embedded systems... - intercomponents.com

EMBEDDED SYSTEMS...
1. GİRİŞ:
Gömülü bir sistemin çekirdeğini, belirli bir sayıda görevi yerine getirmek için programlanan
mikroişlemciler, mikrodenetleyiciler veya sayısal sinyal işlemciler (DSP: Digital Signal
Processor) oluşturur.
Gömülü sistem; herhangi bir sistemin içinde yer alan ve o sisteme “akıllılık” özelliğini veren
elektronik donanım ve yazılımdan oluşan bütünü ifade etmektedir. Burada sözü edilen yazılımlar,
bilgisayarımızdaki genel amaçlı yazılımlardan farklı olarak, kullanıcıyla direk değil dolaylı
etkileşimde bulunan ve genellikle tek bir görevi yerine getiren yazılımlardır. Genel olarak ise
gömülü sistemler: belirli bir fonksiyonu yerine getirmek için tasarlanmış yazılım ve donanım
kombinasyonu şeklinde tanımlanabilir. Genel maksatlı, örneğin kişisel bilgisayar gibi bir
bilgisayardan farklı olarak, gömülü bir sistem kendisi için önceden özel olarak tanımlanmış
görevleri yerine getirir. Sistem belirli bir amaca yönelik olduğu için tasarım mühendisleri ürünün
boyutunu ve maliyetini azaltarak sistemi uygunlaştırabilirler. Gömülü sistemler genellikle büyük
miktarlarda üretildiği için maliyetin düşürülmesinden elde edilecek kazanç, milyonlarca ürünün
katları olarak elde edilebilir.
Kullanıcıların üzerinde istediği yazılımları çalıştırabildiği genel maksatlı bilgisayarlardan farklı
olarak, gömülü sistemlerdeki yazılımlar yarı kalıcıdırlar ve firmware ismiyle anılırlar. Yani bir
disk sürücüsü olmayan gömülü sistemler için yapılan yazılıma firmware adı verilir. Öte yandan
genel olarak her gömülü sistem şekildeki birimlere sahiptir:
Şekil.1. Genel gömülü sistem yapısı.
2. TARİHÇE:
Kayda değer ilk gömülü sistem MIT (Massachusetts Institute of Technology) Instrumentation
Laboratory‘da Charles Stark Draper tarafından geliştirilen Apollo Guidance Computer olmuştur.
Aya yapılan yolculuklarda iki tane kullanılırdı ve komuta modülü ve LEM aracının eylemsiz
rehber sistemlerini çalıştırıyordu.
1|Sayfa
Projenin başlangıcında Apollo rehber bilgisayarı, Apollo projesinin en riskli parçası olarak kabul
ediliyordu. O zamanki tek parça tümleşik devrelerin kullanılması boyut ve ağırlığı azaltıyor ama
riski artırıyordu.
İlk kitlesel gömülü sistem üretimi 1961 yılında Minuteman füzesi için yapılan Autonetics D-17
rehber bilgisayarı oldu. Ayrık tranzistör lojiğinden yapıldı ve ana bellek için bir harddiski vardı.
1966 yılında Minuteman II üretime girdiğinde, D-17 ilk defa yüksek hacimli tümleşik devrelerin
kullanıldığı yeni bir bilgisayara yerini bıraktı. Bu yazılım dörtlü NAND kapılı IC’lerin
(Integrated Circuit) birim fiyatını 1000$’dan 3$’a çekti ve ticari kullanımlarının yolunu açtı.
Minuteman bilgisayarının önemli tasarım özellikleri; füzenin hedefi daha hassas bulabilmesi için
rehber algoritmasının yeniden programlanabilir olması, bilgisayarın kablo ve konnektörden
tasarruf sağlayarak füzeyi test edebilmesiydi.
Maliyetin dikkate alınmadığı 1960’lardaki bu ilk uygulamalardan itbaren gömülü sistemlerin
fiyatları düşmeye başladı. Bunlarla birlikte işlem gücü ve işlevsellikte de yükseliş oldu.
İlk mikroişlemci hesap makineleri ve diğer ufak sistemlerde kullanılan Intel 4004 oldu.
Çalışabilmesi için harici bellek yongaları ve harici destek lojiklerine ihtiyaç duyuyordu. Intel
8080 gibi daha güçlü mikroişlemciler askeri projelerde geliştirildi, ama diğer kullanıcılara da
satıldı.
1970’lerin sonunda 8-bit mikroişlemciler standart olmakla birlikte çözümleme ve giriş/çıkış
işlemleri için genellikle harici bellek yongaları ve lojiklere ihtiyaç duyuyorlardı. Öte taraftan,
fiyatlar hızla düşüyor ve uygulamalar küçük gömülü sistemleri lojik tasarımların içine sokuyordu.
Görünebilir uygulamaların bir kısmı enstrümantasyon ve pahalı aygıtlardı.
1980’lerin ortalarında harici olarak kullanılan sistem parçaları, işlemci ile beraber aynı yonganın
içine girmeye başladı. Bunun sonucu olarak boyutta ve gömülü sistemlerin maliyetinde çok
büyük düşüşler oldu. Bu tip tümleşik devrelere mikroişlemci yerine mikrokontrolör dendi ve
gömülü sistemlerin yaygın bir şekilde kullanımı mümkün oldu.
Mikrokontrolör maliyeti bir mühendisin 1 saatlik maaşının altına indi ve bu gömülü sistemlerin
sayısını ve gömülü sistemlerde kullanılmak üzere farklı şirketler tarafından üretilen parçaların
sayısının patlamasına neden oldu. Örneğin, pek çok yeni özelliğe sahip IC’ler, geleneksel paralel
programlama arayüzleri yerine mikrokontrolörlere daha az sayıda arabağlantı sağlayan seri
programlama arayüzleri ile beraber gelmeye başladı. I2C‘nin (Integrated InterConnect) çıkış
zamanı da bu döneme rastlamaktadır. Mikrokontrolörler 1$’ın altına düştüğünde, voltmetre ve
değişken kapasitör gibi pahalı analog elemanların yerlerini küçük bir mikrokontrolör ile kontrol
edilen dijital elektronik elemanlara bırakması mümkün oldu.
80’lerin sonundan itibaren, tüm elektronik cihazlar için gömülü sistemler bir istisna değil bir
standart haline geldi ve bu akım halen devam etmektedir.
Tasarımlardaki kriterlere göre bu gereksinimlerinden bazıları arasında tercih yapmak gerekebilir.
Örneğin karmaşık hesaplamaların gerekli olabileceği sistemlerde yüksek işlem gücü ihtiyacı ön
planda olurken, çok büyük miktarlarda üretilecek sistemlerde düşük maliyet daha önemli olabilir.
Gömülü sistemler kullanım alanlarına göre zaman zaman oldukça kritik görevleri yerine
getirebilirler.Burada oluşabilecek hatalar büyük mal ve can kayıplarıyla sonuçlanabilir. Bu açıdan
bakıldığında bu sistemlerin “güvenilir” ve “hataları tolere edebilir” özellikte olmaları çok
önemlidir.Bir mikrodalga fırının ya da bir oyuncağın içindeki sistemin zaman zaman hatalı
2|Sayfa
çalışması çok büyük sorun oluşturmaz,ancak bir uçağın otomatik pilot sistemindeki hata birçok
insanın hayatını tehlikeye atabilir.
Bugün dünyada üretilen mikroişlemcilerin/mikrodenetleyicilerin büyük çoğunluğu gömülü
sistemlerde kullanılmaktadır. Genellikle 8 bit mikrodenetleyiciler yoğun olmakla beraber, 32
bitlik mikrodenetleyiciler de düşen maliyetleri sonucu artık geniş kullanım alanı bulmaktadır.
3. YAPILAN İŞLER:
Bugün ortalama bir aile otomobilinde 20-25 adet mikrodenetleyici kullanıldığı söyleniyor.
Arabanıza girmeden önce uzaktan kumandayla kapıları açıyorsunuz, içeri girip kontağı
çeviriyorsunuz, CD çalarınızdan bir parça seçiyorsunuz, emniyet kemerinizi takmadığınız
takdirde bir uyarı sesiyle karşılaşıyorsunuz… bütün bu sayılan adımların arka planında çalışan
minik bilgisayarlar sözkonusu. Arabınızın güvenliğini sağlayan ve uzaktan kumandayla kontrol
ettiğiniz alarmda, arabanızın ateşlemesini kontrol eden sistemde, CD çalarınızda ve aracınızdaki
diğer sistemlerin merkezinde bir “mikroişlemci” görev yapmaktadır. Bu işlemciler de çoğu
zaman birbirleriyle iletişim içindedirler. Peki gömülü sistem yapılanmasını çevremizde hangi
formlarda görebiliriz sorusunun listesel cevabı ne olacaktır?



















Network Ekipmanları
Motor Denetleyicileri
ABS (Air-Break Switch) Fren Sistemleri
Ev Otomasyon Ürünleri
Hava Savunma Sistemleri
Tıbbi Ekipmanlar
Ölçüm Sistemleri
Banka ATM’leri (Automatic Teller Machine)
Eylemsiz Rehber Sistemleri
Uçuş Kontrol Donanım/Yazılımı
Uçak ve Füzelerdeki Tümleşik Sistemlerden Oluşan Havacılık Elektroniği Parçaları
Cep Telefonları
Yönlendirici (Router)
Bilgisayar Yazıcıları
Fotokopi Makineleri
Disket Sürücüler (Floppy Disket Sürücüler ve Sabit Disk Sürücüler)
Hesap Makineleri
Çok İşlevli Kol Saatleri
İnternet Radyo Alıcıları, TV Set Top Box ve Dijital Uydu Alıcılar gibi Çokluortam
Uygulamaları
 PDA’lar (Personal Digital Assistant) gibi Küçük Avuç İçi Bilgisayarlar
 Endüstriyel Otomasyon ve İzleme İçin PLC'ler (Programmable Logic Controller)
 Video Oyun Konsolları
 Taşınabilir Bilgisayarlar
kısacası dijital olan hemen herşeyde kullanılmaktadır.
Gömülü sistemler adlarından da anlaşılabileceği gibi genellikle daha büyük bir sistemin içinde
“gömülü” olarak çalışırlar. Örneğin bir çamaşır makinesinde birçok mekanik kısım bulunmakla
birlikte, bütün bunları kontrol eden bir veya birden fazla mikrodenetleyici tabanlı sistem bulunur.
3|Sayfa
4. ARM 7, 9, 11:
ARM (The Architecture For The Digital World) firmasının üretmiş olduğu ARM mimarisine ait
işlemci çekirdekleri ve bu çekirdeklere sahip mikrodenetleyiciler/mikroişlemciler mevcuttur.
Ayrıca ARM tabanlı mikrodenetleyici/mikroişlemci programlama varlığını göstermektedir. Bu da
birçok üreticinin üretmiş olduğu çeşitli mikroişlemci/mikrodenetleyici ailelerini içeriyor.
ARM klasik işlemci kümesi; ARM11™, ARM9™ ve ARM7™ işlemci ailelerini içermektedir.
Bu işlemciler düşük maliyetli çözümler sunabilmeleri nedeni ile günümüzde dahi dünyada geniş
bir kullanım alanına sahiptirler.
Günümüzde araştırmacılar tarafından 20 yıllık bir süreç içerisinde olgunluğuna ulaştırılmış 20
milyarın üzerinde mikroişlemci içerikli sistemin son kullanıcıya sunumu söz konusudur. Şimdi
bu işlemci ailelerine ilşikin kısa tanımlamaları sunalım.
Tablo.1. ARM klasik işlemci ailesi.
Aile
İşlemci
ARM11MPCore
Tanım
Bu işlemci çok çekirdekli teknolojinin ilk
Cortex-A9
ortaya koyulmasını oluşturmaktadır. El
aygıtı ve navigasyon cihazlarına kadar geniş Cortex-A5
bir kullanım alanına sahiptir.
Tek çekirdekli işlemcilerin en üst
performans seviyesine sahip seri güvenlik
bölgesini sunarak güvenlikli çalışmayı
ARM1176JZ(F)-S
sağlamaktadır. Dijital televizyon
sistemlerine kadar geniş bir kullanım
alanına sahip işlemci yapısıdır.
Yüksek performanslı belirleyici control
sistemleri olan otomotiv ve robot control
ARM11
sistemleri için Thumb®-2 komut mimarisi
ARM1156T2(F)-S
ile üst seviye gerçek zamanlı uygulama
performansı sunan işlemci yapısı kullanışlı
olmaktadır.
ARM1136J(F)-S
4|Sayfa
Cortex
Alternatifi
Pek çok yönden ARM926EJ-S ile benzer
özelliklere sahip olan işlemci uzatılmış
ardışık düzenleme yapısı ve frekans
değerleri ile performansı artırmaktadır.
İşlemci yapı olarak; SIMD (Single
Instruction Multiple Data) komutları ile
performans artımı ve opsiyonel floatingpoint desteği sunmaktadır.
Cortex-A9
Cortex-A8
Cortex-A5
Cortex-R4
Cortex-A5
ARM9
ARM7
ARM968E-S
En küçük boyutlu ve en düşük güç
değerlerine sahip ARM9 yapısı pek çok
gerçek uygulama için uygundur. İşlmeci
sıkıca bağlı hafıza birimleri ile standart
arayüzler üzerinden etkin bir şekilde
çalışabilmektedir.
ARM946E-S
Opsiyonel önbellek arayüzleri ve tam bellek
koruma yapısı ile işlemci geröek zaman
yönelik bir yapıdır. Ana hafızada kodun
oluşturulup ön belleğe yüklendiği ve Tightly Cortex-R4
Couple Memory’den verinin devam
ettirilebildiği uygulamalar için uygun
işlemci yapısıdır.
ARM926EJ-S
ARM926EJ-S Linux, WindowsCE ve
Symbian gibi tam işletim sistemlerini
destekleme özelliği açısından giriş
noktasında yer almaktadır. Tam GUI
(Graphical User Interface) destekli
uygulamalar için yeterli bir işlemci
olacaktır.
Cortex-A5
ARM7TDMI-S
Harika çalışan yapısı ile işlemci çok geniş
bir kullanım alanına sahiptir. Genellikle
mobil elsetlerinde kullanılmakla birlikte,
günümüzde mobil olmayan sistemlerde de
kullanılmaktadır.
Cortex-M3
Cortex-M0
Cortex-R4
5. ARM:
a. ARM TARİHÇE:
"En çok kullanılan işlemci türü ne?" diye sorsam eminim ki birçoğunuz Intel dersiniz. İyi tahmin,
ama sanılanın aksine yanlış. "AMD o kadar popüler oldu mu ya?" dediğinizi duyar gibiyim. Yok
daha olmadı. İşlemci dünyasının kralı ne AMD ne de Intel. Bu iki dev, buz dağının sadece
görünen kısmı. Buzdağının görünmeyen kısmını ARM oluşturuyor.
Cep telefonunuz bir ARM işlemcisi kullanıyor. Birçok mp3 çalar da ARM işlemci kullanıyor.
Evet iPhone, iPad, Galaxy S II hepsi ARM işlemcileri kullanıyor. Nokia 6120c de 384 MHz bir
ARM işlemcisi kullanıyordu. Game Boy'unuz var mı bilmiyorum ama o da ARM. Nintendo 3DS
bile... ARM'ler her yerdeler, sadece gigahertzleriyle ve fan gürültüleriyle dikkatinizi çekmiyorlar.
Bir de fazla ısınmıyorlar.
İlk ARM işlemci 1985’te çıkarıldı, Acorn RISC Machines tarafından efsanevi BBC Micro için
bir ek işlemci olarak. O zamanlar İngiltere'de masaüstünün kralı belli değildi, büyük çekişmeler
vardı (ARM bir İngiliz firması.). Acorn RISC Machines küçük bir şirket olması nedeniyle küçük
5|Sayfa
bir araştırma bütçesine sahipti. Dolayısıyla ürettikleri işlemci de küçüktü ve üretmesi basit bir
işlemciydi. İlk ARM işlemcide 25000’den az transistör kullanıldı. 1985’te küçük bir şirketin
içinde bulunduğu zor şartların günümüzü nasıl değiştirdiğini görüyoruz. Firmaya ait işlemcilerin
frekans-kabiliyet eksenel yapısındaki pozisyonları ise şekilde verildiği gibidir.
Şekil.2. ARM işlemci kümesi.
Her ne kadar ilk ARM işlemci 1985’de üretildiyse de, ARM bazlı ilk bilgisayar 1987’de piyasaya
sunulmuştur. 8 MHz’de çalışan Archimedes performans açısından rakiplerinin (Intel ve
Motorola) gerisindeydi. Sonrasında ARM, işlemcilerini geliştirmeye devam etti. 1990’da şu an
bildiğimiz haliyle ARM kuruldu. Ortaklar Acorn, VLSI Technology ve Apple'dı.
ARM bir süre daha işlemci üretmeye devam etti. 1992’de, bir şirket ARM ile lisans anlaşması
imzalayarak ARM işlemcilerin klonlarını üretmeye başladı. ARM bir süre sonra kendisi
işlemci üretmeyi bıraktı. Şu anda ARM işlemciler, "ARM Partnerleri" (Tablo.2) tarafından bir
lisans karşılığı üretilmekte. ARM ise sadece işlemci teknolojisini lisanslamakta.
6|Sayfa
Tablo.2. ARM Partnerleri ve imal ettikleri işlemci örnekleri.
Package Unit
Price
/ Case (USD)
Manufacturer
Part Number
Description
AM1806BZWTA3
IC ARM9
CORTEX
MCU
361NFBGA
375MHz
1.14 V ~
1.32 V
AM1707CZKBA3
IC ARM9
MCU 128KB
256BGA
375MHz
1.14 V ~
256-BGA 13.22756
1.32 V
AM1707CZKBT3
IC ARM9
MCU 128KB
256BGA
375MHz
1.14 V ~
256-BGA 13.22756
1.32 V
AM1806BZWTD4
IC ARM9
CORTEX
MCU
361NFBGA
456MHz
1.25 V ~
1.35 V
AM1707CZKBD4
IC ARM9
MCU 128KB
256BGA
456MHz
1.25 V ~
256-BGA 13.59743
1.35 V
AM1707BZKBD4
IC ARM9
MCU 128KB
256BGA
456MHz
1.25 V ~
256-BGA 13.59756
1.35 V
AM1808BZCEA3
IC ARM9
CORTEX
MCU
361NFBGA
375MHz
1.14 V ~
1.32 V
36114.19500
LFBGA
AM1808BZCED4
IC ARM9
CORTEX
MCU
361NFBGA
456MHz
1.25 V ~
1.35 V
36114.45000
LFBGA
AM1808BZWTA3
IC ARM9
CORTEX
MCU
361NFBGA
375MHz
1.14 V ~
1.32 V
36115.44767
LFBGA
AM1808BZWTD4
IC ARM9
CORTEX
MCU
361NFBGA
456MHz
1.25 V ~
1.35 V
36115.72500
LFBGA
AM1808BZCE4
IC ARM9 MPU
361NFBGA
456MHz
1.25 V ~
1.35 V
36116.39000
LFBGA
7|Sayfa
Texas Instruments
ARM9
Series Manufacturer Speed Voltage
36113.22756
LFBGA
36113.59743
LFBGA
36MHz
STR711FR1T6
IC MCU
ARM7 TDMI
128K 64LQFP
66MHz
3V~
3.6 V
64-LQFP
STR710FZ2T6
IC MCU
ARM7 TDMI
256K
144TQFP
66MHz
3V~
3.6 V
144-LQFP 18.60000
STR710FZ1T6
IC MCU
ARM7 TDMI
128K
144TQFP
66MHz
3V~
3.6 V
144-LQFP 16.75000
STR735FZ1T7
IC MCU
ARM7 128K
FLASH 144TQFP
36MHz
4.5 V ~
144-LQFP
5.5 V
STR731FV0T6
MCU 32BIT
64K FLASH
100-TQFP
36MHz
4.5 V ~
100-LQFP 9.18141
5.5 V
STR730FZ2H7
MCU 32BIT
256K FLASH
144-LFBGA
36MHz
4.5 V ~
5.5 V
STR731FV1T7
IC MCU
ARM7 128K
FLASH 100TQFP
36MHz
4.5 V ~
100-LQFP Calculate
5.5 V
STR731FV2T7
IC MCU
ARM7 256K
FLASH 100TQFP
36MHz
4.5 V ~
100-LQFP Calculate
5.5 V
STR735FZ1T7
IC MCU
ARM7 128K
FLASH 144TQFP
36MHz
4.5 V ~
144-LQFP Calculate
5.5 V
STR735FZ2T7
IC MCU
ARM7 256K
FLASH 144TQFP
36MHz
4.5 V ~
144-LQFP Calculate
5.5 V
STR736FV1T7
IC MCU
ARM7 128K
FLASH 100TQFP
36MHz
4.5 V ~
100-LQFP Calculate
5.5 V
8|Sayfa
ST Microelectronics
MCU 32BIT
64K FLASH
100-TQFP
ARM7
STR731FV0T7
4.5 V ~
100-LQFP 11.47965
5.5 V
144LFBGA
8.33244
Call
Call
STR736FV2T7
IC MCU
ARM7 256K
FLASH 100TQFP
36MHz
STR710FZ2H6
MCU 32BIT
256KB
FLASH 144LFBGA
66MHz
3V~
3.6 V
144LFBGA
18.60000
STR711FR2H6
MCU 32BIT
256KB
FLASH 64LFBGA
66MHz
3V~
3.6 V
64LFBGA
7.44960
STR730FZ2H6
MCU 32BIT
256KB
FLASH 144LFBGA
36MHz
4.5 V ~
5.5 V
144LFBGA
Call
STR735FZ2H7
MCU 32BIT
128K FLASH
144-LFBGA
36MHz
4.5 V ~
5.5 V
144LFBGA
Call
STR735FZ2H6
MCU 32BIT
256K FLASH
144-LFBGA
36MHz
4.5 V ~
5.5 V
144LFBGA
Call
STR735FZ1T6
MCU 32BIT
128K FLASH
144-TQFP
36MHz
4.5 V ~
144-LQFP 9.35889
5.5 V
STR735FZ1H7
MCU 32BIT
128K FLASH
144-LFBGA
36MHz
4.5 V ~
5.5 V
144LFBGA
9.56270
STR735FZ1H6
MCU 32BIT
128K FLASH
144-LFBGA
36MHz
4.5 V ~
5.5 V
144LFBGA
Call
STR731FV2T6
MCU 32BIT
256KB
FLASH 100TQFP
36MHz
4.5 V ~
100-LQFP 11.38830
5.5 V
STR735FZ2T6
MCU 32BIT
256KB
FLASH 144LQFP
36MHz
4.5 V ~
144-LQFP
5.5 V
STR736FV2T6
MCU 32BIT
256KB
FLASH 100TQFP
36MHz
4.5 V ~
100-LQFP 14.39000
5.5 V
9|Sayfa
4.5 V ~
100-LQFP Calculate
5.5 V
Call
STR750FV2H6
MCU 32BIT
256KB
FLASH 100LFBGA
60MHz
3V~
5.5 V
100LFBGA
Call
Ürünsel bazda verilen bu değerlendirmenin akabinde işlemci çekirdeklerinin kullanımı bazında
verilecek olan partner tablosu yerinde olacaktır.
Tablo.3. ARM Firması entegre imalat Partnerleri.









ARM7











10 | S a y f a
Accent
Altera Corporation
AMI Semiconductor
Analog Devices Inc.
Atmel Corporation
Avalink
Incorporated
Beken Corporation
Broadcom
Corporation
GLOBALFOUNDRI
ES
Chengdu Javee
Microelectronics
Co.
Cirrus Logic
Conexant Systems
Inc.
Dialog
Semiconductor
DSPG
eSilicon
Corporation
Freescale
Fujitsu
Gainspan
Corporation
Global Unichip
Corporation
Sanyo























Indilinx
Infineon
Technologies AG
Intel Corporation
Intellon Corporation
Intrinsix
Corporation
Kawasaki
Microelectronics
LSI Logic
Mamurian Design
Inc
Mediatek
Micronas
NEC Electronics
Neo Magic
Corporation
Nuvoton Technology
Corporation
NVIDIA
NXP
OKI
Panasonic
Pixim
PLX Technology Inc
Qualcomm
RDA International
Inc
Rohm
Samsung Electronics





















Seiko Epson
Hong Kong Science
and Technology
Parks
Shanghai Fudan
Sharp
Shenzhen State
Microelectronics
(SMIT)
SiRF Technology
Skyworks
Socle Technology
Corp
Sony
Spreadtrum
Communications Inc.
STMicroelectronics
Telegent Systems
Inc
Texas Instruments
Toshiba
U-Blox AG
Verisilicon
Via Telecom/Via
Technology
Xi'an Huaxun
Yamaha Corporation
Zarlink
Semiconductor
Zoran Corporation






Ironkey Incorporated
Kawasaki


Microelectronics
Key ASIC
Leadcore Technology Co
Ltd

LSI Logic
Marvell Semiconductor

Mediatek Inc
Micrel


Alchip
All Winner Technology


(Holding) Ltd
Altera
Analog Devices Inc.
ARCA

Atheros
Communications

Atmel Corporation
Austriamicrosystems

Avago Technologies
Avalink Incorporated

Beken Corporation
Broadcom Corporation

Cambridge Silicon
Radio

Capital Semiconductor
Ltd








ARM9
Accent
Alcatel










11 | S a y f a
Chongqing Chongyou
IT


Mindspeed Technologies
Inc.






NEC Electronics
Neo Magic Corporation



NXP
Nuvoton Technology


Corporation
NVidia Corporation
OKI
Panasonic

Parrot
Pixim

Freescale
Fujitsu


Datang
Microelectronics

Technology
eSilicon Corporation

Faraday TechFocus
Enhancements




Global Unichip
Corporation
Samsung Electronics
Sandisk
Technologies
Sharp Corporation
NationZ Technologies
Inc
Cirrus Logic
Conexant Systems Inc.
RF Micro Devices
Rohm



Quanta Computer Inc
Renesas Technology
Sanyo Electric Co Ltd
Shanghai Jade
Moschip Semiconductor
Mtekvision

PulseLink
Qualcomm







Sierra Wireless SA
Skyworks Solutions Inc.
Socle Technology Corp
Sony
STMicroelectronics
Standard Microsystems
Telechips
Texas Instruments
Toshiba
TSMC
Verisilicon
Wisair
Zoran Corporation
Huawei Technologies

ICP
Infineon Technologies

AG
GCT Semiconductor
ARM11
MPCore
ARM117
6JZ(F)-S
ARM115
6T2(F)-S
ARM113
6J(F)-S
Intel Corporation, NEC Electronics, Netronome, NVIDIA, PMC Sierra, Renesas, Sarnoff
Broadcom Corporation, Infineon Technologies AG, Matsushita, NEC Electronics, NXP,Renesas,
Sunplus, Texas Instruments , Toshiba
Comsys, LSI Logic, NEC Electronics
Accent, Broadcom Corporation, Ceroma, eSilicon Corporation, Freescale, LSI Logic, Matsushita,
Mindspeed, NEC Electronics, Qualcomm, Renesas, STMicroelectronics, Texas Instruments ,
Toshiba
Neden ARM?
ARM işlemcilerin Intel işlemcilere ve diğer işlemcilere göre bazı avantajları vardır;





RISC Mimari: Bu özellik işlemci tasarlamayı, üretmeyi, işlemcide çalışacak kodu
üretmeyi acayip kolaylaştırıyor,
Güç Tüketimi: ARM işlemciler güç tüketimi konusunda çok iyiler. Nedeni ise işlemcinin
transistör sayısını düşük tutacak şekilde tasarlanmış olması. Bu özellik mobil
aygıtlarda ARM kullanılmasının nedenlerinden biri,
RAM'e Erişim: ARM komut seti, yani makine dili, rakiplerinin çok daha ötesinde. Mesela
Intel birçok komutunun hem yazmaçlar (register) üzerinde çalışan, hem de RAM üzerinde
çalışan versiyonlarını hazırlar. Fakat ARM işlemcilerde RAM'e LOAD/STORE ile erişip
bütün işlemlerinizi yazmaçlar üzerinde yaparsınız. Dolayısıyla elinizdeki komut seti daha
temizdir. Bu, işlemci tasarımınızı da temiz tutmanızı sağlar
İşletim Modeli: İntel işlemcilerde bir karar vermek için önce bir karşılaştırma yaparsınız,
sonra da bu karşılaştırmanın sonucuna göre programın başka bir kısmına atlarsınız. Bu
atlama işlemcinin kafasını karıştırır. Intel işlemcilerde sırf bunu engellemek için "branch
predictor" vardır. ARM işlemcilerde ise her komutun hangi durumda çalıştırılacağı
komutun bir parçasıdır. İşlemci o anda bulunulan komuta uymayan komutları atlar. Bu ise
bazı algoritmaların çok daha temiz ve performanslı yazılabilmesini sağlar,
Lisans Modeli-Model Çeşitliliği: İsteyen bir şirket, ARM lisansı alıp kendi ARM
işlemcilerini üretebilir. Bunun sonucu olarak da, piyasada tasarım olarak birbirinden farklı
ama aynı şekilde çalışan, fiyatları, performansları, özelikleri farklı birçok ARM işlemci
bulunur. Eğer bir mobil aygıt üretecekseniz, sadece Intel'in veya AMD'nin size
sunduklarıyla kısıtlı değilsinizdir. Bunun en güzel örneği, Apple'ın iPad için A4 çipini
üretmesidir,
12 | S a y f a

32-Bit: 32-bit olmak, tek seferde daha fazla işlem yapabilmek demektir. ARM ilk
işlemciden beri 32-bit. Intel ise önce 4, sonra 8, 16, 32 ve 64 ile gitti (Intel şu an 64, ARM
hala 32-bit). ARM rakipleri (Microchip PIC serisi mesela) ise ancak 2000 sonrasında 32bit işlemcilerini çıkarabildiler.
ARM Kullanan Ürünler:
ARM işlemci kullanan birkaç ürünü;
Bütün "i" ile başlayan Apple ürünleri,
Bütün Android telefonlar,
Birçok mp3 çalar
olarak verebiliriz.



ARM'nin Geleceği:
Windows 8'in geliştiriciler için tanıtımı yapılmıştır. Orada, Windows 8'in ARM işlemcilerde
çalışacağı müjdelendi. Apple zaten uzun süredir ARM destekliyor (iOS ile). Linux 1.0'da bile
destekliyordu ARM platformunu. Şu anki araç çılgınlığına bakıldığında rahatça öngörülecektir ki,
ARM önümüzdeki 10 yıl daha mobil ürünlerin vazgeçilmez işlemcisi olacaktır.
b. ARM OFİSLER:
ARM ile bağlantıya geçebilmek için tabloda verilmiş olan firma ofislerinden birisine ulaşmak
yeterli olacaktır.
Tablo.4. ARM Firmasına ait ülkesel bazda ofisler.
Bölge
Avrupa,
Ortadoğu
ve Afrika
Ülke
Ofis
İngiltere
Cambridge - Global HQ, Blackburn, Maidenhead ve
Sheffield
Almanya
Grasbrunn
Fransa
Grenoble, Paris ve Sophia Antipolis
İsrail
Kfar Saba
İsveç
Lund
Norveç
Trondheim
Slovenya
Sentjernej
Kuzey Amerika Amerika Birleşik
Devletleri
San Jose - Main Regional Office
Austin, Plano - Keil, Boston, Irvine, Olympia, San
Diego, and Seattle
Uzakdoğu Asya Çin Halk Cumhuriyeti
Shanghai - Main Regional Office
Beijing and Shenzhen
13 | S a y f a
Bölge
Ülke
Ofis
Güney Kore
Seoul
Japonya
Yokohama
Tayvan
Taipei ve Hsinchu
Hindistan
Bangalore
c. ARM TÜRKİYE:
ARM Türkiye Satış Noktası:
Adres:
Selçuk Üniversitesi Teknoloji Geliştirme Bölgesi
Elmas Blok No:207 42003
Selçuklu / KONYA / TÜRKİYE
Satış:
Destek:
[email protected]
[email protected]
Tel:
Faks:
+90 332 241 76 77 (Pbx)
+90 332 223 34 41
d. ARM FİYATLAR:
ARM partnerleri tarafından üretilen ve çekirdek yapısının tasarımcısı olarak ARM’nin lisans
sahibi olduğu klasik mikroişlemci serilerine ait ekonomik bazlı değerleri Tablo.2 ve Tablo.5’te
görebilirisiniz.
Tablo.5. ARM11 serisine ait ekonomik değerler.
Family
Processor
Fiyat
ARM11
ARM11MPCore
14 | S a y f a
ARM1176JZ(F)-S
(ARM1176 533MHz 8 GPS 512Byte)
(511-STA2065N)
1:
10:
100:
250:
24,05 €
22,25 €
19,00 €
17,44
ARM1176JZ(F)-S
(ARM1176 533MHz 8 GPS 512Byte)
(511-STA2064N)
1:
10:
100:
250:
19,76 €
18,27 €
15,61 €
14,32 €
e. ARM PROGRAMLAMA:
ARM araçları, tasarımcıların ARM teknolojik ürünlerinden son derece başarılı olarak
yararlanmalarını sağlar. Bir ARM çekirdekli MCU içerikli sistemin en üst düzeyde performans ve
en düşük enerji ihtiyaçlı çalışma yapısı için bu araçlar gerekli çözümü sağlayacaklardır. Belirtilen
kombinasyonel ortama ait görsel diyagram şekilde verilmiştir.
Şekil.3. ARM tasarımcı araçları-1.
Şekil.4. ARM tasarımcı araçları-2.
ARM tasarım araçlarının son 20 yıldan daha uzun bir zaman üzerindeki gelişimi aralıksız devam
etmektedir. 2005 yılında ARM firması Keil araçlarını yeni MCU araçları olarak, kendi tasarım
portfolyosunu tamamlamak için elde etmiştir.
15 | S a y f a
Benzersiz Yararlar:
Gelişim araçları araştırmanın her bir adımında en üst düzey çözümü sunacak yapıda elde
edilmiştir. Üçüncü parti gelişim modülü sağlayıcıları ile karşılaştırıldığında gelişim araçları
ayrıcalıklı farklar ortaya koymaktadır;




yüksek performans,
güvenilirlilik,
çok amaçlılık,
gelişim yolu.
Yazılım Araçları:
Yazılım geliştirme adımlarının herbir aşamasında gerekli yardımı sağlayacak iki farklı yazılım
geliştirme ailesi tasarımcılara sağlanmıştır
sağlanmıştır;

ARM Development Studio 5 (DS-5™), işlemciler ve çok çekirdekli SoCs uygulamaları
için sınıfında en iyi yapılanmayı sunmaktadır (Şekil.5),

Keil MDK-ARM™ , ARM işlemci tabanlı mikrodenetleyiciler için tam
tamamlanmış
amlanmış yazılım
aracıdır. ARM Cortex™
Cortex™-M serisi, ARM7™, ARM9™ ve Cortex-R4
R4 işlemcilere ait
uygulamalar için en uygun çözümdür (Şekil.6)
(Şekil.6).
Şekil.5. ARM® Development Studio 5 (DS™
(DS™-5) bütün ARM işlemcileri için profösyonel
yazılım aracıdır.
Şekil.6. Keil MDK-ARM™, 1200
1200’den fazla ARM Cortex™-M serisi,, ARM7™, ARM9™ ve
Cortex-R4 işlemcileri tabanlı sistem
sistemleri desteklemektedir.
16 | S a y f a
Geliştirme çalışmalarına gerekli yardımı sağlamak ve IDE bağlantılarını kolaylıkla kullanabilmek
için tam özelliklerle donatılmış debugger seti dijital dünyaya sunulmuştur. Bu sayede çalışmalara
daha hızlı başlamanın ve projelerin üzerine olan konsantrasyon artışının yolu açılmıştır. Firmaya
Firm
ait debugger adapter (hata ayıklayıcı) ögsel olarak şekilde verilmiş olup, özellikleri ise listesel
olarak sunulmuştur.
Şekil.7. ARM Firmasına ait hata ayıklayıcı adaptöre ait görsel form.
ARM gelişim araçları hedef sisteme bağlantı için hata ayıklayıcının kullanımını önermektedi;





DSTREAM (hata ayıklayıcı) debugger adaptör JTAG, SWD ve işaret bağlantılarını DS-5,
RVD ve üçüncü parti hata ayıklayıcılarını ARM tabanlı cihazlar için mümkün
kılmaktadır.
RVI: DS-5 ve RVD için sadece hata tamirini ve işaret bağlantısını mümkün kılmaktadır.
RVT2: RVI’ın
’ın mirasçısı formunda olup, RVD kullanıcıları için işaret bağlantısında
önerilmektedir.
VSTREAM hızlı ve esnek yapıda güçlü bir arayüz olup, yazılımsal hata ayıklayıcıları
donanımsal yardımlı doğrulama ssistemlerine (Mentor Veloce ve Cadence Palladium)
Palladium
bağlamaktadır.
Keil ULINK, hata ayıklama adaptörlerinin ARM işlemci tabanlı mikrodenetleyiciler için
tam bir kümesidir.
Geliştirme Panoları:
ARM geliştirme panoları (Şekil.8) geliştirmeleri hızlandırmada ve yeni SoC (System on a Chip)
tasarımlarında riskleri azaltmada ideal formdadır. ARM panolarında elde edilen ASIC ve FPGA
teknolojik
knolojik kombinasyonu hız, doğruluk, esneklik ve de maliyette optimum çözümleri
çö
sunmaktadır.
Şekil.8. ARM geliştirme panaoları genel görünüm.
17 | S a y f a
ARM geliştirme panolarının genel olarak kullanım nedenleri ise listesel olarak;
En son ARM işlemcilerde yazılıma başlamak ve değerlendirmek için,
SoC IP blokları (modem ve video motorları gibi) olarak prototip, onaylama ve sürücü
yazılımları geliştirmek için,
 Bilindik lojik blokların testi veya FPGA (Field-Programmable Gate Array) içindeki IP
(Internet Protocol) sisteminin testi
şeklinde sıralanabilir.


Kilit Özellikler:
ARM işlemcilerinin geniş bir bandını gömülü system uygulamalarından multimedya
uygulamalarına kadar desteklemektedirler,
 Geniş bir sistem hafızası ve zengin özellikli arayüz bağlantıları (ethernet, USB, LCD,
UART vs…),
 Tam çekirdek görünümü ve hatalar,
 İlk sürücü ve uygulama yazılımlarında Linux yayılımı,
 Kullanıcı dökümantasyonu, FPGA örnek kodlaması, örnek firmware ve uzman teknik
desteği
olarak sıralanabilecektir.

ARM araçları hızlandırılmış yazılım geliştirmeleri için kuvvetli bir platform oluşturmaktadır.
Basit bir platform ait alt eleman kümesi;
DS-5 içerisindeki RTSM simülatör Linux uygulama geliştirmelerini mümkün kılar,
Hızlı modeller fonksiyonel doğruluk için ARM tarafından onaylanmaktadır,
µVision IDE mikrodenetleyiciler için hata ayıklama ve benzetim ortamı sağlamaktadır
şeklinde sıralanabilir.



NOT:
Artış içerisindeki mikrodenetleyici sistemlerinde artan daha fazla performans, daha fazla
algoritmik kompleks yapı, çoklu entegrasyon, kablosuz/kablolu mikrodenetleyici sistemleri
ihtiyacı karşısında ARM mikroişlemci çekirdeklerinin pozisyonu da artmaktadır. ARM sistem
maliyetini azaltma yönüne yoğunlaşmış olup, 8-bit MCU’lar maliyet düşümü ve 32-bit MCU’lar
performans artışı yönünde piyasaya sunulmaktadır. 32-bit kontrolörlerin pazarı gittikçe
artmaktadır. Cortex-M ailesinin (Tablo.6) kullanımı standartlaştırılmış ayrıntılı ARM yazılım
kütüphanesine daha hızlı ulaşım ve yeni MCU geliştiricilerinin daha hızlı öğreniminin yolunun
açılması ile artmaktadır.
Tablo.6. Cortex-M çekirdek değerleri.
ARM Cortex-M0
ARM Cortex-M0+
ARM Cortex-M3
ARM Cortex-M4
"8/16-bit"
uygulamalar
"8/16-bit"
uygulamalar
"16/32-bit"
uygulamalar
"32-bit/DSC"
uygulamalar
Düşük maliyet ve
baist yapılanma
Düşük maliyet ve mükemmel
enerji etkinliği
Performans, genel Etkin dijital sinyal
amaçlılık
kontrolü
18 | S a y f a
KAYNAKLAR:
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
http://coskuntasdemir.net/neden-gomulu-sistemler
[9]
http://www.ot1.com/arm/armchap1.html
[10]
http://in.mouser.com/
[11]
http://www.digikey.com/
19 | S a y f a
http://tr.wikipedia.org/wiki/G%C3%B6m%C3%BCl%C3%BC_sistem#Tarih.C3.A7e
http://blog.biometrics.com.tr/?p=5
http://ikiliksistemler.wordpress.com/2010/08/01/gomulu-sistem-embedded-system-nedir/
http://coskuntasdemir.net/gomulu-sistemler/onlar-her-yerde-gomulu-sistemler-ii.html
http://www.arm.com/products/processors/classic/index.php
http://e-bergi.com/2011/Ekim/arm-islemciler
http://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture