Atmel“固定式”ARM7微處理器

     Atmel已經(jīng)率先推出業(yè)界首兩款基于 ARM7 的閃存微控制器 (Flash MCU)，兩者都具有嵌入式10/100以太網(wǎng) (Ethernet) MAC、控制器局域網(wǎng) (CAN)、全速 (12Mbps) USB 2.0 以及一個(gè)高速 AES/3DES 加密引擎 (encryption engine)。AT91SAM7X128 和 AT91SAM7X256 乃針對廣泛的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，具備一個(gè)10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、兩個(gè)串行外圍接口 (SPI)、同步串行接口 (SSC)、雙線接口 (TWI)、3個(gè)通用異步收發(fā)器 (UART)、一個(gè)8 級別優(yōu)先中斷控制器 (priority interrupt controller) 和眾多的監(jiān)管功能。這兩款新型的50 MIPS MCU 擁有  32Kb 或 64kb 的靜態(tài)存儲器 SRAM 以及 128Kb 或 256kb 的 25ns閃存，后者支持實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)所需的固定性 (deterministic) 處理能力。 
　　Atmel 公司 ARM 市場經(jīng)理 Jacko Wilbrink 表示：“愈來愈多嵌入式系統(tǒng)利用以太網(wǎng)、CAN、802.15.4 和其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。這些‘嵌入式網(wǎng)絡(luò)’反過來又通過以太網(wǎng)與企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng) (intranet) 或互聯(lián)網(wǎng)的連接來實(shí)現(xiàn)與外部世界的聯(lián)網(wǎng)。SAM7X 架構(gòu)提供廣泛的連接、存儲和處理資源，可安全地支持通信協(xié)議，同時(shí)提供實(shí)時(shí)系統(tǒng)所需的實(shí)時(shí)功能，而這些功能是先前的32位 MCU 所不具備的?！?nbsp;
　　這兩款MCU 以一個(gè)外設(shè)DMA控制器 (PDC) 將各個(gè) SAM7X 外設(shè)直接與片上存儲器連接起來，這樣不需任何處理器的操作就可實(shí)現(xiàn)高吞吐量的數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)的 ARM 處理器需要中央處理器 (CPU) 以每次1字節(jié)的速度傳輸數(shù)據(jù)，僅僅 2Mbps 的傳輸速率就需占用55%的處理資源；而 4Mbps 的速率更需占據(jù)所有的處理資源，因此無法實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。相反，SAM7X 在 4Mbps 的速率時(shí)僅需消耗其2% 的周期，而在 10Mbps 的速率時(shí)也只需消耗4%的周期。 

       憑借在硬件中進(jìn)行數(shù)據(jù)流加密／解密和 DMA的 協(xié)助，SAM7X 可提供 80 Mbps 的高級加密標(biāo)準(zhǔn) (AES) 的加密速度，比軟件加密要快20倍。 
　　由于全速 USB2.0 的數(shù)據(jù)傳輸速率為 12Mbps；CAN速率為 1Mbps，以太網(wǎng)速率為 100Mbps；而SAM7 串行外圍接口和通用同步異步收發(fā)器 (USART) 外圍設(shè)備的速率可達(dá)到 25Mbps，因此必須采用 DMA 和硬件加密以實(shí)現(xiàn)安全的高速數(shù)據(jù)傳輸。 
　　可配置全雙工 (full-duplex) 或半雙工 (half-duplex) 模式的 SAM7X EMAC 具有可編程數(shù)據(jù)包收發(fā)間隔 (interpacket gap)，并支持虛擬局域網(wǎng)標(biāo)記幀 (virtual-LAN tagged frame) 和自動暫停幀 (automatic-pause frame) 的生成及終止功能。雙模式接口為高速以太網(wǎng)應(yīng)用中大量實(shí)體層 (PHY) 提供了無縫式媒體獨(dú)立接口 (Media Independent Interface, MII)，或使用更少 I/O 的簡化媒體獨(dú)立接口 (RMII)。SAM7X MCU 可直接與 POS-PHY 第2層／SPI-3 兼容設(shè)備連接，包括與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)處理器連接。通過片上系統(tǒng)緩沖器進(jìn)行的無損失流量控制，省去了對外部存儲器或流量控制裝置的需求。此外，還支持高達(dá)10240字節(jié)的巨型幀 (jumbo frame) 。 
　　SAM7X 處理器設(shè)有嵌入式 AES 和 三重 DES 加密引擎，配合外圍 DMA 控制器便可以針對 AES 以 80Mbps 的速率對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密／解密；或者可針對 DES 和 三重 DES 分別以 32.8Mbps 和 20Mbps 的速率實(shí)現(xiàn)加密／解密。 
　　盡管 ARM MCU 具有適用于嵌入式設(shè)計(jì)的卓越性能特征，但它們極少被用以控制應(yīng)用，這是因?yàn)樗鼈優(yōu)樘嵘阅芩捎玫拇a遮蔽 (code shadowing) 使其無法精確預(yù)測任何突發(fā)事件的準(zhǔn)確時(shí)鐘周期。Atmel 則為 ARM7 核心提供了固定性處理能力，通過添加25ns 非易失性閃存 (128kb 或 256Kb)，允許處理器直接從閃存讀取指令，而不會影響性能，因此無需代碼遮蔽，并提供了可預(yù)測的指令執(zhí)行。 
　　實(shí)時(shí)的應(yīng)用一般會進(jìn)行密集的中斷處理，并且需要監(jiān)管功能來確保可靠的性能。常規(guī)的 ARM7 架構(gòu)只有兩個(gè)中斷，僅其中之一可用于非緊急狀況的中斷。這兩個(gè)中斷均沒有8位或16位設(shè)備中常見的監(jiān)管功能。SAM7X 處理器卻擁有整套的實(shí)時(shí)外設(shè)和監(jiān)管功能，其中包括一個(gè)8級別優(yōu)先中斷控制器、節(jié)電監(jiān)測、上電復(fù)位 (power-on-reset)、單電源電壓、監(jiān)視定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及 RC 振蕩器。Atmel 是唯一提供具有這種實(shí)時(shí)外設(shè)套件的 ARM 處理器供應(yīng)商。 
　　IAR、Green Hills 以及 Keil等公司皆提供支持 Atmel SAM7X MCU 的編譯器、連接器以及除錯(cuò)器。Atmel 提供轉(zhuǎn)銷價(jià)為 250 美元的 AT91SAM7X-EK 評估套件。 
　　CMX、Micrium 和 FreeRTOS.org 為 SAM7X 處理器提供實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)?，F(xiàn)在可用的 TCP/IP 堆棧包括uIP/lwIP (開放源碼)、Micrium uC/TCP-IP (免專利權(quán)使用費(fèi)) 以及 CMX MicroNet (免專利權(quán)使用費(fèi))。 
　　AT91SAM7X128 采用 100引線 LQFP 綠色封裝，10,000顆批量的單價(jià)為7.20美元。AT91SAM7X256 采用 100線 LQFP 綠色封裝，10,000顆批量的單價(jià)為8.65美元。