詳解ARM的優(yōu)勢(shì)及與單片機(jī)的區(qū)別

目前大量的中、低端嵌入式應(yīng)用，主要使用8/16位單片機(jī)。在國(guó)內(nèi)，由于歷史的原因，主要是以MCS51核為主的許多不同型號(hào)單片機(jī)，主要廠商有Atmel、Philips、Winbond、宏晶等。還有一些近幾年發(fā)展較快的新型單片機(jī)，如PIC、AVR、MSP430系列等。這些單片機(jī)各有特點(diǎn)，但從目前的發(fā)展角度來看，單片機(jī)針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域的個(gè)性化發(fā)展愈發(fā)明顯。

1、軟件方面

這應(yīng)該是最大的區(qū)別了。引入了操作系統(tǒng)。為什么引入操作系統(tǒng)?有什么好處?

1)方便。主要體現(xiàn)在后期的開發(fā)，即在操作系統(tǒng)上直接開發(fā)應(yīng)用程序。不像單片機(jī)一樣一切都要重新寫。前期的操作系統(tǒng)移植工作，還是要專業(yè)人士來做。

2)安全。這是LINUX的一個(gè)特點(diǎn)。LINUX的內(nèi)核與用戶空間的內(nèi)存管理分開，不會(huì)因?yàn)橛脩舻膯蝹€(gè)程序錯(cuò)誤而引起系統(tǒng)死掉。這在單片機(jī)的軟件開發(fā)中沒見到過。

3)高效。引入進(jìn)程的管理調(diào)度系統(tǒng)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加高效。在傳統(tǒng)的單片機(jī)開發(fā)中大多是基于中斷的前后臺(tái)技術(shù)，對(duì)多任務(wù)的管理有局限性。

2、硬件方面

現(xiàn)在的8位單片機(jī)技術(shù)硬件發(fā)展的也非常得快，也出現(xiàn)了許多功能非常強(qiáng)大的單片機(jī)。但是與32ARM相比還是有些差距吧。

ARM芯片大多把SDRAM,LCD等控制器集成到片子當(dāng)中。在8位機(jī)，大多要進(jìn)行外擴(kuò)。

總的來說，單片機(jī)是個(gè)微控制器，ARM顯然已經(jīng)是個(gè)微處理器了。

引入嵌入式操作系統(tǒng)之后，可以實(shí)現(xiàn)許多單片機(jī)系統(tǒng)不能完成的功能。比如：嵌入式web服務(wù)器，java虛擬機(jī)等。也就是說，有很多免費(fèi)的資源可以利用，上述兩種服務(wù)就是例子。如果在單片機(jī)上開發(fā)這些功能可以想象其中的難度。

ARM處理器的優(yōu)勢(shì)詳解

對(duì)于如今大量出現(xiàn)的32位嵌入式應(yīng)用，以筆者之見，ARM處理器的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面。

高性能、低功耗、低價(jià)格

把ARM處理器的性能拿來和一些著名的通用處理器(如Pentium)相比是不合適的，因?yàn)樗麄兏髯葬槍?duì)的應(yīng)用需求是不同的。Pentium處理器采用多條指令流水線的超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，追求通用應(yīng)用目標(biāo)下的超強(qiáng)性能，功耗大，可以用散熱器加風(fēng)扇散熱。ARM針對(duì)嵌入式應(yīng)用，在滿足性能要求的前提下，力求最低的功率消耗。ARM結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能兼顧到性能、功耗、代碼密度、價(jià)格等幾個(gè)方面，而且做得比較均衡。在性能/功耗比(MIPS/W)方面,ARM處理器具有業(yè)界領(lǐng)先的性能?；贏RM核的芯片價(jià)格也很低，目前ARM CortexM的芯片價(jià)格可低至10元人民幣左右。

豐富的可選擇芯片

ARM只是一個(gè)核，ARM公司自己不生產(chǎn)芯片，采用授權(quán)方式給半導(dǎo)體生產(chǎn)商。目前，全球幾乎所有的半導(dǎo)體廠家都向ARM公司購(gòu)買了各種ARM核，配上多種不同的控制器(如LCD控制器、SDRAM控制器、DMA控制器等)和外設(shè)、接口，生產(chǎn)各種基于ARM核的芯片。目前，基于ARM核的各種處理器型號(hào)有好幾百種，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，常見的有ST、TI、NXP、Atmel、Samsung、OKI、Sharp、Hynix、Crystal等廠家的芯片。用戶可以根據(jù)各自的應(yīng)用需求，從性能、功能等方面考察，在許多具體型號(hào)中選擇最合適的芯片來設(shè)計(jì)自己的應(yīng)用系統(tǒng)。由于ARM核采用向上兼容的指令系統(tǒng)，用戶開發(fā)的軟件可以非常方便地移植到更高的ARM平臺(tái)。

廣泛的第三方支持

以如今的技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)處理器并非難事，但要使這個(gè)處理器得到大家認(rèn)可，并取得市場(chǎng)成功卻是非常困難的，其中涉及許多技術(shù)與非技術(shù)的因素和環(huán)節(jié)，還包括時(shí)機(jī)、運(yùn)氣。因?yàn)楝F(xiàn)在許多產(chǎn)品的開發(fā)，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的處理器加幾百條指令、語句就可以解決的。要用到32位處理器，一般都要有編譯器、高效的開發(fā)工具(仿真器及調(diào)試環(huán)境)、操作系統(tǒng)、協(xié)議棧等，這些東西都不是一個(gè)芯片生產(chǎn)商可以解決的，而需要許多第三方的支持。這就像一粒種子，需要土壤、空氣、水等環(huán)境才能發(fā)芽、成長(zhǎng)。這也是我們的一些“中國(guó)芯”該反思之處。

ARM通過近20年的培育、發(fā)展，得到了廣泛的第三方合作伙伴支持。目前，除通用編譯器GCC，ARM有自己的高效編譯、調(diào)試環(huán)境(MDK、Keil),全球約有50家以上的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)軟件廠商和30家以上的EDA工具制造商，還有很多高效率的實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)試工具的廠商，對(duì)ARM提供了很好的支持。用戶采用ARM處理器開發(fā)產(chǎn)品，既可以獲得廣泛的支持，也便于和同行交流，加快開發(fā)進(jìn)度，縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間。

完整的產(chǎn)品線和發(fā)展規(guī)劃

ARM核根據(jù)不同應(yīng)用需求對(duì)處理器的性能要求，有一個(gè)從ARM7、ARM9到ARM10、ARM11，以及新定義的CortexM/R/A系列完整的產(chǎn)品線。前幾年應(yīng)用較多的主要是基于V4架構(gòu)的ARM7TDMI、ARM720T、ARM920T核的一些處理器芯片，如NXP的LPC2000系列、ST的STR7/9系列、Atmel 的AT91系列和Samsung的S3C系列。近兩年，ARM Cortex系列以更好的性能、更低的價(jià)格得到快速推廣，典型的就是基于CortexM3的STM32系列。

ARM CortexM/R/A系列分別針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域。M系列主要面向傳統(tǒng)微控制器(MCU/單片機(jī))應(yīng)用，這類應(yīng)用面很廣，要求處理器有豐富的外設(shè)，并且各方面比較均衡;R系列強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性，主要用于實(shí)時(shí)控制，如汽車引擎;A系列面向高性能、低功耗應(yīng)用系統(tǒng)，如智能手機(jī)。選用ARM處理器進(jìn)行開發(fā)，技術(shù)積累性較強(qiáng)，生命周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)重用度高，不易被淘汰。用戶在選擇ARM處理器時(shí)，可以針對(duì)應(yīng)用需求，從大量的ARM芯片中選用滿足性能、功能要求的產(chǎn)品，以獲得較好的性價(jià)比。

ARM處理器在便攜、手持式設(shè)備以及工業(yè)控制等應(yīng)用領(lǐng)域，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是一個(gè)很好的選擇。當(dāng)然，沒有一種型號(hào)的處理器是可以覆蓋所有應(yīng)用的，也不是搬上一個(gè)嵌入式OS，就可以很好地解決軟件問題的。