单片机与DSP中的Atmel集成网络 USB CAN的ARM7处理器
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2020-12-10
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单片机与单片机与DSP中的中的Atmel集成网络集成网络 USB CAN的的ARM7处理器处理器
Atmel 已经率先推出业界首两款基于 ARM7 的闪存微控制器 (Flash MCU)，两者都具有嵌入式10/100以太网
(Ethernet) MAC、控制器局域网 (CAN)、全速 (12Mbps) USB 2.0 以及一个高速 AES/3DES 加密引擎
(encryption engine)。AT91SAM7X128 和 AT91SAM7X256 乃针对广泛的网络化实时嵌入式系统而设计，具备
一个10位模数转换器 (ADC)、两个串行外围接口 (SPI)、同步串行接口 (SSC)、双线接口 (TWI)、3个通用异步
收发器 (UART)、一个8 级别优先中断控制器 (priority i
Atmel 已经率先推出业界首两款基于 ARM7 的闪存微控制器 (Flash MCU)，两者都具有嵌入式10/100以太网 (Ethernet)
MAC、控制器局域网 (CAN)、全速 (12Mbps) USB 2.0 以及一个高速 AES/3DES 加密引擎 (encryption engine)。
AT91SAM7X128 和 AT91SAM7X256 乃针对广泛的网络化实时嵌入式系统而设计，具备一个10位模数转换器 (ADC)、两个串
行外围接口 (SPI)、同步串行接口 (SSC)、双线接口 (TWI)、3个通用异步收发器 (UART)、一个8 级别优先中断控制器 (priority
interrupt controller) 和众多的监管功能。这两款新型的50 MIPS MCU 拥有 32Kb 或 64kb 的静态存储器 SRAM 以及 128Kb 或
256kb 的 25ns闪存，后者支持实时控制系统所需的固定性 (deterministic) 处理能力。
外设DMA控制器确保4 Mbps 以上的数据传输速率和 80 Mbps 的 数据流加密
这两款MCU 以一个外设DMA控制器 (PDC) 将各个 SAM7X 外设直接与片上存储器连接起来，这样不需任何处理器的操作就可
实现高吞吐量的数据传输。传统的 ARM 处理器需要中央处理器 (CPU) 以每次1字节的速度传输数据，仅仅 2Mbps 的传输速
率就需占用55%的处理资源；而 4Mbps 的速率更需占据所有的处理资源，因此无法实现更高的数据传输速率。相反，SAM7X
在 4Mbps 的速率时仅需消耗其2% 的周期，而在 10Mbps 的速率时也只需消耗4%的周期。
凭借在硬件中进行数据流加密／解密和 DMA的 协助，SAM7X 可提供 80 Mbps 的高级加密标准 (AES) 的加密速度，比软件加
密要快20倍。
由于全速 USB2.0 的数据传输速率为 12Mbps；CAN速率为 1Mbps，以太网速率为 100Mbps；而SAM7 串行外围接口和通用
同步异步收发器 (USART) 外围设备的速率可达到 25Mbps，因此必须采用 DMA 和硬件加密以实现安全的高速数据传输。
SAM7X 处理器设有嵌入式 AES 和 三重 DES 加密引擎，配合外围 DMA 控制器便可以针对 AES 以 80Mbps 的速率对数据进
行加密／解密；或者可针对 DES 和 三重 DES 分别以 32.8Mbps 和 20Mbps 的速率实现加密／解密。
尽管 ARM MCU 具有适用于嵌入式设计的卓越性能特征，但它们极少被用以控制应用，这是因为它们为提升性能所采用的代
码遮蔽 (code shadowing) 使其无法精确预测任何突发事件的准确时钟周期。Atmel 则为 ARM7 核心提供了固定性处理能力，
通过添加25ns 非易失性闪存 (128kb 或 256Kb)，允许处理器直接从闪存读取指令，而不会影响性能，因此无需代码遮蔽，并
提供了可预测的指令执行。
实时的应用一般会进行密集的中断处理，并且需要监管功能来确保可靠的性能。常规的 ARM7 架构只有两个中断，仅其中之
一可用于非紧急状况的中断。这两个中断均没有8位或16位设备中常见的监管功能。SAM7X 处理器却拥有整套的实时外设和
监管功能，其中包括一个8级别优先中断控制器、节电监测、上电复位 (power-on-reset)、单电源电压、监视定时器、实时时
钟以及 RC 振荡器。Atmel 是唯一提供具有这种实时外设套件的 ARM 处理器供应商。
IAR、Green Hills 以及 Keil等公司皆提供支持 Atmel SAM7X MCU 的编译器、连接器以及除错器。Atmel 提供转销价为 250
美元的 AT91SAM7X-EK 评估套件。
CMX、Micrium 和 FreeRTOS.org 为 SAM7X 处理器提供实时操作系统 (RTOS)。现在可用的 TCP/IP 堆栈包括uIP/lwIP (开放
源码)、Micrium uC/TCP-IP (免专利权使用费) 以及 CMX MicroNet (免专利权使用费)。
AT91SAM7X128 采用 100引线 LQFP 绿色封装，10,000颗批量的单价为7.20美元。AT91SAM7X256 采用 100线 LQFP 绿色
封装，10,000颗批量的单价为8.65美元。
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