基于ARM核的Intel XScale嵌入式系統(tǒng)

摘要：簡要介紹Intel XScale的特點(diǎn)以及與Intel StrongARM的區(qū)別;重點(diǎn)介紹PXA250處理器和PCM-7210單板計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、功能和接口特性。

關(guān)鍵詞：XScale ARM核 PXA250 PCM-7210


1 簡 介
　　Intel XScale微體系結(jié)構(gòu)提供了一種全新的、高性價(jià)比、低功耗且基于ARMv5TE體系結(jié)構(gòu)的解決方案,支持16位Thumb指令和DSP擴(kuò)充?；赬Scale技術(shù)開發(fā)的微處理器,可用于手機(jī)、便攜式終端（PDA）、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備、骨干網(wǎng)（BackBone）路由器等。Intel PXA250微處理器芯片就是一款集成了32位Intel XScale 處理器核、多通信信道、LCD控制器、增強(qiáng)型存儲(chǔ)控制器和PCMCIA/CF控制器以及通用I/O口的高度集成的應(yīng)用處理器。

　　Intel XScale處理器的處理速度是Intel StrongARM處理速度的兩倍,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有了相應(yīng)的變化：

◇數(shù)據(jù)Cache的容量從8KB增加到32KB;
◇指令Cache的容量從16KB增加到32KB;
◇微小數(shù)據(jù)Cache的容量從512B增加到2KB;
◇為了提高指令的執(zhí)行速度,超級流水線結(jié)構(gòu)由5級增至7級;
◇新增乘/加法器MAC和特定的DSP型協(xié)處理器CP0,以提高對多媒體技術(shù)的支持;
◇動(dòng)態(tài)電源管理,使XScale處理器的時(shí)鐘可達(dá)1GHz、功耗1.6W,并能達(dá)到1200MIPS。

　　XScale微處理器架構(gòu)經(jīng)過專門設(shè)計(jì),核心采用了英特爾先進(jìn)的0.18μm工藝技術(shù)制造;具備低功耗特性,適用范圍從0.1mW～1.6W。同時(shí),它的時(shí)鐘工作頻率將接近1GHz。 XScale與StrongARM相比,可大幅降低工作電壓并且獲得更高的性能。具體來講,在目前的StrongARM中,在1.55V下可以獲得133MHz的工作頻率,在2.0V下可以獲得206MHz的工作頻率;而采用XScale后,在0.75V時(shí)工作頻率達(dá)到150MHz,在1.0V時(shí)工作頻率可以達(dá)到400MHz,在1.65V下工作頻率則可高達(dá)800MHz。超低功率與高性能的組合使Intel XScale適用于廣泛的互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備,在因特網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,從手持互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品,Intel XScale都表現(xiàn)出了令人滿意的處理性能。

2 PXA250的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　Intel XScale PXA250結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
　　
2.1 PXA250處理器的主要特點(diǎn)

(1)高性能
◇低功耗,高性能的32位Intel XScale處理器內(nèi)核,工作頻率高達(dá)400MHz;
◇兼容ARMv5TE架構(gòu);
◇采用7級超級流水線結(jié)構(gòu);
◇支持多媒體處理技術(shù),采用40位累加器和16位乘法器,以增強(qiáng)對音頻和視頻的解碼能力;
◇提供支持同步Intel StrataFlash存儲(chǔ)器的高性能分幀和分頁模式接口。

(2)低功耗
◇多電源管理模式;
◇32KB數(shù)據(jù)和32KB指令Cache;
◇2KB的微小數(shù)據(jù)Cache;
◇支持2.5V和3.3V的存儲(chǔ)器。

(3)I/O擴(kuò)展
◇100MHz存儲(chǔ)器總線,6個(gè)靜態(tài)存儲(chǔ)空間（16或32位ROM（SMROM）/Flash/SRAM）,4個(gè)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分區(qū)（16或32位SDRAM）;
◇支持2個(gè)PCMCIA 或 Compact Flash槽。

(4)外圍控制模塊
◇16通道可配置DMA控制器;
◇LCD控制器,獨(dú)有的支持對快變彩屏的DMA方式;
◇920kbps Bluetooth接口;
◇串行端口（IrDA、I2C、I2S、AC97、3個(gè)UARTs、SPI 和SSP）;
◇USB接口;
◇支持MMC/SD卡。

(5)時(shí)鐘控制
五種時(shí)鐘源：
◇32.768kHz振蕩器;
◇3.6864MHz振蕩器;
◇可編程的內(nèi)核鎖相環(huán);
◇95.85MHz外圍固定頻率鎖相環(huán);
◇147.46MHz固定頻率鎖相環(huán)。

(6)電源管理
運(yùn)行模式（正常處理模式）、Turbo模式（運(yùn)行于400MHZ）、空閑模式（下電）、睡眠模式（下電）。

(7)封裝形式
17mm