原名Advanced RISC Machine 有限公司，是苹果电脑、Acorn电脑集团和VLSI Technology 的合资企业。设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和功耗低等特点。适用于多种领域，比如信息家电、消费电子、广告多媒体机和智能控制应用等。

1.1.1 ARM公司发迹史

Acorn电脑公司（Acorn Computers Limited）于1983年开始的发展计划的团队由Roger Wilson和Steve Furber带领，着手开发一种新架构，类似进阶的MOS Technology 6502处理器。团队在1985年时开发出ARM1 Sample版，而首颗"真正"的产能型ARM2于次年量产。ARM2可能是全世界最简单实用的32位元微处理器，其仅容纳了30,000个晶体管（相较于Motorola六年后的68000其包含了70,000颗）。这个精简的特色是它消耗很少的电能，却能发挥比 Intel 80286 更好的效能，而且能获得比普通单片机更复杂的效果。后继的处理器ARM3更备有4KB的快取，使它能发挥更佳的效能。

上世纪80年代末，苹果电脑开始与Acorn电脑公司合作开发新版的ARM核心，由于这个项目非常重要，所以Acorn电脑公司基于1990年的设计团队另组成一家名为Advanced RISC Machines Ltd.的新公司。使得ARM有时候反而称作Advanced RISC Machine而不是Acorn RISC Machine。

Acorn 曾推出世界首个商用单芯片RISC 处理器，而苹果电脑当时希望将RISC 技术应用于自身系统，ARM 的微处理器新标准因此应运而生。ARM 成功地研制了首个低成本RISC 架构，迅速在市场上崭露头角。与此同时RISC 结构的竞争对手都着眼于提高性能，发展高端工作站处理器的RISC 结构。

1991 年ARM 推出首个嵌入式RISC 核心——ARM6™ 系列处理器后不久VLSI 率先获得授权一年后夏普和GEC Plessey 也成为授权用户。1993 年德州仪器和Cirrus Logic 亦签署了授权协议从此ARM 的知识产权产品和授权用户都急剧扩大。1993 年Nippon Investment and Finance (NIF) 成为ARM 股东后，ARM 开始向全球拓展，分别在亚洲美国和欧洲设立了办事处。1998 年4月ARM 在伦敦证券交易所和纳斯达克交易所上市。

ARM 现已发展成为一家全球性大公司，在3 大洲8 个国家设有分支机构，雇员超过720 人。公司在英国布莱克本、剑桥和舍菲尔德法国Sophia Antipolis 以及美国加州Walnut Creek 和德州奥斯丁设有研发中心，并在法国、德国、日本、韩国、中国台湾、以色列英国和美国建立了销售、行政和技术支持办事处。ARM 中国于在2002 年7 月在中国上海成立分公司。

1.1.2 ARM单挑单片机

ARM不是单片机，准确来讲ARM是一种处理器的IP核。ARM公司开发出处理器结构后，开始向其他芯片厂商授权制造，芯片厂商可以根据自己的需要进行结构与功能的调整，因此实际中使用的ARM处理器有很多种类，主要有三星、飞利浦、ATMEL、INTEL制造的几大类，功能与使用上均不相同。ARM处理器核还可以嵌入到其它专用芯片中作为中央处理单元使用，例如飞利浦的MP3解码芯片就是采用ARM7核心的。ARM系列处理器很少集成片上硬件资源，更接近今天的处理器范畴，基本不被认为是单片机。

ARM 知识产权授权用户非常众多，其中包括世界顶级的半导体和系统公司。全球20 家最大的半导体厂商中有19家是ARM 的用户。这些合作伙伴通过使用ARM 低价高效的IP 核技术，研制生产微处理器、外围设备和系统芯片。迄今这些厂商共发售了超过10 亿个ARM 微处理器内核。

在软件设计方便，ARM和单片机也有很多不同，其中最大的不同是ARM引入了操作系统的概念，有了操作系统的支持主要有以下几个优势：

l 基于操作系统的支持可以很轻松写出多任务的复杂应用程序；

l 完善的文件系统的支持；

l 完善的网络协议支持；

l 很多开源软件的支持；

当然，除了带来的了优势以外，同样也带来了一些开发上的难度，例如：移植操作系统需要专业人员进行，开发人员需要熟悉操作系统，庞大的操作系统带来很大的系统开销等问题。

本书还是按照单片机的开发思路，让ARM来单挑单片机，看看究竟是谁更厉害。 通过这样的对比学习可以帮助读者了解ARM的接口编程技术，为以后基于操作系统的接口编程打下坚实的基础。当然，我们还是以介绍ARM的接口编程为主，穿插和单片机的对比学习。