各品牌ARM SoC技术比较分析

　　ARM9族群

　　ARM9大约可以达到180MHz~200 MHz的工作速率。因此，它能驱动的周边装置比ARM7多，应用范围也比较广。下面举Atmel的AT91RM9200来说明。

　　Atmel的AT91RM9200

　　它的CPU核心是16/32-bit的ARM920T，其主要功能简述如下：

　　内建有16 Kbytes的SRAM和128 Kbytes的ROM。

　　外部总线接口(External Bus Interface;EBI)：可以支持SDRAM、SRAM、“暴量传输的(burst)”FLASH(亦即NOR FLASH)、能直接(glueless)和CompactFlash、SmartMedia、NAND FLASH连接。

　　7个外部中断来源，1个快速中断来源。

　　4个32-bit可程序I/O控制器，122个可程序I/O脚位，每个I/O脚位具有输入变动中断和”开路泄极”(open-drain)的功能。“开路泄极”是指在芯片内部的MOS FET输出电路上的泄极没有连接任何组件(电阻)。通常，它可以用来驱动高电流或高电压的负载;或者说，多个外部装置可以和此单一线路做双向通信。

　　具有20个信道的周边装置控制器(DMA)。

　　4个可程序外部时脉信号。

　　内建2个振荡器，以及2个PLL。

　　软件控制的功率最佳化功能。

　　实时时脉产生器具有警报中断功能。

　　中断控制器具有8个不同等级的优先级。能个别屏蔽的向量式中断来源，可抑制寄生信号对中断信号的干扰。

　　支持以太MAC 10/100 Base-T、MII或RMII，整合了28-byte的FIFO和专属的DMA传收通道。

　　支持USB 2.0(12 Mbps)主机端口(host port)和装置端口(device port)。主机端口有整合FIFO和专属的DMA。

　　多媒体记忆卡接口(multimedia card interface;MCI)：支持自动的通信协议控制、和自动化的数据快速传输;与MMC和SD标准兼容，最多可支持2个SD记忆卡。

　　3个同步的序列控制器(SSC)：每个传送器和接收器都具有独立的时脉和讯包同步信号。支持I2S模拟接口，采用分时多任务技术。

　　4个万用同步/异步接收传送器(USART)：可支持RS485、IrDA、调制解调器(modem)、ISO 7816的T0/T1 Smart Card。

　　主从式序列外围接口(SPI)：8到16-bit的可程序数据长度，可以选择4个外部外围芯片。

　　2组3-通道、16-bit的定时器/计数器(TC)：3个外部输入时脉、每个通道具有2个多用途I/O脚位。能够产生双PWM信号。

　　双线路界面(two-wire interface;TWI)：支持主控模式(master mode)，支持Atmel所有的双线路EEPROM。

　　所有数字脚位都支持IEEE 1149.1 JTAG边界扫描。

　　AT91RM9200算是性能非常强大的SoC，它可以用来开发通信、储存、控制等产品。由于它的功能很多，所以本文无法逐项详细说明，在此仅介绍它的USB 2.0主机端口。

　　它的USB 2.0主机端口支持“开放式主机控制器接口”(Open Host Controller Interface;OHCI) v1.0规格，以及USB v2.0全速(12 Mbps)和低速(1.5 Mbps)规格的信讯协议。它整合了1个“根部集线器”(root hub)和下游的2个USB传收器。标准的OHCI USB通讯堆栈驱动程序可以轻易地移植到此架构中，不需要顾虑硬件的兼容问题;可以执行现有全部的USB类别驱动程序，这表示所有标准的USB类别装置(class device)都能被自动侦测，让使用者应用。图5是其内部架构图。

　　在主机控制器和主机控制器驱动程序之间，有两个通信信道。第一个信道使用主机控制器内部的作业缓存器组，这个信道的通信对象(目的地)就是主机控制器。这组缓存器包含了控制、状态、串行指针(list pointer)缓存器。它们都被映像至系统总线(ASB)的映像区域内。其中有一个指标是指向处理器的地址空间—称为“主机控制器通讯区域”(Host Controller Communication Area;HCCA)。HCCA正是第二个通信信道。在此信道内，主机控制器是通信主控(主导)者。HCCA包含一些起始指标(head pointer)，分别指向中断模式的“端点描述者”(Endpoint Descriptor)串行、已处理完毕的队列(done queue)，和“讯框起始”(start-of-frame;SOF)所代表的状态信息。

　　此接口的基本建构区块包含：端点描述者(ED)和传输描述者(Transfer Descriptor;TD)。主机控制器对系统内的每一个端点各别分配一个ED，TD队列连结至特定的ED上。

　虽然有了硬件的USB 2.0主机端口，但是USB的软件驱动程序仍然是不可或缺的。图7是它的USB驱动程序架构。USB的数据处理作业是透过下列的通信层完成的：

　　主机控制器硬件和序列引擎(serial engine)：在总线上，传送和接收USB数据。

　　主机控制器驱动程序：驱动主机控制器硬件和处理USB通信协议。

　　USB总线驱动程序和集线器驱动程序：处理USB命令和“列举”(enumeration)。提供一个硬件的独立接口。

　　迷你驱动程序(mini driver)：处理USB装置特有的命令。不同厂牌的USB装置可能具有不同功能的特殊命令。

　　类别驱动程序：处理标准的装置及其命令。某一标准类别的USB装置之类别驱动程序都具有共同的特性，或类似的程序代码和逻辑;例如：人机接口装置(HID)的驱动程序。

　　性能比较分析

　　目前在国外市场上TMS470、LPC2214、AT91RM9200等ARM SoC很受到欢迎。当然，还有其它厂牌的ARM SoC也很受欢迎，譬如：Samsung、Analog等。虽然在价格上它们不见得是最便宜的，但是由于它们的性能优异、容易应用，所以拥有许多忠实的用户。