ARM7ARM9雙核平臺的技術分析

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

這種觀點有誤導用戶的嫌疑。因為ARM9和ARM7同屬于ARMv41,是屬于中低端系列的ARM微處理器。目前市場上真正高端的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(tǒng)教學平臺的發(fā)展來看,未來會形成兩個發(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、軟件等專業(yè),這一類高端平臺具有強大的計算能力和多媒體功能,教學內容側重于操作系統(tǒng)、驅動程序和軟件應用,培養(yǎng)消費電子、手持設備、無線網絡、手機游戲等領域的嵌入式軟件人才;另一方面就是ARM7/ARM9系列的中低端教學平臺,主要面向電子工程、自動化、儀器儀表等專業(yè),這類平臺具有豐富的接口和功能,教學內容側重于微處理器接口設計、驅動開發(fā)和系統(tǒng)應用,培養(yǎng)工業(yè)自動化、測控、智能儀表等應用領域的嵌入式技術人才。

宣稱采用兩種CPU子板的方式,實現ARM7ARM9的功能,是完全沒有必要的,而且增加了用戶的成本的維護的復雜性,其原因如下：

1、從ARM體系結構的教學內容上看,ARM9的指令集完全兼容ARM7,教學上沒有任何區(qū)別。所以ARM指令實驗和基礎接口實驗不是ARM7的專利,做過ARM系統(tǒng)開發(fā)的人都很清楚,用ARM9一樣可以完成ARM7的這些教學實驗內容;

2、從操作系統(tǒng)的教學內容上看,目前教學中大都采用µCOS-II或Linux。µCOS-II代碼簡單,易教易學,Linux功能強大,但對學生的基礎要求較高。目前市場上大多數ARM7教學平臺都支持µCOS-II或uCLinux,ARM9基本上都支持Linux和WinCE。但µCOS-II不是 ARM7的專利,在ARM9上完全可以運行。而uClinux是Linux的一個子集,無論是從開發(fā)著者的角度還是從教學的角度去理解,Linux系統(tǒng)可以完全兼容uCLinux的應用。

宣稱支持ARM7和ARM9的雙內核,主要原因是因為他們的技術能力較弱,無法完成µCOS-II 在ARM9上的移植和擴展工作,所以采用ARM7來彌補µCOS-II的教學內容。試想,如果有一款ARM9平臺,能夠運行µCOS-II、Linux、WinCE等操作系統(tǒng),我們?yōu)槭裁催€需要ARM7來畫蛇添足呢？事實上,這樣的平臺已經有了,一些技術實力較強的公司已經把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、從產品的成本的服務維護上看,采用支持ARM7和ARM9的雙內核的平臺,無疑會增加產品的成本,因為教學平臺最貴的芯片就是微處理器和存儲器,而從教學角度看,這部分增加的成本是沒有意義的。如果從科學角度看,這種做法又浪費資源,其性價比無不如一塊開發(fā)板。此外,采用支持ARM7和ARM9的雙內核的平臺,降低了系統(tǒng)的可靠性,學生在實驗過程中,會經常切換兩種內核,其損壞的概率會大大增加,增加后續(xù)維護成本。

由此可見,僅僅一個ARM9平臺就可以同時滿足中低端教學的需求,額外添加ARM7去滿足低端教學任務,只能認為是畫蛇添足。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(tǒng)教學的目的應該是為了讓學生學到一種嵌入式平臺開發(fā)和設計的方法,其變化主要體現在運行不同操作系統(tǒng)上,而不是硬件是否采用ARM7還是ARM9上。教學思想應是“授人以漁”,學生學到的是設計方法,將來不管是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,對于一個優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)工程師來說都是一樣的。