ARM7ARM9雙核平臺的技術(shù)分析

目前嵌入式系統教學(xué)平臺市場(chǎng)上的主導產(chǎn)品都是基于A(yíng)RM7或ARM9架構的,一般都認為ARM7屬于低端產(chǎn)品、ARM9屬于高端產(chǎn)品,也出現了所謂的“ARM7ARM9覆蓋高端低端的教學(xué)平臺”。宣傳“兩套 CPU 子板都是可以自由插拔,一套實(shí)驗系統變化為兩套, ARM7 的實(shí)驗系統可以實(shí)現基礎的 ARM 嵌入式教學(xué),主要包括指令實(shí)驗,基礎接口實(shí)驗, UCOS-II 操作系統實(shí)驗和 uCLinux 操作系統實(shí)驗; ARM9 的實(shí)驗系統可以實(shí)現高端的 ARM 嵌入式教學(xué),主要包括擴展接口實(shí)驗, Linux 操作系統實(shí)驗和 WinCE 操作系統實(shí)驗。”

這種觀(guān)點(diǎn)有誤導用戶(hù)的嫌疑。因為ARM9和ARM7同屬于A(yíng)RMv41,是屬于中低端系列的ARM微處理器。目前市場(chǎng)上真正高端的ARM架構處理器是與ARMV5TE體系兼容的Intel XScale,如PXA255和PXA270。

從嵌入式系統教學(xué)平臺的發(fā)展來(lái)看,未來(lái)會(huì )形成兩個(gè)發(fā)展方向。即一方面向高端的XScale系列發(fā)展,主要面向計算機、軟件等專(zhuān)業(yè),這一類(lèi)高端平臺具有強大的計算能力和多媒體功能,教學(xué)內容側重于操作系統、驅動(dòng)程序和軟件應用,培養消費電子、手持設備、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、手機游戲等領(lǐng)域的嵌入式軟件人才;另一方面就是ARM7/ARM9系列的中低端教學(xué)平臺,主要面向電子工程、自動(dòng)化、儀器儀表等專(zhuān)業(yè),這類(lèi)平臺具有豐富的接口和功能,教學(xué)內容側重于微處理器接口設計、驅動(dòng)開(kāi)發(fā)和系統應用,培養工業(yè)自動(dòng)化、測控、智能儀表等應用領(lǐng)域的嵌入式技術(shù)人才。

宣稱(chēng)采用兩種CPU子板的方式,實(shí)現ARM7ARM9的功能,是完全沒(méi)有必要的,而且增加了用戶(hù)的成本的維護的復雜性,其原因如下：

1、從ARM體系結構的教學(xué)內容上看,ARM9的指令集完全兼容ARM7,教學(xué)上沒(méi)有任何區別。所以ARM指令實(shí)驗和基礎接口實(shí)驗不是ARM7的專(zhuān)利,做過(guò)ARM系統開(kāi)發(fā)的人都很清楚,用ARM9一樣可以完成ARM7的這些教學(xué)實(shí)驗內容;

2、從操作系統的教學(xué)內容上看,目前教學(xué)中大都采用µCOS-II或Linux。µCOS-II代碼簡(jiǎn)單,易教易學(xué),Linux功能強大,但對學(xué)生的基礎要求較高。目前市場(chǎng)上大多數ARM7教學(xué)平臺都支持µCOS-II或uCLinux,ARM9基本上都支持Linux和WinCE。但µCOS-II不是 ARM7的專(zhuān)利,在A(yíng)RM9上完全可以運行。而uClinux是Linux的一個(gè)子集,無(wú)論是從開(kāi)發(fā)著(zhù)者的角度還是從教學(xué)的角度去理解,Linux系統可以完全兼容uCLinux的應用。

宣稱(chēng)支持ARM7和ARM9的雙內核,主要原因是因為他們的技術(shù)能力較弱,無(wú)法完成µCOS-II 在A(yíng)RM9上的移植和擴展工作,所以采用ARM7來(lái)彌補µCOS-II的教學(xué)內容。試想,如果有一款ARM9平臺,能夠運行µCOS-II、Linux、WinCE等操作系統,我們?yōu)槭裁催€需要ARM7來(lái)畫(huà)蛇添足呢？事實(shí)上,這樣的平臺已經(jīng)有了,一些技術(shù)實(shí)力較強的公司已經(jīng)把µCOS-II移植到了ARM9上,如UP-NETARM2410和UP-NETARM2410S等。

3、從硬件設計的教學(xué)內容上看,支持ARM7和ARM9的雙內核的平臺,造成了硬件資源的浪費,難以發(fā)揮ARM7和ARM9各自的優(yōu)勢。比如：用s3c44b0和s3c2410處理器作為ARM7和ARM9的內核,s3c2410平臺支持USB host和USB client,支持真彩色TFT LCD。而主平臺為了兼容s3c44b0,不得不使用256色STN的LCD;如果要想有USB host或者client接口,不得不使用其他芯片外擴。這都會(huì )使ARM9處理器的功能受到限制,不能充分發(fā)揮ARM9處理器的性能。

4、從產(chǎn)品的成本的服務(wù)維護上看,采用支持ARM7和ARM9的雙內核的平臺,無(wú)疑會(huì )增加產(chǎn)品的成本,因為教學(xué)平臺最貴的芯片就是微處理器和存儲器,而從教學(xué)角度看,這部分增加的成本是沒(méi)有意義的。如果從科學(xué)角度看,這種做法又浪費資源,其性?xún)r(jià)比無(wú)不如一塊開(kāi)發(fā)板。此外,采用支持ARM7和ARM9的雙內核的平臺,降低了系統的可靠性,學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中,會(huì )經(jīng)常切換兩種內核,其損壞的概率會(huì )大大增加,增加后續維護成本。

由此可見(jiàn),僅僅一個(gè)ARM9平臺就可以同時(shí)滿(mǎn)足中低端教學(xué)的需求,額外添加ARM7去滿(mǎn)足低端教學(xué)任務(wù),只能認為是畫(huà)蛇添足。平白增添了硬件成本,還限制了硬件平臺的擴展。

嵌入式系統教學(xué)的目的應該是為了讓學(xué)生學(xué)到一種嵌入式平臺開(kāi)發(fā)和設計的方法,其變化主要體現在運行不同操作系統上,而不是硬件是否采用ARM7還是ARM9上。教學(xué)思想應是“授人以漁”,學(xué)生學(xué)到的是設計方法,將來(lái)不管是ARM7, ARM9,還是XScale,甚至包括MIPS、alpha、68k、powerpc等其它體系結構的微處理器,對于一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式系統工程師來(lái)說(shuō)都是一樣的。