Εισαγωγή του ARM:

Το ARM σημαίνει μηχανή Advanced RISC (υπολογιστής με μειωμένες οδηγίες). Η ARM ξεκίνησε τη ζωή της ως μέρος των κατασκευαστών Acorn του υπολογιστή BCC και τώρα σχεδιάζει μάρκες για Apple iPad. Η πρώτη ARM ιδρύθηκε στο Πανεπιστήμιο του Cambridge το 1978. Οι υπολογιστές του ομίλου Acorn ανέπτυξαν τον πρώτο εμπορικό επεξεργαστή RISC ARM το 1985. Η ARM ιδρύθηκε και ήταν πολύ δημοφιλής το 1990. Η ARM χρησιμοποίησε πάνω από το 98% των κινητών τηλεφώνων το 2007 και 10 δισεκατομμύρια επεξεργαστές αποστέλλονται το 2008. Η ARM είναι η τελευταία τεχνολογία που αντικαταστάθηκε από μικροελεγκτές και μικροεπεξεργαστές. Βασικά το ARM είναι επεξεργαστές ή ελεγκτές 16 bit / 32 bit. Η ARM είναι η καρδιά προηγμένων ψηφιακών προϊόντων, όπως ψηφιακά φωτογραφικά μηχανήματα συστημάτων κινητής τηλεφωνίας και οικιακής δικτύωσης και ασύρματων τεχνολογιών.

Γενικό διάγραμμα τσιπ ARM

Γιατί το ARM είναι πιο δημοφιλές:

Το ARM είναι ο πιο δημοφιλής επεξεργαστής, που χρησιμοποιείται ιδιαίτερα σε φορητές συσκευές λόγω της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και της λογικής απόδοσης.
Το ARM έχει καλύτερη απόδοση σε σύγκριση με άλλους επεξεργαστές. Ο επεξεργαστής ARM αποτελείται βασικά από χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και χαμηλό κόστος. Είναι πολύ εύκολο στη χρήση του ARM για γρήγορες και αποτελεσματικές εξελίξεις εφαρμογών, οπότε αυτός είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο το ARM είναι πιο δημοφιλές.

Εισαγωγή στις οικογένειες ARM Architecture:

Οικογένειες ARM Architecture

Χαρακτηριστικά διαφορετικών εκδόσεων ARM:

Έκδοση 1:

Η ARM έκδοση ένα Αρχιτεκτονική:

“αθροιστής μεταφοράς κυματισμού τεσσάρων bit ”

Διακοπές λογισμικού
Δίαυλος διευθύνσεων 26-bit
Η επεξεργασία δεδομένων είναι αργή
Υποστηρίζει λειτουργίες φόρτωσης byte, word και multiword

Έκδοση 2:

Δίαυλος διευθύνσεων 26-bit
Αυτόματες οδηγίες για συγχρονισμό νήματος
Υποστήριξη συν-επεξεργαστή

Έκδοση 3:

Διεύθυνση 32-bit
Υποστήριξη πολλαπλών δεδομένων (όπως 32 bit = 32 * 32 = 64).
Ταχύτερη από την έκδοση ARM1 και την έκδοση2

Έκδοση 4:

32-bit χώρος διευθύνσεων
Υποστήριξη παραλλαγής Τ: Σετ εντολών 16 bit THUMB
Υποστηρίζει παραλλαγή M: τα μέσα πολλαπλασιασμού μακράς διάρκειας δίνουν αποτέλεσμα 64-bit

Έκδοση 5:

Βελτιωμένη διεργασία ARM THUMB
Υποστηρίζει οδηγίες CCL
Υποστηρίζει E παραλλαγή: Ενισχυμένο σύνολο οδηγιών DSP
Υποστηρίζει παραλλαγή S: Επιτάχυνση εκτέλεσης κώδικα byte Java

Έκδοση 6:

Βελτιωμένο σύστημα μνήμης
Υποστηρίζει μία μόνο οδηγία πολλαπλών δεδομένων

Ονοματολογία ARM:

Υπάρχουν διαφορετικές εκδόσεις ARM, όπως ARMTDMI, ARM10XE, η έννοια των TDMI και XE δίνεται παρακάτω:

ARM {X} {Y} {Z} {T} {D} {M} {I} {E} {J} {F} {S}

X - Οικογένεια
Y - Διαχείριση μνήμης
Z - Προσωρινή μνήμη
T - αποκωδικοποιητής 16-bit THUMB
Σφάλμα εντοπισμού D - JTAG
M - Γρήγορος πολλαπλασιαστής
I - Ενσωματωμένο μακροκύτταρο ICE
Ε - Ενισχυμένη οδηγία
J - Jazelle (Java)
F - Διάνυσμα μονάδα κινητής υποδιαστολής
S - Συνθετική έκδοση

Αρχιτεκτονική ARM:

Το ARM είναι μια αρχιτεκτονική υπολογιστών που μειώνει τις οδηγίες χρήσης και σημαίνει ότι ο πυρήνας δεν μπορεί να λειτουργήσει άμεσα με τη μνήμη. Όλες οι λειτουργίες δεδομένων πρέπει να γίνονται από καταχωρητές με τις πληροφορίες που βρίσκονται στη μνήμη. Εκτέλεση της λειτουργίας δεδομένων και αποθήκευση της τιμής στη μνήμη. Το ARM αποτελείται από 37 σύνολα καταχωρητών, 31 είναι μητρώα γενικού σκοπού και 6 είναι μητρώα κατάστασης. Το ARM χρησιμοποιεί επτά τρόπους επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση της εργασίας χρήστη.

Λειτουργία ΧΡΗΣΤΗ
Λειτουργία FIQ
Λειτουργία IRQ
Λειτουργία SVC
ΑΝΕΠΙΘΥΜΗΤΗΣ λειτουργία
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΠΟΣΤΟΛΗΣ
Λειτουργία THUMB

Η λειτουργία χρήστη είναι μια κανονική λειτουργία που έχει τον μικρότερο αριθμό καταχωρητών. Δεν διαθέτει SPSR και περιορισμένη πρόσβαση στο CPSR. Το FIQ και το IRQ είναι οι δύο τρόποι που προκαλούνται από διακοπή της CPU. Το FIQ επεξεργάζεται παρελθόν διακοπή και το IRQ συκοφαντία διακοπής. Η λειτουργία FIQ διαθέτει επιπλέον πέντε τραπεζικούς καταχωρητές για μεγαλύτερη ευελιξία και υψηλή απόδοση όταν χειρίζονται κρίσιμες διακοπές. Η λειτουργία επόπτη είναι η λειτουργία διακοπής λογισμικού του επεξεργαστή για εκκίνηση ή επαναφορά. Εκτελείται η λειτουργία Απροσδιόριστης παγίδευσης παράνομων οδηγιών. Ο πυρήνας ARM αποτελείται από δίαυλο δεδομένων 32-bit και ταχύτερη ροή δεδομένων. Στη λειτουργία THUMB το 32-bit των δεδομένων χωρίζεται σε 16-bit και αυξάνει την ταχύτητα επεξεργασίας.

Μερικά από τα μητρώα δεσμεύονται σε κάθε λειτουργία για συγκεκριμένη χρήση από τον πυρήνα. Τα δεσμευμένα μητρώα είναι

SP (δείκτης στοίβας).
LR (σύνδεσμος συνδέσμου).
Υπολογιστής (μετρητής προγράμματος).
CPSR (τρέχον μητρώο κατάστασης προγράμματος).
SPSR (αποθηκευμένο μητρώο κατάστασης προγράμματος).

Οι δεσμευμένοι καταχωρητές χρησιμοποιούνται για συγκεκριμένες λειτουργίες. Τα SPSR και CPSR περιέχουν τα bit ελέγχου κατάστασης συγκεκριμένων ιδιοτήτων. Αυτές οι ιδιότητες ορίζουν τον τρόπο λειτουργίας, τη σημαία κατάστασης ALU, την ενεργοποίηση διακοπής ή την απενεργοποίηση σημαιών. Ο πυρήνας ARM λειτουργεί σε δύο καταστάσεις 32-bit ή THUMBS.

Μητρώα επιλογής τρόπου ARM

Μέτρηση θερμοκρασίας με βάση το όπλο:

Η θερμοκρασία είναι η πιο σημαντική παράμετρος σε βιομηχανικές εφαρμογές. Η ακρίβεια των μετρημένων και ελεγχόμενων είναι πολύ σημαντική. Περισσότεροι βιομηχανικοί μετασχηματιστές έχουν υποστεί ζημιά από υψηλή τάση και υπερφόρτωση και υψηλή θερμοκρασία. Η ακρίβεια της θερμοκρασίας που μετράται και ελέγχεται είναι πολύ απαιτητική. Αυτό το έργο έχει σχεδιαστεί για τη διασύνδεση του αισθητήρα θερμοκρασίας με έναν μικροελεγκτή βασισμένο σε ARM.

Βιομηχανικός ελεγκτής θερμοκρασίας

Διαδικασία εργασίας:

Ο LPC2148 είναι ένας επεξεργαστής ARM7 16/32 bit . Ο αισθητήρας θερμοκρασίας LM35 είναι ένας αναλογικός αισθητήρας, συνδεδεμένος με το αναλογικό κανάλι μικροελεγκτή LPC2148. Οι συκοφαντικές τιμές θερμοκρασίας είναι προγραμματισμένες στον μικροελεγκτή. Η γραφική οθόνη LCD συνδέεται με τις ακίδες εξόδου του μικροελεγκτή. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας παρακολουθεί τη θερμοκρασία κάθε δευτερόλεπτο. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται λόγω υπερφόρτωσης, τότε ο αισθητήρας στέλνει το αναλογικό σήμα στον μικροελεγκτή. Ο μικροελεγκτής δίνει τις ειδοποιήσεις μέσω του βομβητή και της οθόνης LCD. Η οθόνη LCD εμφανίζει τη θερμοκρασία στην οθόνη. Αυτή η εφαρμογή χρησιμοποιείται σε βιομηχανίες για λόγους ασφαλείας.