基于ARM核的Intel XScale嵌入式系统

liyf

基于ARM核的Intel XScale嵌入式系统

核心器件: PXA250
       1 简 介

　　Intel XScale微体系结构提供了一种全新的、高性价比、低功耗且基于ARMv5TE体系结构的解决方案，支持16位Thumb指令和DSP扩充。基于XScale技术开发的微处理器，可用于手机、便携式终端（PDA）、网络存储设备、骨干网（BackBone）路由器等。Intel PXA250微处理器芯片就是一款集成了32位Intel XScale 处理器核、多通信信道、LCD控制器、增强型存储控制器和PCMCIA/CF控制器以及通用I/O口的高度集成的应用处理器。

　　Intel XScale处理器的处理速度是Intel StrongARM处理速度的两倍，其内部结构也有了相应的变化：

       ◇数据Cache的容量从8KB增加到32KB；
       ◇指令Cache的容量从16KB增加到32KB；
       ◇微小数据Cache的容量从512B增加到2KB；
       ◇为了提高指令的执行速度，超级流水线结构由5级增至7级；
       ◇新增乘/加法器MAC和特定的DSP型协处理器CP0，以提高对多媒体技术的支持；
       ◇动态电源管理，使XScale处理器的时钟可达1GHz、功耗1.6W，并能达到1200MIPS。

　　XScale微处理器架构经过专门设计，核心采用了英特尔先进的0.18μm工艺技术制造；具备低功耗特性，适用范围从0.1mW～1.6W。同时，它的时钟工作频率将接近1GHz。 XScale与StrongARM相比，可大幅降低工作电压并且获得更高的性能。具体来讲，在目前的StrongARM中，在1.55V下可以获得133MHz的工作频率，在2.0V下可以获得206MHz的工作频率；而采用XScale后，在0.75V时工作频率达到150MHz，在1.0V时工作频率可以达到400MHz，在1.65V下工作频率则可高达800MHz。超低功率与高性能的组合使Intel XScale适用于广泛的互联网接入设备，在因特网的各个环节中，从手持互联网设备到互联网基础设施产品，Intel XScale都表现出了令人满意的处理性能。

       2 PXA250的结构及特点

　　Intel XScale PXA250结构框图如图1所示。
　　  



       2.1 PXA250处理器的主要特点

       (1)高性能

       ◇低功耗，高性能的32位Intel XScale处理器内核，工作频率高达400MHz；
       ◇兼容ARMv5TE架构；
       ◇采用7级超级流水线结构；
       ◇支持多媒体处理技术，采用40位累加器和16位乘法器,以增强对音频和视频的解码能力；
       ◇提供支持同步Intel StrataFlash存储器的高性能分帧和分页模式接口。

       (2)低功耗

       ◇多电源管理模式；
       ◇32KB数据和32KB指令Cache；
       ◇2KB的微小数据Cache；
       ◇支持2.5V和3.3V的存储器。

       (3)I/O扩展

       ◇100MHz存储器总线，6个静态存储空间（16或32位ROM（SMROM）/Flash/SRAM），4个动态存储分区（16或32位SDRAM）；
       ◇支持2个PCMCIA 或 Compact Flash槽。

       (4)外围控制模块

       ◇16通道可配置DMA控制器；
       ◇LCD控制器，独有的支持对快变彩屏的DMA方式；
       ◇920kbps Bluetooth接口；
       ◇串行端口（IrDA、I2C、I2S、AC97、3个UARTs、SPI 和SSP）；
       ◇USB接口；
       ◇支持MMC/SD卡。

        (5)时钟控制
       LCD控制器提供了支持双扫描无源阵列彩显（DSTN，俗称伪彩）或有源阵列彩显（TFT，俗称真彩）屏的接口，并支持单色和多色素格式。它拥有自己独立的双通道DMA控制器，两路通道分别用于单面板和双面板显示。最大支持显示分辨率为1024×1024像素，推荐最高分辨率为800×600像素。在无源单色模式下，最高支持256级灰度。对于彩色显示，不管有源还是无源模式，最高均支持65536种颜色。LCD控制器将帧缓存中的像素编码值，对应于16位宽的256个入口的调色板RAM，根据数据宽度决定彩色的数量。

　　PXA250处理器支持的串口包括：基于通用串行总线1.1版本的USB客户服务模块接口，它最高支持16个端点外挂，并提供了1个48MHz的内部时钟；3个通用异步收发口（UART），最高速率230Kbps的全功能UART（完备的握手信号），最高速率921Kbps蓝牙UART和标准UART；高速红外通信口（FICP）半双工，速率4Mbps，执行4PPM标准；AC97控制器支持AC97 2.0修订版本的多媒体数字信号编解码器，AC97控制器对于立体PCM输入输出，Modem输入输出和单一的麦克风输入都提供了单独的16位通道；I2S控制器为数字立体声标准I2S多媒体数字信号编解码器提供了串行连接，复用AC97控制器引脚；I2C总线接口提供了2个引脚的通用串行通信端口，2个引脚分别用于数据地址和时钟；另外，提供了2个支持MMC或SPI协议，高达20Mbps串行数据传输的MMC卡接口和一个SSP接口。SSP逻辑接口支持National Microwire协议、Texas Instruments协议、同步串行协议（SSP）和Motorola SPI协议，所有这些协议都用于A/D转换、音频和电信多媒体数字信号编解码器和其它满足串行数据传输协议的设备。

       3 研华最新推出的XScale单板计算机PCM-7210

　　PCM-7210是一款集成Intel XScale低功耗RISC处理器PXA250的单板计算机。它由一块支撑板和一块CPU板构成，在CPU板上集成了处理器PXA250、64MB的SDRAM和32MB的Flash存储器，其它的外围器件均置于支撑板之上，包括10Mbps以太网接口，4个全功能RS-232和1个RS-485串行接口，AC97音频接口，2个USB主机端和1个客户端，数字I/O引脚和CF/PCMCIA扩展插槽。此外，还有支持LCD/CRT显示的接口以及智能电源接口。PCM-7210功能框图如图2所示。



  



参考文献
1 Intel XScale Microarchitecture Technical Summary
2 Intel XScale Microarchitecture for the PXA250 and PXA210 Applications Processors User’s Manual, 2002
3 Intel PXA250 and PXA210 Applications Processors Developer’s Manual, 2002-07
4 Intel PXA250 and PXA210 Applications Processors Operating System Developer’s Guide, 2002-02
5 http://www.advantech.com/ecg/
6 PCM-7210 Intel XScale PXA250-based Single Board Computer with Windows CE .NET User’s Manual, 2002
7 Intel XScale Microarchitecture. http://www.developer.intel.com/

李小路

谢谢分享！