ARM pro začátečníky

Rozšíření mikroprocesorů s jádrem ARM si zaslouží, aby s nimi byla seznámena odborná veřejnost, neboť dosud zveřejněné články v časopisech ani zčásti nepokrývají potřeby konstruktérů, zejména těch začínajících. Kniha "ARM pro začátečníky" ukazuje vše kolem procesorů ARM, abyste si udělali celkovou představu co vás vše čeká, pořídili si nějaký ten vývojový kit, mohli se vrhnout do programování a vývoje vlastních aplikací.

Kniha "ARM pro začátečníky" seznamuje čtenáře s architekturou ARM, jejím instrukčním souborem a poté i s příklady konkrétních jednočipových počítačů s procesory s jádrem ARM7 vyráběnými firmami NXP Semiconductor (Philips) a ATMEL. S jejich architekturou, programátorskými modely i se zapojeními s těmito počítači. Ukazuje i tvorbu programů pomocí vývojových prostředí µVision3 firmy Keil Software, Mcbuilderu či Eclipse nebo LabView.

* * * * *

Po stručném úvodu následuje teoreticky zaměřená kapitola Architektura CPU s jádrem ARM. Seznamuje čtenáře s architekturou ARM, zejména z hlediska uživatele - programátora. Po uvedení principiálního zapojení jádra ARM jsou popsány operační módy (režimy), registry a je zde popsána tzv. load/store architektura, použitá právě v ARM procesorech. Následuje popis formátu instrukcí ARM a dále upřesnění pro jednotlivé skupiny instrukcí - aritmetické, logické, přesunu a dále je popsán válcový posouvač (Barrel Shifter) a instrukce, v nichž se uplatňuje. Dále je popsána práce s pamětí, blokový přenos dat apod. Následuje stručný popis přerušení a informace o tzv. thumb instrukcích. Kapitola je zakončena informací o některých jednočipových mikropočítačích s procesory s jádrem ARM.

Třetí kapitola obsahuje ukázky práce s LPC2000 NXP Semiconductors (Philips). Nejprve je popsána architektura obvodů řady LPC2000 a poté je čtenář seznámen s zapojením a konstrukcí modulů s obvody z této řady. Prvním z nich je modul DIL2106 výrobce MCT Paul & Scherer Mikrocomputertechnik GmbH, dále s TinyARM LPC-H2106 firmy Olimex a s modulem MiniARM českého autora Milana Kostomlatského. Poté se čtenář stručně seznámí s vytvářením programu pro LPC2000 v jazyce C v prostředí µVision3 firmy Keil Software a následném umístění takto vytvořeného kódu ARM v paměti flash pomocí LPC210x FLASH ISP Utility i novější utility Flash Magic.

Čtvrtá kapitola pak představuje práci s obvody ATMEL řady AT91SAM. I zde se nejprve seznámíme s architekturou těchto obvodů, a potom s konkrétními moduly s ARM od firmy ATMEL. Jde o moduly berlínské firmy Taskit Rechnertechnik GmbH SAMDIP-7S a SAMDIP-7X , poté s moduly SAM7-H64 a SAM7-H256 firmy Olimex a s modulem Make Controller Kitu popsaným v časopise pro hobby konstrukce Make, který je výsledkem open source a open hardware projektů. Práci s tímto modulem je poté věnována značná část kapitoly. Je předvedeno vytváření sw pro tento modul pomocí Mchelperu a Mcbuilderu, které jsou výsledkem již zmíněných projektů, a dále sw pro PC spolupracujícího s tímto modulem. Tvorba tohoto sw v prostředí MS VS2008 je rovněž obsahem této kapitoly, stejně jako stručné předvedení tvorby sw v prostředí LabView. Kapitola je zakončena popisem modulu AT91SAM7S256-KIT české firmy Kramara, s jeho zapojením, konstrukčním provedením (z něhož je zřejmé nejen rozložení součástí, ale i obrazec spojů) a dvěma jednoduchými příklady. Vzhledem k příznivé ceně modulu se však nevyplácí jeho amatérská konstrukce a je lepší se věnovat jeho programování. I to je zde předvedeno a to s free prostředím Eclipse, které lze ovšem použít u všech modulů s ARM. Navíc je předvedena také instalace a nastavení tohoto prostředí.

V Dodatku 1 je uveden podrobný popis instrukcí ARM a v Dodatku 2 pak práce s JTAG založeným na obvodu obvodem FT2232 a kompatibilní s OpenOCD, instalace a nastavení sw zabezpečení a jeho začlenění do prostředí Eclipse.

Pár slov o ARM
Odpovězme si na otázku: Proč právě procesory ARM? Protože jsou cenově srovnatelné s 8bitovými mikrořadiči a přitom jsou mnohem výkonnější. Tím pádem se hodí také pro amatérské konstrukce. Proto se jim věnuje tato kniha o ARM.

Ve wikipedii je jako rok vzniku populárního jádra ARM uveden rok 1995. Procesory s tímto jádrem i jádra ARM dalších verzí najdeme v PDA, mobilních telefonech, MP3 přehrávačích, robotech a spoustě dalších aplikací s výkonnými 32bitovými RISCovými procesory. K dispozici jsou vývojové nástroje pro ARM, aplikační listy, literatura. Bohužel v češtině, až na několik článků, nenajdeme nic. Zkušeným profesionálním vývojářům to však nevadí. Podíváme-li se na konstrukce amatérské, publikované v AR, najdeme v nich většinou 8bitové mikrokontroléry. Především x51, PIC Microchip, ATMEL AVR či Frescale HC07. Tedy ty, jimž se věnovaly publikace dosud vydané nakladatelstvím BEN - technická literatura.

Stručný obsah

1. Úvod
2. Architektura CPU s jádrem ARM
3. Ukázky práce s LPC2000 NXP Semiconductors (Philips)
4. Ukázky práce s AT91SAM ATMEL
5. Závěr, Dodatky (instrukční soubor ARM, práce s JTAG, ...)