以ARM处理器为基础的以太网的嵌入式控制实现设计详解
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2021-01-19
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以以ARM处理器为基础的以太网的嵌入式控制实现设计详解处理器为基础的以太网的嵌入式控制实现设计详解
1 引言随着微电子技术和计算机技术的发展，嵌入式技术得到广阔的发展空间，特别是进入20世纪90年代以
来，嵌入式技术的发展和普及更为引人注目，已经成为现代工业控制、通信类和消费类产品发展的方向，在通
信领域，众多网络设备如VOIP，WirelessLAN，ADSL等都包含有大量嵌入式技术的成份，广播电视在向数字化
的趋势发展，DVB，DAB技术也逐渐在全面推广起来，个人消费类产品，如PDA、数码ARM以太网应用相机、
MP3播放器等产品都离不开嵌入式技术的支持，嵌入式技术在ATM、可视电话、汽车的ABS等产品中也都有大
量的应用，此外，军事领域之中也处处可见嵌入式技术的身影，如单兵信息终端，便携式保密机
1 引言引言
随着微电子技术和计算机技术的发展，嵌入式技术得到广阔的发展空间，特别是进入20世纪90年代以来，嵌入式技术的
发展和普及更为引人注目，已经成为现代工业控制、通信类和消费类产品发展的方向，在通信领域，众多网络设备如
VOIP，WirelessLAN，ADSL等都包含有大量嵌入式技术的成份，广播电视在向数字化的趋势发展，DVB，DAB技术也逐渐在
全面推广起来，个人消费类产品，如PDA、数码ARM以太网应用相机、MP3播放器等产品都离不开嵌入式技术的支持，嵌入
式技术在ATM、可视电话、汽车的ABS等产品中也都有大量的应用，此外，军事领域之中也处处可见嵌入式技术的身影，如
单兵信息终端，便携式保密机，战场指挥系统等，可以说，嵌入式系统已经渗透到人们日常arm以太网应用生活以至国家安全
防御体系之中。
嵌入式技术发展的是嵌入式微控制芯片技术的ARM以太网应用发展，当今微控制芯片功能变得越来越强，种类更为繁
多，如MIPS，PowerPC，X86，ARM，PIC等，但这些嵌入式处理器受到价格以及兼容性等因素要求的限制，应用状况有所
不同，MIPS和PowerPC处理器市场定位较高，对于成本敏感的应用并不合适，而x86系列处理器要与8068、286、386等保持
兼容性，使用相同的指令集，从而限制了CPU系统性能的提高，当今嵌入式领域中使用ARM以太网应用为广泛的是基于ARM
体系结构的嵌入式处理器，其占据了80％以上的32位嵌入式处理器市场份额，从发展之初至今，ARM公司已经推出
ARM7，ARM9，ARM9E，ARM10，SecurCore以及Intel的Strong ARM和Xscale等一系列的产品。这些不同版本的处理器内
核，虽一脉相承，但应用背景ARM以太网应用不同，例如，ARM7系列处理器针对功耗和陈本要求比较苛刻的应用而设计的；
而arm9系列处理器主要应用于下一代的无线设备；SecurCore则是专为安全设备而定制的。
技术的发展要与实际应用相结合，才能体现出技术ARM以太网应用进步的价值，嵌入式系统的发展正如日中天，基于
ARM核嵌入式微处理器的以太网的嵌入式控制实现也正在国内外如火如荼的展开，以太网在实时操作、可靠传输、标准统一
等方面的卓越性能及其便于安装、维护简单、不受通信距离限制等优点，已经被国内外很多arm以太网应用监控、控制领域的
研究人员广泛关注，并在实际应用中展露出显着的优势。
2 ARM处理器体系处理器体系arm以太网应用的结构以太网应用的结构
迄今为止，ARM体系一共定义了6个版本，版本号为1－6，从版本1到版本6，ARM体系的指令集功能不断增强，同时，
各版本中还有一些变种，这些变种定义了该版本指令集ARM以太网应用中不同的功能。如支持Thumb指令集、支持长乘法指
令集、增量型DSP指令集、JAVA加速器、媒体功能扩展指令等。这些变种的指令都是针对不同的应用而产生的，ARM处理器
系列中的各种处理器，由于采用的实现技术各不相同，性能差别很大，应用的场合也有所不同，这必然引出应用程序代码的可
重用性问题，例如：一段在SAMSUNG公司的ARM处理器上运行良好的代码，如果把处理器换成了ATMEL公司的ARM处理
器，是否也可以稳定可靠地ARM以太网应用工作呢？答案就是只要处理器支持相同的arm体系版本，基于他们的应用软件将是
兼容的。
ARM处理器目前包括下面几个系列的处理器ARM以太网应用产品：ARM7系列、ARM9系列，ARM9E系列、ARM10系
列，SecurCore系列，Intel的Xscale和StrongARM，ARM9系列处理器是新近推出且性能比较稳定的一个系列，包括
ARM920T，ART922T，ARM940T三种类型，适用不同需求的市场，本课题所选用的S3C2410X嵌入式处理器就是以
arm920T为的。
ARM9系列处理器主要特点如下：支持32位ARM指令集arm以太网应用和16位Thumb指令集；5级流水线；单一的32位
AMBA总线接口；MMU支持Windows CE。Palm OS，Symbian OS，Linux等，MPU支持实时操作系统，包括Vxworks；统一
的数据Cache和指令Cache［2］。
在arm存储系统中，使用内存管理单元（MMU）实现arm以太网应用虚拟地址到实际物理地址的映射。利用MMU，可把
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