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ARM处理器与嵌入式系统研究

【摘要】随着科学技术水平的不断提升,市场中新型微处理器不断不断涌现,嵌入式系统在当前的应用也更为频繁,其中最具代表性的微处理器便是ARM处理器。本文简要分析了ARM处理器优点及其实际应用,同时介绍了基于ARM嵌入式系统研发而成的软件,仅供参考。

【关键词】ARM处理器;嵌入式系统;应用

1ARM处理器优点及其实际应用

1.1ARM处理器优点①性能高、功耗低。ARM处理器主要适用于嵌入式应用,在确保性能达到要求的前提之下,将功率消耗降至最低。同时ARM处理器各项性能较为均衡,可兼顾性能、代码密度以及功耗,并使之均衡,ARM处理器性能与功耗的比值在业界也处于领先地位。②芯片种类丰富。目前以ARM为核心研发的处理器多达上百种,用户也能够按照自身实际需求,综合考虑处理器的性能以及功能,选用更为合适的芯片对应用系统进行设计。1.2ARM处理器实际应用所有同ARM有关的产品,基本都使用了相同的产品体系。因此理论上ARM处理器及相应软件能够在任何产品中运行与使用。就目前而言,与ARM嵌入式系统有关的产品有以下几种:ARM7系列、ARM9系列以及ARM9E系列等。其中,ARM7系列产品具备体积小、功率消耗较低以及整体性能优秀等优势,较为常见的产品有ARM67TDMI以及ARM7EJ-S等商品,往往运用于移动通信设备当中。而ARM9系列中较为常见的产品有ARM9TDMI以及ARM920T等商品,该系列产品当中ARM9TDMI的整体性能明显优于ARM7TDM。因为前者不仅添加了Thumb扩展,并对其进行了调试,同时还为其配置了Harvard总线。该系列产品大多应用于网络连接或是顶置盒当中。ARM940T内添加有内存管理以及写缓冲,使得该产品性能得到提升,功率消耗有所减少但价格低廉的有点,大多应用于保安系统、笔记本或是打印机当中。ARM10系列中较为常见的产品有ARM1020E,该商品整型能力与浮点能力均不低,常常应用于对性能需求较高的打印机于游戏机当中。ARM9E系列较为常见的商品为ATM936EJ-S以及ARM966E-S等商品,该系列所有商品均为综合处理设备,可对数字信号进行处理,且处理效率较高。ARM11系列产品属于处理器,该类型处理器性能与效率俱佳。

2基于ARM嵌入式系统研发而成的软件

ARM嵌入式系统往往用于软件的开发,但因为嵌入式系统具有较大的差异性,针对不同类型应用的需要,设计人员也需选择对应的设计方式、系统工具以及开发平台。若设计人员选用带有储存设备管理单元的ARM处理器,则基于该处理器开发的应用系统,需按照实时性、应用以及开发环境的要求,为系统移植功能项相对较强的操作系统,以增强应用系统的合理性,如WinCE、Linux以及Android等,该类型系统开发的主要难度集中于OS的移植工作以及开发硬件驱动程序工作当中,当上述两步设计工作结束之后,剩余软件开发工作同计算机当中的开发基本没有区别,设计人员可依照常规软件设计方式完成工作,但在设计过程中需要注意关于ARM硬件平台软件的优化问题。设计人员需要明确ARM体系的结构,方能编写工作效率较高的ARM程序,ARM体系结构当中包含有内核结构、Cache、指令系统以及储存设备等。此外设计人员必须具有良好的程序设计思想,并对部分较为常用的函数以及算法有较为深入的了解,而这一过程也是ARM系统研发工作自低等阶段至高等阶段的过程。如今,应用系统的复杂是程度不断提升,设计人员应选用常规的开发环境以及高级程序编写语言,以便令自身开发的嵌入式软件在移植至其他移动平台的过程更为便捷,这也是影响软件应用范围扩展的主要因素之一。就目前而言,ARM嵌入式系统的开发过程中,应选用更为合适的开发平台,通常情况下,ARMRealView以及Keil等平台均较为合适,而编程语言则应选用C/C++这一应用广泛的编程语言,且ARM嵌入式系统含有库函数,且有程序的支持,未来发展前景良好,在嵌入式系统中的应用也极为重要。

3ARM嵌入式系统在军事模拟领域内的应用

随着军事训练实战化要求越来越高,军事模拟设备面临着较好的发展机遇。然而同时,实战化要求的不断提高,对军事模拟设备的功能完整性、便携性、易用性及耐用性等都提出了更高的要求。模拟设备又不同于军事装备器材,其开放度较高,领域内也存在较为激烈的竞争,因此选择性价比较高的嵌入式系统来进行模拟设备的研制生产,具有较大的优势。如前文所言,目前的ARM嵌入式系统发展水平较高,应用较为成熟,其完备的功能接口和优良的处理性能,完全能够满足模拟设备的使用要求。同时,随着应用范围的扩大,芯片及开发人员的可获得性也较高。而ARM嵌入式系统的高度成熟,也降低了军事模拟设备领域对其应用的成本,符合领域内“花小钱,办大事”的特点,因此ARM嵌入式系统在军事模拟领域内有着广泛的应用前景。

4结束语

嵌入式系统与一般计算机系统不同,其所具有的成熟度、差异性及开放性为嵌入系统设计人员提供了生存空间以及发展空间,ARM处理器已广泛应用于便携式和手持式设备等多个领域当中,其具有的多个优点在未来的军事模拟领域的发展中也将成为选择之一,基于ARM嵌入式系统的软硬件研发在该领域有很大的发展空间。

参考文献

[1]王根义,马德宝,杨黎斌.基于ARM的嵌入式最小系统架构研究[J].微计算机信息,2013,02:163~165.

[2]黄卫平.浅析ARM微处理器嵌入式系统的应用[J].时代经贸(中旬刊),2013,S4:230+234.

作者:万华 单位:总参谋部第六十研究所


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