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性能怪兽ARM Cortex-M7——Atmel SAM V71 Xplained Ultra评测
发布时间:2015-07-02
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性能怪兽ARM Cortex-M7——Atmel SAM V71 Xplained Ultra评测
发布时间:2015-07-02
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不得不感叹一下,等待了好久的性能怪兽Atmel SAM V71 Xplained Ultra开发板终于拿到手了。就在去年的9月,ARM面向嵌入式市场的M系列处理器又添了一位新丁——“Cortex-M7”,无疑,M7也是历代ARM M系列处理器中性能最为强悍的一款产品,目标直指高端的嵌入式市场。当时,许多国际知名的半导体公司如Atmel、ST、Freescale就在第一时间获得了Cortex-M7处理器的授权,准备推出自家高性能的微控制器,而Atmel SAM V71就是其中的一个产品,时隔大半年拿到了Atmel SAM V71 Xplained Ultra开发板,还是非常让人期待的。

当然,我们还是首先来了解下Cortex-M7处理器的特点。M7在提供高性能的同时也保持了ARMv7-M架构的卓越响应性和易用性,拥有业内领先的高性能和灵活的系统接口,是各种应用领域的理想之选,如汽车电子、工业自动化、医疗设备、高端音频、图像和语音处理等领域。

Cortex-M7处理器有3个突出的特性:

  • 性能和可配置性:在 ARM Cortex-M 处理器系列中,Cortex-M7 的性能最为出色。它拥有六级超标量流水线、灵活的系统和内存接口(包括 AXI 和 AHB)、缓存(Cache)以及高度耦合内存(TCM),为MCU 提供出色的整数、浮点和 DSP 性能。
  • 高能效核心:基于大获成功的低功耗 Cortex-M3 和 Cortex-M4 处理器上构建,并扩展时钟(clock)和电源门控(power gating),可全面定制自己的设计,以便最大化地降低能耗。
  • 系统兼容性:Cortex-M7 能与现有 Cortex-M 处理器和工具实现 100% 的二进制兼容。并且增加了通过内存 ECC提供的错误修复功能、全面数据跟踪(Trace)以及全面的安全文档,能协助芯片厂商开发对安全敏感应用的市场。
相比ARM先前M系列处理器中性能最高的Cortex-M4,M7主要的提升如下表所示。

了解了ARM Cortex-M7处理器的一些特性,我们再来看看Atmel是如何改造这颗性能怪兽的?又是如何将它融入到最新的Atmel SAM V71 Xplained Ultra开发板上来的。

Atmel SAM V71 Xplained Ultra

和Atmel以往的Xplained Pro平台类似,SAM V71同样采用了这个系列的机器人包装盒,不过有区别的是SAM V71在板卡的名字上有所升级,不同以往的Xplained Pro,这次更加强悍,更直接,以“Xplained Ultra”命名,由此来看Atmel要突出搭载的这颗Cortex-M7处理器性能的意愿是非常强烈的。

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打开包装后,第一个反应是,好家伙,这么大一颗MCU,20mm*20mm,比目前旗舰手机的应用处理Soc都要来的大,当然这也与微控制器采用LQFP144封装形式有关,如下图所示。(下一页

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Atmel  ARM开发板推荐:

SAM V71 Xplained Ultra开发板为8层PCB板,从板卡的样式以及布局来看,有点像我们评测过的Atmel的SAMA5D3 Xplained开发板,兼容目前流行的Arduino扩展接口,SAM V71 Xplained Ultra板载主要资源如下:

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  • ATSAMV71Q21ATSAMV71Q21数据手册微控制器
  • 2MB SDRAM、2MB QSPI FLASH
  • 一个机械复位按键、一个电源开关按键、两个机械用户按键
  • 两个黄色用户LED、一个超级后备电容
  • 集成以太网MAC以及搭载10/100M 以太网PHY
  • 256KB EEPROM AT24MAC402 AT24MAC402数据手册
  • 低功率立体声音频codec WM8904
  • CAN收发器 ATA6561 ATA6561数据手册
  • SD卡接口、摄像头接口、MediaLB接口、LCD接口、两个Xplained Pro扩展接口
  • Coresight 20 接口:用于4-bit ETM,外部调试接口
  • Arduino™ Due扩展接口
  • USB接口:Device 、Host模式
  • EDBG调试模块
  • 外部5~14V DC供电、USB供电

SAM V71 Xplained Ultra开发板的板载资源来看,相比Atmel Xplained Pro系列板卡多了许多新玩意,比如说摄像头接口、MediaLB接口,一个完整的音频电路等,另外板载的2MB SDRAM以及2MB QSPI FLASH也是一大亮点。有关板载的更多细致功能可以参考下图,这里就不再一一介绍了。

不过,既然SAM V71 Xplained Ultra搭载了这么多的功能,供电系统又该如何解决呢?

从板卡的接口上来看,SAM V71 Xplained Ultra是可以通过EDBG USB、Target USB、外部5.0V接口或者DC jACK供电,而值得斟酌的是,DC JACK供电采用了5-14V 的输入电压范围(如下图所示),这又是为什么呢?

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原来,在板卡上某些功能的使用,是需要更高的供电电压,比如说mediaLB接口,这就需要DC JACK的12V供电。在DC JACK旁边的Super CAP也同样有非常大的作用,它可以通过板卡供电充电到3.6V,当移除外部供电后,板载的微控制器ATSAMV71Q21可以通过Super CAP(需要通过板卡上的电源开关切换),此时也是微控制器的低功耗backup模式。整个板卡的供电系统如下图所示。(下一页

Atmel  ARM开发板推荐:

SAMV71Q21微控制器

 SAM V71 Xplained Ultra搭载的SAMV71Q21微控制器是AtmelSAM V71系列中规格配置最高的一款产品,基于ARM超强性能的Cortex-M7处理器,最高能达300MHz主频,如下图所示。

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SAMV71Q21微控制器特性:

  • 基于ARM Cortex-M7内核,最高300MHz主频,内部集成2MB FLASH、384KB SRAM
  • 1.62V至3.6V供电
  • 集成GMAC、USB Device/Host接口
  • 12bit ITU-R BT.601/656图像传感器接口、两个CAN控制器、mediaLB接口
  • 3个USART、5个两线UART、3个两线的TWI接口、QSPI接口、2个SPI接口
  • 一个串行同步控制器(支持I2S、TDM)、一个SDIO/SD CARD/MMC接口
  • 4个3通道16位定时器/计数器、两个4通道16位PWM
  • 32位低功耗RTT、RTC
  • 两个ADC、一个两通道12位 2Msps DAC、一个模拟比较器
  • 最高支持115个I/O、LQFP144封装、20mm*20mm

不过这里还是有点疑问的,细看板载的微控制器型号标明的是ATSAMX7EA,而无论是资料还是官网介绍这无疑应该是SAMV7Q21系列产品,ATSAMX7EA这型号也是在官网上不存在的,这点我们暂时持怀疑态度,而有关SAMV7Q21更详细的功能可以参考官网的Datasheet,下图则是Atmel整个SAMV7系列产品微控制器的功能配置情况介绍。

(点击图片放大)

SAM V71 Xplained Ultra开发

SAM V71 Xplained Ultra开发板支持Atmel Studio开发工具,尤其对于新手来说,这也是首选推荐的,同时SAM V71板卡也支持Keil、IAR这些第三方IDE工具的软件包,当然这需要先安装SAMV71的软件包,包括软件驱动、库、例程等资源,我们可以从Atmel官网下载,如下图所示。(下一页

以Atmel Studio为例,下载SAMV71-XULT Atmel Studio Software Package 1.3软件包执行安装。

安装完成后我们可以在安装目录下找到库,例程等资源,Atmel为SAM V71开发板提供了丰富的例程源码,可供工程师各种折腾,如下图所示。

本文以getting-started例程为例说明,首先将SAM V71开发板连接电脑,打开Atmel Studio6.2,载入getting-started例程。

编译,编译完成后通过Device Programming执行下载。(可以通过Ctrl+Shift+P快捷键组合呼出菜单)

下载完成后复位板卡我们能看到板卡上的两颗用户LED以不同的频率点亮、熄灭。

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我们还可以通过串口命令来控制LED的点亮熄灭,找到开发板EDBG模块的COM端口号。

通过串口工具查看开发板的输出打印信息,如下图所示,此时我们可以通过发送“1”或“2”来分别来控制两个用户LED的点亮、熄灭。

当然,这只是Atmel SAM V71 Xplained Ultra板卡功能的冰山一角,更多例程本文不再一一演示了,爱板网马上会推出此板卡的试用、赠送活动,更多的功能等待你来挖掘。

小结

介绍了Atmel最新推出的性能怪兽级开发板Atmel SAM V71 Xplained Ultra,板载高性能、高能效的Atmel SAM V71微控制器,基于ARM Cortex-M7处理器,最高主频可达300MHz,另外,板卡基于微控制器的功能扩展了众多外设资源,如LCD接口、以太网接口、mediaLB接口、SD卡接口、摄像头接口、音频电路、CAN电路等资源,众多的功能不亚于目前市面上流行的开源硬件板;而在软件方面,Atmel提供了自家的Atmel Studio6.2 IDE的支持,同样,也提供了兼容第三方IDE工具如Keil 、IAR的软件包支持,灵活的开发环境以及丰富的资源使工程师可以迅速投入到Cortex-M7的学习、开发中,爱板网近期会上线Atmel SAM V71 Xplained Ultra开发板的试用、赠送活动,有兴趣的朋友绝对不能错过!

参考资料

Atmel  ARM开发板推荐:

原创申明:本文为爱板网原创,谢绝转载!

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小包子儿 ·  2015-07-17
halo501 ·  2015-07-02