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Tous ceux qui s'intéressent à la technologie mobile ont certainement entendu le nom ARM. Beaucoup comprennent cette abréviation comme un type de processeur pour smartphones et tablettes, d'autres précisent qu'il ne s'agit pas du tout d'un processeur, mais de son architecture. Et certainement peu de gens se sont penchés sur l’histoire de l’émergence d’ARM. Dans cet article, nous allons essayer de comprendre toutes ces nuances et vous expliquer pourquoi les gadgets modernes ont besoin de processeurs ARM.
Une brève excursion dans l'histoire
Lorsque vous recherchez « ARM », Wikipédia donne deux significations à cette abréviation : Acorn RISC Machine et Advanced RISC Machines. Commençons dans l'ordre. Dans les années 1980, Acorn Computers a été fondée au Royaume-Uni et a commencé ses activités en créant des ordinateurs personnels. À cette époque, Acorn était aussi appelée la « pomme britannique ». Une période décisive pour l'entreprise a eu lieu à la fin des années 1980, lorsque son ingénieur en chef a profité de la décision de deux diplômés universitaires locaux pour proposer un nouveau type d'architecture de processeur à jeu d'instructions réduit (RISC). C'est ainsi qu'est apparu le premier ordinateur basé sur le processeur Acorn Risc Machine. Le succès ne se fait pas attendre. En 1990, les Britanniques ont conclu un accord avec Apple et ont rapidement commencé à travailler sur une nouvelle version du chipset. L'équipe de développement a finalement formé une société appelée Advanced RISC Machines, inspirée du processeur. Les puces dotées de la nouvelle architecture sont également connues sous le nom de Advanced Risc Machine ou ARM en abrégé.Depuis 1998, Advanced Risc Machine est devenue connue sous le nom d'ARM Limited. Actuellement, l’entreprise ne produit ni ne vend ses propres transformateurs. La principale et unique activité d'ARM Limited est le développement de technologies et la vente de licences à diverses sociétés pour utiliser l'architecture ARM. Certains fabricants achètent une licence pour les cœurs prêts à l'emploi, d'autres achètent ce qu'on appelle une « licence architecturale » pour produire des processeurs avec leurs propres cœurs. Parmi ces sociétés figurent Apple, Samsung, Qualcomm, nVidia, HiSilicon et d'autres. Selon certains rapports, ARM Limited gagne 0,067 $ sur chacun de ces processeurs. Ce chiffre est moyen et également dépassé. Chaque année, les chipsets contiennent de plus en plus de cœurs et les nouveaux processeurs multicœurs surpassent les modèles obsolètes en termes de coût.
Caractéristiques techniques des puces ARM
Il existe deux types d'architectures de processeur modernes : ICIC(Calcul de jeux d'instructions complexes) et RISQUE(Calcul à jeu d’instructions réduit). L'architecture CISC inclut la famille de processeurs x86 (Intel et AMD) et l'architecture RISC inclut la famille ARM. La principale différence formelle entre RISC et CISC et, par conséquent, x86 par rapport à ARM réside dans le jeu d'instructions réduit utilisé dans les processeurs RISC. Par exemple, chaque instruction dans une architecture CISC est transformée en plusieurs instructions RISC. De plus, les processeurs RISC utilisent moins de transistors et consomment donc moins d'énergie.La principale priorité des processeurs ARM est le rapport performances/consommation d'énergie. ARM a un rapport performances par watt plus élevé que x86. Vous pouvez obtenir la puissance dont vous avez besoin à partir de 24 cœurs x86 ou de centaines de petits cœurs ARM à faible consommation. Bien entendu, même le processeur le plus puissant basé sur l’architecture ARM ne sera jamais comparable en puissance à un Intel Core i7. Mais le même Intel Core i7 a besoin d'un système de refroidissement actif et ne rentrera jamais dans un boîtier de téléphone. Ici, ARM n'a pas de concurrence. D’une part, cela semble être une option intéressante pour construire un supercalculateur utilisant un million de processeurs ARM au lieu d’un millier de processeurs x86. En revanche, les deux architectures ne peuvent être comparées sans ambiguïté. À certains égards, ARM aura un avantage, et à d’autres, x86 aura un avantage.
Cependant, appeler des processeurs de puces d'architecture ARM n'est pas tout à fait correct. En plus de plusieurs cœurs de processeur, ils incluent également d'autres composants. Le terme le plus approprié serait « puce unique » ou « système sur puce » (SoC). Les systèmes monopuces modernes pour appareils mobiles comprennent un contrôleur RAM, un accélérateur graphique, un décodeur vidéo, un codec audio et des modules de communication sans fil. Comme mentionné précédemment, les composants individuels du chipset peuvent être développés par des fabricants tiers. L'exemple le plus frappant est celui des cœurs graphiques qui, outre ARM Limited (graphiques Mali), sont développés par Qualcomm (Adreno), NVIDIA (GeForce ULP) et Imagination Technologies (PowerVR).
En pratique, cela ressemble à ceci. La plupart des appareils mobiles Android économiques sont équipés de chipsets fabriqués par la société MédiaTek, qui suit presque invariablement les instructions d'ARM Limited et les complète avec des cœurs Cortex-A et des graphiques Mali (moins souvent PowerVR).
Les grandes marques utilisent souvent des chipsets fabriqués pour leurs appareils phares Qualcomm. À propos, les dernières puces Qualcomm Snapdragon (,) sont équipées de cœurs Kryo entièrement personnalisés pour le processeur central et Adreno pour l'accélérateur graphique.
Concernant Pomme, puis pour l'iPhone et l'iPad, la société utilise ses propres puces de la série A avec l'accélérateur graphique PowerVR, qui sont produites par des sociétés tierces. Ainsi, il dispose d'un processeur A10 Fusion quad-core 64 bits et d'un processeur graphique PowerVR GT7600.
L'architecture de la famille de processeurs est considérée comme pertinente au moment de la rédaction ARMv8. C'était le premier à utiliser un jeu d'instructions 64 bits et à prendre en charge plus de 4 Go de RAM. L'architecture ARMv8 est rétrocompatible avec les applications 32 bits. Le cœur de processeur le plus efficace et le plus puissant développé par ARM Limited est actuellement Cortex-A73, et la plupart des fabricants de SoC l'utilisent inchangé.
Le Cortex-A73 offre des performances 30 % supérieures à celles du Cortex-A72 et prend en charge l'architecture ARMv8 complète. La fréquence maximale du cœur du processeur est de 2,8 GHz.
Portée d'utilisation d'ARM
La plus grande renommée d'ARM est venue du développement des appareils mobiles. À la veille de la production en série de smartphones et autres équipements portables, les processeurs économes en énergie se sont révélés utiles. Le développement d'ARM Limited a culminé en 2007, lorsque la société britannique a renouvelé son partenariat avec Apple, et quelque temps plus tard, l'équipe de Cupertino a présenté son premier iPhone doté d'un processeur basé sur l'architecture ARM. Par la suite, un système monopuce basé sur l'architecture ARM est devenu un composant inchangé de presque tous les smartphones du marché.
Le portefeuille d'ARM Limited ne se limite pas aux seuls cœurs de la famille Cortex-A. En fait, il existe trois séries de cœurs de processeur sous la marque Cortex, désignées par les lettres A, R, M. Famille de cœurs Cortex-A, comme nous le savons déjà, est le plus puissant. Ils sont principalement utilisés dans les smartphones, les tablettes, les décodeurs TV, les récepteurs satellite, les systèmes automobiles et la robotique. Cœurs de processeur Cortex-R optimisées pour effectuer des tâches hautes performances en temps réel, ces puces se retrouvent donc dans les équipements médicaux, les systèmes de sécurité autonomes et les supports de stockage. La tâche principale de la famille Cortex-M est la simplicité et le faible coût. Techniquement, ce sont les cœurs de processeur les plus faibles avec la consommation d’énergie la plus faible. Les processeurs basés sur de tels cœurs sont utilisés presque partout où une puissance minimale et un faible coût sont requis pour un appareil : capteurs, contrôleurs, alarmes, écrans, montres intelligentes et autres équipements.
En général, la plupart des appareils modernes, petits ou grands, nécessitant un processeur, utilisent des puces ARM. Un énorme avantage est le fait que l'architecture ARM est prise en charge par de nombreux systèmes d'exploitation sur la plate-forme Linux (y compris Android et Chrome OS), iOS et Windows (Windows Phone).
Concurrence sur le marché et perspectives d'avenir
Il convient de reconnaître qu'à l'heure actuelle, ARM n'a pas de concurrents sérieux. Et, dans l'ensemble, cela est dû au fait qu'ARM Limited a fait le bon choix à un moment donné. Mais au tout début de son parcours, l'entreprise produisait des processeurs pour PC et tentait même de concurrencer Intel. Après qu'ARM Limited ait changé l'orientation de ses activités, elle a également traversé une période difficile. Ensuite, le monopoleur de logiciels représenté par Microsoft, ayant conclu un accord de partenariat avec Intel, n'a laissé aucune chance aux autres fabricants, dont ARM Limited - le système d'exploitation Windows ne fonctionnait tout simplement pas sur les systèmes équipés de processeurs ARM. Aussi paradoxal que cela puisse paraître, la situation peut désormais changer radicalement et le système d'exploitation Windows est prêt à prendre en charge les processeurs sur cette architecture.
Suite au succès des puces ARM, Intel a tenté de créer un processeur compétitif et est entré sur le marché avec une puce Intel Atome. Cela lui a pris beaucoup plus de temps qu'ARM Limited. Le chipset est entré en production en 2011, mais, comme on dit, le train est déjà parti. Intel Atom est un processeur CISC avec une architecture x86. Les ingénieurs de la société ont obtenu une consommation d'énergie inférieure à celle d'ARM, mais pour le moment, divers logiciels mobiles sont mal adaptés à l'architecture x86.
L'année dernière, Intel a abandonné plusieurs décisions clés dans le développement ultérieur des systèmes mobiles. Essentiellement une entreprise pour les appareils mobiles car ils sont devenus non rentables. Le seul grand fabricant à avoir équipé ses smartphones de chipsets Intel Atom était ASUS. Cependant, Intel Atom est encore largement utilisé dans les netbooks, les nettops et autres appareils portables.
La position d'ARM Limited sur le marché est unique. À l'heure actuelle, presque tous les fabricants utilisent ses développements. Cependant, l’entreprise ne dispose pas de ses propres usines. Cela ne l'empêche pas de faire jeu égal avec Intel et AMD. L'histoire d'ARM comprend un autre fait intéressant. Il est possible que la technologie ARM appartienne désormais à Apple, qui était à l'origine de la création d'ARM Limited. Ironiquement, en 1998, les habitants de Cupertino, en période de crise, vendirent leur part. Apple est désormais obligé, avec d'autres sociétés, d'acheter une licence pour les processeurs ARM utilisés dans l'iPhone et l'iPad.
De nos jours, les processeurs ARM sont capables d'effectuer des tâches sérieuses. Dans un avenir proche, ils seront utilisés dans les serveurs ; les centres de données Facebook et PayPal disposent déjà de telles solutions. À l'ère du développement de l'Internet des objets (IoT) et des appareils domestiques intelligents, les puces ARM sont devenues encore plus demandées. Les choses les plus intéressantes restent donc à venir pour ARM.
En raison du nombre sans cesse croissant d'applications qui imposent des exigences accrues en matière de performances de traitement des données, on constate une tendance émergente à une demande croissante pour le 32 bits. microcontrôleurs. C'est la conclusion de la société de marketing Semico, qui prévoit une double prédominance de la capacité du marché 32 bits. microcontrôleurs sur 8 et 16 bits. en 2007. À cet égard, le but de cet article est de présenter les tendances générales du développement de l'un des 32 bits les plus courants. Cœurs ARM et donne une évaluation comparative des microcontrôleurs basés sur ceux-ci des fabricants les plus abordables des marchés de la CEI.
Présentation de l'architecture ARM
Le cœur du microcontrôleur ARM a été développé par la société anglaise du même nom, fondée en 1990. Le nom ARM vient de « Advanced RISC Machines ». Il convient de noter que l'entreprise se spécialise uniquement dans le développement de cœurs de microprocesseurs et d'unités périphériques, alors qu'elle ne dispose pas d'installations de production pour la production de microcontrôleurs. ARM fournit ses conceptions sous forme électronique, à partir desquelles les clients conçoivent leurs propres microcontrôleurs. Les clients de la société comprennent plus de 60 entreprises de fabrication de semi-conducteurs, parmi lesquelles figurent des fabricants aussi populaires sur le marché des composants semi-conducteurs dans les pays de la CEI que Altera, Analog Devices, Atmel, Cirrus Logic, Fujitsu, MagnaChip (Hynix), Intel, Motorola, National Semiconductor. , Philips, ST Microelectronics et Texas Instruments.
Actuellement, l'architecture ARM occupe une position de leader et couvre 75 % du marché 32 bits. microprocesseurs RISC intégrés. La prédominance de ce cœur s'explique par sa standardisation, qui permet au développeur d'utiliser de manière plus flexible ses propres développements logiciels et ceux de tiers, à la fois lors du passage à un nouveau cœur de processeur ARM et lors de la migration entre différents types de microcontrôleurs ARM.
Il existe actuellement six grandes familles développées (voir Figure 1) : ARM7™, ARM9™, ARM9E™, ARM10™, ARM11™ et SecurCore™. Les familles XScale™ et StrongARM® ont également été développées conjointement avec Intel.
Plusieurs extensions peuvent être intégrées en complément de l'architecture ARM :
- Thumb® - 16 bits un ensemble d'instructions qui améliore l'efficacité de l'utilisation de la mémoire du programme ;
- DSP - un ensemble d'instructions arithmétiques pour le traitement du signal numérique ;
- Jazelle™ - extension pour l'exécution matérielle directe d'instructions Java ;
- Média - une extension pour 2 à 4 fois la vitesse de traitement des signaux audio et vidéo.
Figure 1. Cœurs de processeur ARM
Les niveaux records franchis par l'architecture ARM sont des vitesses supérieures à 1 GHz et une consommation spécifique de 1 μW/MHz. Selon leur objectif, les processeurs ARM sont divisés en trois groupes (voir Figure 2) :
- Processeurs de système d'exploitation à plate-forme ouverte pour les applications de communications sans fil, d'imagerie et d'électronique grand public.
- Processeurs pour systèmes d'exploitation temps réel embarqués pour les applications de stockage, industrielles, automobiles et de réseau.
- Système de protection des données pour cartes à puce et cartes SIM.
| 0,18 µm (0,13 µm) | ||||
| Cœur | Mémoire cache | Superficie, mm 2 | Consommation spécifique mW/MHz | Fréquence, MHz |
| ARM7TDMI | - | 0,53 (0,26) | 0.24 (0,06) | 100 (133) |
| ARM7TDMI-S | - | 0,62 (0,32) | 0,39 (0,11) | 80-100 (100-133) |
| SC100 | - | 0,50 | 0.21 | 80 |
| SC200 | - | 0,70 | 0.30 | 110 |
| ARM7EJ-S | - | 1,25 (0,65) | 0,45 (0,16) | 80-100 (100-133) |
| ARM946E-S | 8k + 8k | 5,8 (3,25) | 0,9 (0,45) | 150-170 (180-210) |
| ARM966E-S | 16k+16k MTC | 4,0 (2,25) | 0,65 (0,4) | 180-200 (220-250) |
| ARM1026EJ-S | 8k + 8k | 7,5 (4,2) | 1,15 (0,5) | 190-210 (266-325) |
| ARM1136J(F)-S | 16k/16k+ 16/16k MTC | - (8,2; 9,6) | 1,30 (0,4) | 250-270 (333-400) |
Figure 2. Données techniques des cœurs de processeur
VSE - émulateur en circuit, RT - temps réel, DSP - processeur de signal numérique, SIMD - données multiples dans une seule instruction, TCM - mémoire densément couplée (cache), ETM - macrocellules de trace intégrées, VIC - contrôleur d'interruption vectoriel, ASB , AHB - types de pneus internes
La promesse du cœur ARM devient évidente après l'annonce révolutionnaire d'Atmel lors de la conférence des développeurs de microcontrôleurs ARM, qui a eu lieu à Santa Clara (États-Unis) en octobre 2004. L'essence de l'annonce était l'intention d'Atmel de produire du 32 bits. Microcontrôleurs AT91SAM7S au prix de 8 bits, ciblant 8 bits. applications pour étendre les fonctionnalités de traitement de l’information, tout en maintenant leur coût compétitif au même niveau.
Jeu d'instructions pour le pouce
32 bits Les processeurs ARM prennent en charge les versions 16 bits précédentes. développement grâce à la prise en charge du jeu d’instructions Thumb. Utiliser 16 bits Les instructions peuvent économiser jusqu'à 35 % de mémoire par rapport à un équivalent 32 bits. code, tout en conservant tous les avantages du 32 bits. systèmes, par exemple, accès à la mémoire avec 32 bits. espace d’adressage.
Technologie SIMD
La technologie SIMD (plusieurs données dans une instruction) est utilisée dans l'extension multimédia et vise à augmenter la vitesse de traitement des données dans les applications nécessitant une faible consommation d'énergie. Les extensions SIMD sont optimisées pour une large gamme de logiciels, incl. codecs audio/vidéo, où ils vous permettent d'augmenter la vitesse de traitement de 4 fois.
Jeu d'instructions DSP
De nombreuses applications imposent des exigences accrues en matière de vitesse de traitement du signal en temps réel. Traditionnellement, dans de telles situations, les développeurs ont recours à un processeur de signal numérique (DSP), ce qui augmente la consommation d'énergie et le coût du développement lui-même et de l'appareil final. Pour éliminer ces défauts, un certain nombre de processeurs ARM ont intégré des instructions DSP qui exécutent 16 bits. et 32 bits opérations arithmétiques.
Technologie Jazelle®
La technologie ARM Jazelle est destinée aux applications prenant en charge le langage de programmation Java. Il offre une combinaison unique de hautes performances, de faible coût système et de faibles besoins en énergie, qui ne peuvent être obtenus simultanément à l'aide d'un coprocesseur ou d'un processeur Java dédié.
La technologie ARM Jazelle est une extension au 32 bits. Architecture RISC, qui permet au processeur ARM d'exécuter du code Java dans le matériel. Dans le même temps, l'architecture ARM permet d'obtenir une vitesse d'exécution inégalée du code Java. Ainsi, les développeurs ont la possibilité d'implémenter librement des applications Java, incl. systèmes d'exploitation et code d'application sur un seul processeur.
La technologie Jazelle est actuellement intégrée aux processeurs ARM suivants : ARM1176JZ(F)-S, ARM1136J(F)-S, ARM1026EJ-S, ARM926EJ-S et ARM7EJ-S.
Les processeurs ARM traditionnels prennent en charge 2 jeux d'instructions : le mode ARM prend en charge les instructions 32 bits et le mode Thumb compresse les instructions les plus populaires en 16 bits. format. La technologie Jazelle étend ce concept en ajoutant un troisième jeu d'instructions Java activé dans un nouveau mode Java.
Technologie de gestion intelligente de l'énergie
L'une des principales tâches que résolvent les développeurs d'appareils portables (par exemple, les téléphones intelligents, les assistants numériques personnels et les lecteurs audio/vidéo) est d'optimiser la consommation d'énergie, ce qui permet d'améliorer les caractéristiques de performance de l'appareil fini en prolongeant la durée de vie de la batterie ou en réduisant la taille. de l'appareil.
Une méthode traditionnelle de réduction de la consommation d'énergie consiste à utiliser des modes de fonctionnement économiques, par exemple inactif ou veille, qui diffèrent par la profondeur de désactivation des éléments internes. En règle générale, le mode de fonctionnement actif d'un tel système est conçu pour les pires conditions de fonctionnement et se caractérise par une charge maximale, réduisant ainsi de manière injustifiée la durée de vie de la batterie. Ainsi, pour optimiser davantage la consommation énergétique de la batterie, les développeurs accordent une attention particulière à la gestion de l'énergie en mode actif.
Pour faciliter ce processus, la technologie Intelligent Energy Manager (IEM) a été développée pour les processeurs ARM. Cette technologie est une combinaison de composants matériels et logiciels qui fonctionnent ensemble pour effectuer une mise à l'échelle dynamique de la puissance.
L'essence de la méthode de contrôle dynamique de la tension d'alimentation repose sur l'expression de la consommation électrique des processeurs CMOS :
où P est la consommation électrique totale, C est la capacité commutée, fc est la fréquence du processeur, est la tension d'alimentation, est le courant de fuite en mode statique. Il résulte de l'expression que la fréquence et la tension d'alimentation peuvent varier pour ajuster la consommation d'énergie.
La réduction de fréquence pour réduire la consommation électrique est largement utilisée dans les microcontrôleurs et les systèmes sur puces (PSoC), mais cette méthode ne présente pas l'inconvénient de réduire les performances. La méthode de contrôle dynamique de la tension d'alimentation est basée sur la variation de la tension d'alimentation. Toutefois, si les possibilités de réglage sont épuisées, une méthode supplémentaire de réglage de la fréquence du processeur est utilisée.
Microcontrôleurs basés sur l'architecture ARM
Le tableau 1 présente les caractéristiques comparatives générales des microcontrôleurs ARM des fabricants les plus connus et les plus abordables : Analog Device, Atmel, Philips Semiconductors et Texas Instruments, et le tableau 2 présente leurs données techniques plus en détail.
Tableau 1. Comparaison des microcontrôleurs ARM de différents fabricants selon les caractéristiques clés
| TMS470 (Texas Instruments) | AT91 (Atmel) | Micro-convertisseur (AD) | LPC2000 (Philips) |
| Système: | |||
| Mémoire: | |||
| Périphériques analogiques : | |||
| Capteur de température intégré (± 3°C) | |||
| Interfaces : | |||
Interfaces de carte Flash (RM9200)
| Interfaces série standards (UART, SPI, I2C) | Cœur | UART compatible 16C550 - prend en charge les signaux de modem sur l'un des UART | Interface de mémoire externe configurable avec 4 banques et largeur de données 8/16/32 | Tableau 2. Données techniques des microcontrôleurs ARM d'Atmel, Analog Device, Texas Instruments, Philips Semiconductors | Nom | Cadre | ||||||
| Mémoire | Périphériques | E/S | Max. h-ta, MHz | Flash, Ko | RAM, Ko | Minuteur | CAN, ch/bit | |||||
| SPI/U(S)APP/I2C | ||||||||||||
| Développeur/Hôte USB | ARM7TDMI | PEUT | 64 | 4 | 13 | 8/10 | 2/2/- | - | 2 | Autre | 40 | 48 |
| ARM7TDMI | Microcontrôleurs de la famille TMS470 de Texas Instruments | 128 | 8 | 16 | 16/10 | 2/2/- | - | 1 | Autre | 50 | 48 | |
| ARM7TDMI | Microcontrôleurs de la famille TMS470 de Texas Instruments | 256 | 12 | 16 | 16/10 | 2/2/- | - | 1 | Autre | 50 | 48 | |
| ARM7TDMI | TMS470R1A64 | 288 | 16 | 12 | 12/10 | 2/2/1 | - | 2 | 80 LQFP | 93 | 48 | |
| ARM7TDMI | C2SI | 512 | 32 | 32 | 16/10 | 2/2/- | - | 2 | 100 LQFP | 87 | 60 | |
| ARM7TDMI | C2SI | 768 | 48 | 32 | 16/10 | 5/2/- | - | 3 | 100 LQFP | 87 | 60 | |
| 100/144 LQFP | ARM7TDMI | C2SI | 1024 | 64 | 12 | 12/10 | 5/2/1 | - | 2 | C2SI, DDP, EBM, MSM | 93 | 60 |
| 144 LQFP | ||||||||||||
| ARM7TDMI | RAP | - | 8 | 3 | -/2/- | TMS470R1A1024 | 32 | 40 | ||||
| ARM7TDMI | RAP | - | 256 | 3 | -/2/- | TMS470R1A1024 | 32 | 70 | ||||
| ARM7TDMI | DMA, EBM, MSM | 512 | 256 | 3 | -/2/- | TMS470R1A1024 | 32 | 70 | ||||
| ARM7TDMI | DMA, EBM, MSM | 2048 | 256 | 3 | -/2/- | TMS470R1A1024 | 32 | 70 | ||||
| ARM7TDMI | Famille de pouces Atmel AT91 ARM QFP100 |
- | 8 | 6 | 2/2/- | EBI | 54 | 33 | ||||
| ARM7TDMI | BGA121 QFP144 |
- | 8 | 6 | 8/10 | 1/3/- | BGA144 | 58 | 33 | |||
| ARM7TDMI | RAP | 256 | 96 | 6 | 1/4/1 | 1/- | EBI, PIT, RTT | 63 | 66 | |||
| ARM7TDMI | QFP176 | 1 | 16 | 3 | 1/2/- | BGA176 | 48 | 36 | ||||
| ARM7TDMI | EBI, RTC, 2x10 frotter. CAD | - | 4 | 9 | 8/10 | 1/3/- | SSC, PIT, RTC, RTT | 49 | 40 | |||
| ARM7TDMI | BGA256 | - | 16 | 10 | 16/10 | 1/2/- | 4 | TMS470R1A1024 | 57 | 30 | ||
| ARM7TDMI | RAP | 256 | 32 | 9 | 16/10 | 2/4/1 | 1/- | 1 | EBI, int. SDRAM, 2xEthernet | 62 | 60 | |
| ARM7TDMI | QFP144 | 32 | 8 | 3 | 8/10 | 1/1/1 | 21 | 55 | ||||
| ARM7TDMI | EBI, 4 PWM, CAN | 64 | 16 | 3 | 8/10 | 1/2/1 | 1/- | QFP176 | 32 | 55 | ||
| ARM7TDMI | EBI, 4 PWM, CAN | 128 | 32 | 3 | 8/10 | 1/2/1 | 1/- | QFP176 | 32 | 55 | ||
| ARM7TDMI | EBI, 4 PWM, CAN | 256 | 64 | 3 | 8/10 | 1/2/1 | 1/- | QFP176 | 32 | 55 | ||
| ARM7TDMI | RAP | 128 | 32 | 3 | 8/10 | 1/2/1 | 1/- | 1 | 8 PWM, RTT, PIT, RC-gén., SSC, MCI | 60 | 55 | |
| QFP48 | QFP64 QFP176 |
128 | 16 | 6 | 1/4/1 | 1/2 | 4 PWM, RTT, PIT, RC gén., SSC | 94 | 180 | |||
| 4 PWM, RTT, PIT, RC-gén., SSC, Ethernet | ARM7TDMI | ARM920T | 32 | 160 | 3 | 3/3/1 | 1/2 | QFP208 | 96 | 200 | ||
| EBI, RTC, RTT, PIT, SDRAM, 3xSSC, MCI, Ethernet | ||||||||||||
| ARM7TDMI | AT91SAM9261 | 62 | 8 | 5/12 | 1/1/2 | BGA217 | 14 | 45 | ||||
| ARM7TDMI | AT91SAM9261 | 62 | 8 | 8/12 | 1/1/2 | EBI, RTT, PIT, SDRAM interne, 3xSSC, MCI | 13 | 45 | ||||
| ARM7TDMI | AT91SAM9261 | 62 | 8 | 10/12 | 1/1/2 | Microcontrôleurs de la famille MicroConverter d'Analog Device | 13 | 45 | ||||
| ARM7TDMI | CP-40 | 62 | 8 | 10/12 | 1/1/2 | 4x12p.DAC,K,PLM. | 30 | 45 | ||||
| ARM7TDMI | CP-40 | 62 | 8 | 12/12 | 1/1/2 | 2 x 12p. DAC, K, PLM. | 30 | 45 | ||||
| ARM7TDMI | K, PLM | 62 | 8 | 12/12 | 1/1/2 | CP-64 | 40 | 45 | ||||
| ARM7TDMI | K, PLM | 62 | 8 | 16/12 | 1/1/2 | 2 x 12p. DAC, K, PLM. | 40 | 45 | ||||
| Microcontrôleurs de la famille LPC2000 de Philips Semiconductors | ||||||||||||
| ARM7TDMI-S | LQFP48 | 128 | 16 | 4 | 1/2/1 | 6 canaux MLI | 32 | 60 | ||||
| ARM7TDMI-S | LQFP48 | 128 | 32 | 4 | 1/2/1 | 6 canaux MLI | 32 | 60 | ||||
| ARM7TDMI-S | LQFP48 | 128 | 64 | 4 | 1/2/1 | 6 canaux MLI | 32 | 60 | ||||
| ARM7TDMI-S | LQFP64 | 128 | 16 | 4 | 4/10 | 2/2/1 | 6 canaux MLI | 46 | 60 | |||
| ARM7TDMI-S | LQFP64 | 128 | 16 | 4 | 4/10 | 2/2/1 | 6 canaux MLI | 46 | 60 | |||
| ARM7TDMI-S | LQFP64 | 256 | 16 | 4 | 4/10 | 2/2/1 | 6 canaux MLI | 46 | 60 | |||
| ARM7TDMI-S | LQFP64 | 256 | 16 | 4 | 4/10 | 2/2/1 | 6 canaux MLI | 46 | 60 | |||
| 2/2/1 | 6 canaux MLI | 112 | 60 | |||||||||
| ARM7TDMI-S | LQFP144 | 256 | 16 | 4 | 8/10 | 2/2/1 | 2 | 6 canaux MLI | 112 | 60 | ||
| ARM7TDMI-S | LQFP144 | 256 | 16 | 4 | 8/10 | 2/2/1 | 4 | 6 canaux MLI | 112 | 60 | ||
Malgré l'utilisation d'un cœur ARM7TDMI commun dans la plupart des microcontrôleurs, les microcontrôleurs de différents fabricants ont un portrait assez clair. Analog Device est le leader incontesté des périphériques analogiques, ayant dans son arsenal 12 bits. ADC et DAC de classe 1 MHz. Dans cette direction, Atmel est sensiblement en retard, qui, dans son développement d'ADC individuels, a déjà franchi la barrière des 2 GHz, mais intègre un ADC décent en 32 bits. microcontrôleur, je ne pouvais pas. Cependant, cet inconvénient des microcontrôleurs Atmel l'emporte sur leur « convivialité » (lors de l'utilisation d'un oscillateur et d'un stabilisateur RC intégrés, une seule tension d'alimentation sera nécessaire pour démarrer le microcontrôleur), leur efficacité et, surtout, leur faible coût. Parmi les microcontrôleurs examinés, les microcontrôleurs Atmel sont les seuls à contenir une interface USB. Les microcontrôleurs TI se caractérisent par une représentativité redondante à un coût modéré. Lorsque vous travaillez avec les microcontrôleurs TMS470, vous pouvez être sûr de la suffisance des ressources périphériques. Les microcontrôleurs LPC2000 (Philips) peuvent être appelés le juste milieu selon les critères considérés. Ils se distinguent par la présence d'un UART réalisé dans la tradition Philips et compatible avec la norme 16C550 UART, et dispose également d'une interface modem et d'un mode de contrôle de communication matériel avec buffering FIFO. Parmi les microcontrôleurs Philips ARM, vous trouverez des représentants pour une plage de température étendue de -40...+105°C.
32 bits microcontrôleurs avec cœurs alternatifs
Quand il s'agit de 32 bits. microcontrôleurs, il serait injuste de ne pas mentionner les autres 32 bits. alternatives au noyau ARM. A cet égard, il faut souligner le core FR de Fujitsu et le M68000/M68300 de Motorola.
Le cœur FR est utilisé dans une grande variété de microcontrôleurs (plus de 40) dans plusieurs familles et dispose d'un mode de jeu d'instructions 16 bits pour optimiser l'utilisation de la mémoire du programme avec une dégradation minimale des performances, identique au cœur ARM. La taille de la ROM et de la RAM atteint jusqu'à 512 Ko, selon le type, une variété de périphériques standard sont pris en charge, incl. 10 bits CAN, 12 bits PWM, interface CAN, UART, etc. Tout comme dans le cas des microcontrôleurs ARM, les microcontrôleurs basés sur le noyau FR se distinguent par les traditions générales établies par le développeur et reconnaissables dans toute la gamme de microcontrôleurs. Dans le cas de Fujitsu, il s'agit d'un support matériel pour l'endianisme, d'une fonction matérielle de recherche de bits, de nombreux canaux du même type de périphériques et d'une entrée d'interruption non masquable. De nombreux microcontrôleurs intègrent un 10 bits assez décent. ADC (temps de conversion 1,7 µs) et DAC (0,9 µs). La famille FRLite a établi un record de consommation électrique spécifique de 1 mA/MHz. La famille FR 65E offre des performances maximales, avec une fréquence d'horloge allant jusqu'à 66 MHz.
32 bits Les microcontrôleurs Motorola se caractérisent par leur implémentation à partir d'un ensemble de modules fonctionnels standards. La famille de microcontrôleurs 68300 comprend : un processeur 32 bits (CPU32), des modules de mémoire interne, un module d'interface d'intégration système (SIM), un module d'interface série (QSM), une unité de traitement temporel (TPU) ou un module temporel (GPT ), un convertisseur analogique-numérique (ADC) et plusieurs autres. Les modules sont connectés entre eux via un bus intermodule. Le processeur CPU32 utilisé dans la famille de microcontrôleurs 68300 est similaire dans ses fonctions de base au microprocesseur MC68020 32 bits de la famille 68000. Pour une utilisation dans les systèmes de communication, des microcontrôleurs sont produits qui contiennent un module de processeur de communication RISC doté d'un ensemble de fonctions spéciales. outils d’échange de données. De tels contrôleurs de communication (68360, 68302, 68356) font également partie de la famille 68300. Une caractéristique du processeur CPU32 est son fonctionnement avec un bus de données 16 bits et un bus d'adresses 24 bits (mémoire adressable 16 Mo), et le Le principal principe architectural du fonctionnement de la famille de processeurs 68000 est la division de leurs ressources et capacités en fonction de la classe de tâches à résoudre. Cela implique la mise en œuvre de deux classes de tâches : gérer le fonctionnement du système à microprocesseur lui-même à l'aide du logiciel système (système d'exploitation - superviseur) et résoudre les problèmes appliqués par l'utilisateur. Cela donne naissance à des modes de fonctionnement : mode superviseur ou mode utilisateur. Selon le mode, lors de l'exécution des programmes, l'accès à tout ou partie des ressources du microcontrôleur est autorisé. Le mode superviseur permet l'exécution de toutes les instructions mises en œuvre par le processeur et l'accès à tous les registres. En mode utilisateur, l'exécution d'un certain nombre de commandes et l'accès à certains registres sont interdits afin de limiter la possibilité de tels changements d'état du système qui pourraient interférer avec l'exécution d'autres programmes ou violer le mode de fonctionnement du processeur défini par le superviseur. Un argument fort en faveur du choix des microcontrôleurs Motorola est la grande popularité de la famille M68000 à une époque et la compatibilité logicielle des microcontrôleurs M68000 et plus modernes M68300, qui permet d'utiliser les développements logiciels existants dans de nouveaux développements, réduisant ainsi le temps de conception.
- L'avantage incontestable du noyau ARM est sa standardisation, qui vous permet d'utiliser des logiciels d'autres microcontrôleurs compatibles, d'avoir un meilleur accès aux outils de conception ou de migrer plus facilement entre microcontrôleurs.
- Malgré l'utilisation du même cœur ARM dans les microcontrôleurs de différents fabricants, chacun d'eux a toujours sa propre personnalité, obtenue grâce à la « recette » originale des périphériques et occupant des positions de leader dans certains types de périphériques, par exemple pour Appareil analogique, il s'agit de convertisseurs numériques-analogiques.
- Les cœurs ARM ont une nomenclature et une dynamique de développement représentatives, cependant, de la comparaison, il s'ensuit que ce sont principalement les microcontrôleurs basés sur le cœur ARM7TDMI qui sont disponibles pour le grand public. Cela peut s'expliquer, par exemple, par le fait que le principal domaine de consommation des microcontrôleurs ARM est celui des appareils et équipements électroniques domestiques, de bureau et grand public, qui, malheureusement, sont principalement produits par des fabricants OEM étrangers.
- Le marché des microcontrôleurs 32 bits a une capacité élevée, qui augmentera dynamiquement dans les années à venir, on ne peut donc que suivre la lutte des fabricants de microcontrôleurs pour une part de ce marché, suivre les annonces et réussir à maîtriser les nouvelles technologies.
Littérature
- J. Wilbrink. Facilitation de la migration des microcontrôleurs 8 bits vers 32 bits/Atmel Corporation -2004.
- "Atmel présente le premier microcontrôleur Flash ARM7 à 3 $ au monde", Actualités Atmel du 19/10/04, www.atmel.com.
- Dépliant sur les cœurs de processeur // Réf : ARM DOI 0111-4/05.03, publié : mai 2003.
- Matériaux du site
www.arm.com