3.5 嵌入式处理器选择

3.5.1 选择原则

（1）选择嵌入式处理器的厂商。在嵌入式处理器生产上，世界上知名的厂商很多，但在国内被大家熟悉的厂商就只有ATMEL、INTEL、freescale、MIPS、AMD、AD和TI等少数几家，对于开发小组来说，在以前项目中，对ATMEL厂商生产的单片机使用比较多，因此在选择嵌入式处理器芯片时比较倾向于ATMEL公司。

（2）厂商推广。在选择嵌入式处理器时，功耗是一项关键指标，而在ATMEL公司的新产品推广说明中，AT91SAM9261的一项重要特性就是功耗低。因此，AT91SAM9261成为32位嵌入式数据采集器的首选嵌入式处理器。

（3）是否支持所选的嵌入式操作系统。在本设计中指的是所选的嵌入式处理器是否支持Windows CE 5.0。在AT91SAM9261的宣传网页上可以得到，该款芯片支持Windows CE 5.0。

（4）是否能够提供足够的性能。通过AT91SAM9261的芯片技术手册和第2章产品定义可以得到如表3.5-1所示的产品功能和AT91SAM9261性能对照表。

由表3.5-1可以看出，AT91SAM9261的性能能够满足32位嵌入式数据采集器设计的需要。

（5）芯片采购。ATMEL公司强大的销售网络，在北京常驻的办事处，百特公司的定点销售中心，所有这些，使国内开发人员在购买ATMEL公司的产品时能够有一个稳定而又高效的采购途径。

3.5.2 同级CPU比较

在选择CPU时，开发团队针对不同公司的同级产品进行了比对，根据市场调查，本次比对主要针对几个在国内比较出名的公司，比对的型号包括ATMEL公司的AT91SAM9261、三星公司的S3C2410和飞思卡尔公司的MPC860t。

3.5.3 结论

通过3.5.1和3.5.2小节的分析，尤其是在电源静态功耗上的比对；在设计32位嵌入式数据采集器时，开发小组最终选择了ATMEL公司生产的AT91SAM9261作为32位嵌入式数据采集器的核心处理器。

3.5.4 AT91SAM9261简介

AT91SAM9261是以ARM926EJ-S ARM Thumb处理器为核心的完全的片上系统，它扩展了DSP指令集和Jazelle、Java加速器。主时钟频率190MHz时性能高达210MIPS，AT91SAM9261是一个为带LCD显示应用而优化了的主机处理器。它的集成的LCD控制器支持BW而且达到16M色彩，支持主动和被动的LCD显示。160K byte的片上SRAM可配置为帧缓冲，能将LCD刷新对整体处理器性能上的影响减到最小。外部总线接口包括支持同步DRAM（SDRAM）和支持静态存储器的控制器，并具有特殊接口电路，以支持CompactFLASH、NAND Flash。AT91SAM9261集成了一个支持影射的基于ROM的Boot loader，例如，从外部DataFlash影射到外部SDRAM。由软件控制的功率管理控制器（PMC）通过有选择的启用和关闭处理器、各种外设和工作频率的调解能使系统功率损耗保持最小。AT91SAM9261还集成了宽范围的调试特性。包括JTAG-ICE，一个专用的UART调试通道（DBGU）和嵌入式实时追踪。这使所有应用的调试和开发，特别是严格要求实时性的应用得以实现。

3.5.5 AT91SAM9261特点

AT91SAM9261的主要特点。

（1）融合了ARM926EJ-S^TM ARM Thumb的处理器。

1）扩展DSP指令。

2）ARM Jazelle技术提供了Java加速功能。

3）16k Byte数据缓存，16k Byte指令缓存，写缓冲器。

4）工作于190MHz时性能高达210MIPS。

5）存储器管理单元。

6）嵌入式ICE，支持调试信道。

7）中等规模的嵌入式宏单元结构。

（2）附加的嵌入式存储器。

1）32k Byte片内ROM，最大总线速率下单周期访问。

2）160k Byte片内SRAM，最大处理器或总线速率下单周期访问。

（3）外部总线接口（EBI）。支持SDRAM、静态存储器、NAND Flash和Compact Flash。

（4）LCD控制器。

1）支持被动或主动显示。

2）在STN彩色模式下达16位深每像素。

3）在TFT模式下达16M色（24bit深每像素），分辨率高达2048×2048。

（5）USB。

1）USB 2.0全速（12Mbit/s）主机双端口。

（a）双重片上收发器。

（b）集成FIFOs和专用DMA通道。

2）USB 2.0全速（12Mbit/s）设备端口。片上收发器，2k Byte可配置的集成FIFOs。

（6）总线矩阵。

1）管理五个主控和五个从控。

2）启动模式选择选项。

3）Remap命令。

（7）全特征系统控制器（SYSC）提供了有效的系统管理，包括以下几个。

1）复位控制器，掉电控制器，支持总共16k Byte的四个32bit电池备份寄存器。

2）时钟发生器和功率管理控制器。

3）先进的中断控制器和调试部件。

4）周期间隔定时器，看门狗定时器和实时定时器。

5）三个32位PIO控制器。

（8）复位控制器（RSTC）。基于上电复位的单元，复位源辨认和复位输出控制。

（9）掉电控制器（SHDWC）。可编程掉电引脚控制和唤醒电路。

（10）时钟发生器（CKGR）。

1）电池备份电源上的32.768kHz低功率振荡器，提供一个永久的慢速时钟。

2）3～20MHz的片上振荡器和两个PLL。

（11）功率管理控制器（PMC）。

1）超慢速时钟操作模式，软件可编程功率优化能力。

2）四个可编程外部时钟信号。

（12）先进的终端控制器（AIC）。

1）可单独屏蔽的具有8级优先级的向量中断源。

2）三个外部中断源和一个快速中断源，伪中断保护。

（13）调试部件（DBGU）。2线USART兼容接口，可通过编程禁止通过ICE访问。

（14）周期间隔定时器（PIT）。20位间隔定时器加12位间隔计数器。

（15）看门狗定时器（WDT）。受预设值保护的、一次性可编程的、运行在慢速时钟的12位窗口计数器。

（16）实时定时器（RTT）。运行于慢速时钟的32位自由运行的（备份）计数器。

（17）三个32位并行输入/输出控制器（PIO）PIOA、PIOB和PIOC。

1）96个可编程I/O口线多路复用支持达两个外设I/O口。

2）在每个I/O口线上具有输入改变中断能力。

3）单独的可编程开漏、上拉电阻和同步输出。

（18）19个外设DMA通道（PDC）。

（19）多媒体卡接口（MCI）。

1）支持SD卡和Multi Media Card（MMC卡）。

2）自动协议控制，通过PDC与MMC和SD卡进行快速自动数据传输。

（20）三个同步串行控制器（SSC）。

1）每个接收器和发送器都具有独立的时钟和帧同步信号。

2）支持IIS模拟接口，支持时分多路复用。

3）支持32位数据传输的高速连续数据流功能。

（21）三个通用同步/异步收发器（USART）。

1）独立的波特率发生器，IrDA红外调制/解调。

2）支持ISO7816 T0/T1智能卡，硬件和软件握手信号，支持RS-485。

（22）两个主/从串行外设接口（SPI）。8～16位可编程数据长度，四个外部外设片选。

（23）一个三通道16位定时器/计数器（TC）。

1）三个外部时钟输入，每个通道有两个多用途I/O引脚。

2）倍速PWM发生功能，捕捉波形模式，递增/递减计数功能。

（24）一个两线接口（TWI）。支持主控模式，支持所有两线Atmel EEPROM。

（25）IEEE 1149.1 JTAG边界扫描，可以支持所有数字引脚。

（26）电源。

1）为VDDCORE和VDDBU提供1.08～1.32V电压。

2）为VDDOSC和VDDPLL提供3.0～3.6V电压。

3）为VDDIOP（外设I/O口）提供2.7～3.6V电压。

4）为VDDIOM（存储器I/O口）提供1.65～1.95V和3.0～3.6V电压。

（27）符合RoHS的217球的LFBGA封装。

3.5.6 AT91SAM9261方框图

AT91SAM9261方框图如图3.5-1所示。

3.5.7 AT91SAM9261信号说明

AT91SAM9261信号说明如表3.5-3所示。

结论：本章通过对32位嵌入式数据采集器软件和硬件的划分和选择的论述，最终决定以AT91SAM9261作为32位嵌入式数据采集器的核心处理器，嵌入式操作系统Windows CE 5.0为32位嵌入式数据采集器的操作系统，在此阶段要形成32位嵌入式数据采集器的总体方案设计文档。