ARM簡(jiǎn)介及應(yīng)用

基于ARM核的ADμC7024在醫(yī)療電子中的應(yīng)用隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高,極大地推動(dòng)了醫(yī)療電子設(shè)備的發(fā)展,當(dāng)今醫(yī)療電子設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是高精度、實(shí)時(shí)性、低功耗和小尺寸,作為醫(yī)療電子設(shè)備中核心地位的MCU(微處理器)也隨著這一發(fā)展趨勢(shì)向前不斷衍變著。由早期的8位MCU發(fā)展到32位RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))MCU。美國(guó)ADI公司根據(jù)市場(chǎng)的需要最新推出了一款基于ARM(高級(jí)精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))核的微處理器ADμC7024便是32位RISC MCU的杰出代表。ADμC7024卓越的處理能力、集成眾多片上外圍器件和芯片低功耗的特點(diǎn),完全勝任醫(yī)療電子設(shè)備的需求及未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)。本文以ADμC7024在醫(yī)療電子中監(jiān)護(hù)產(chǎn)品脈搏血氧計(jì)的應(yīng)用為例,重點(diǎn)介紹其在醫(yī)療電子行業(yè)中的實(shí)際用途。ARM內(nèi)核特點(diǎn)英國(guó)ARM公司是嵌入式RISC處理器的IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))供應(yīng)商,它為ARM架構(gòu)處理器提供ARM處理器內(nèi)核(如ARM7TDMI、ARM9TDMI及ARM10TDMI等)。由各半導(dǎo)體公司在上述處理器內(nèi)核基礎(chǔ)上進(jìn)行再設(shè)計(jì),嵌入各種外圍和處理部件,形成各種MCU?;贏RM內(nèi)核的芯片在嵌入式處理器市場(chǎng)上占據(jù)75%的份額。ARM作為嵌入式系統(tǒng)的處理器,具有低電壓,低功耗和高集成度等特點(diǎn),并具有開放性和可擴(kuò)充性。事實(shí)上,ARM內(nèi)核已成為嵌入式系統(tǒng)首選的處理器內(nèi)核。而對(duì)于醫(yī)療電子設(shè)備而言,并不需要圖像處理等方面更高的要求,因此,ARM7TDMI內(nèi)核以0.9MIPS(百萬(wàn)條指令每秒)/MHz的高效處理能力足以滿足應(yīng)用需要。ARM7TDMI內(nèi)核是ARM核系列中32位通用內(nèi)核中的一個(gè)產(chǎn)品,它采用三級(jí)流水線結(jié)構(gòu),指令的執(zhí)行分成取指、譯值和執(zhí)行3個(gè)階段。運(yùn)算器能夠?qū)崿F(xiàn)32位整數(shù)運(yùn)算。內(nèi)核不但能夠執(zhí)行32位高效ARM指令,同時(shí)還支持簡(jiǎn)潔的16位Thumb指令集以提高代碼密度。
ARM7TDMI名稱的含義為:a)ARM7:ARM系列具有32位運(yùn)算能力的內(nèi)核,它采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可以是8位,16位和32位,而指令長(zhǎng)度是32位。b)T:內(nèi)含16位壓縮指令集Thumb,由于32位RISC型處理器的指令代碼利用率較低,ARM為了彌補(bǔ)不足,在新型ARM架構(gòu)(V4T版以上,成熟架構(gòu)由V3版發(fā)展到V6版)定義了16位的Thumb指令集,Thumb指令集比通常的8位和16位CISC/RISC處理器具有更好的代碼密度,而芯片面積只增加6%,可使程序存儲(chǔ)器更小。c)D:支持片內(nèi)調(diào)試,該內(nèi)核包含用于調(diào)試的硬件結(jié)構(gòu),可使CPU進(jìn)入調(diào)試模塊,可以方便地進(jìn)行斷點(diǎn)觀察點(diǎn)設(shè)置、單步調(diào)試和多步調(diào)試d)M:采用增強(qiáng)型乘法器。AARM7TDMI指令集包含2個(gè)32位×32位的乘法指令和2個(gè)乘法累加MAC指令,該結(jié)構(gòu)使得指令的執(zhí)行比其他類型的ARM7內(nèi)核減小了許多機(jī)器周期。e)I:內(nèi)含嵌入式ICE宏單元,ARM架構(gòu)的處理器芯片都嵌入了Embedded ICE-RT邏輯塊,便于通過(guò)JTAG接口來(lái)仿真調(diào)試RAM架構(gòu)芯片。