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一．AT91SAM9261 SOC簡介

AT91SAM9261是atmel公司生產的以ARM926EJ-S ARM Thumb處理器為核心的完全片上系統(SOC)，它擴展了DSP指令集和Jazelle Java加速器。主時鐘頻率190MHz時性能高達210MIPS。

AT91SAM926是一個為帶LCD顯示應用而優化了的主機處理器。它的集成LCD控制器支持BW而且達到16M色彩，主動和被動LCD顯示。16K字節的片上SRAM可配置為幀緩沖，能將LCD刷新對整體處理器性能上的影響降低到小。外部總線接口包括支持同步DRAM（SDRAM）和支持靜態存儲器的控制器，并有特殊接口電路以支持CompactFLASH和NandFLASH。

AT91SAM9261集成了一個支持映射的基于ROM的Bootloader，例如從外部DataFlash映射到外部SDRAM。由軟件控制的功率管理控制器（PMC）通過有選擇的啟用和關閉處理器、各種外設以及對工作頻率的調節使得系統功率損耗保持低。

AT91SAM9261還集成了寬范圍的調試特性。包括JTAG-ICE，一個專用的UART調試通道（DBUG）和嵌入式實時追蹤。這使所有應用和開發，特別是嚴格要求實時性的應用得以實現。下面是AT91SAM9261的功能框圖：

二.處理器ARM926EJ-S介紹

ARM926EJ-S是通用微處理器ARM9家族中的一員，屬于V5TEJ版ARM架構，針對的是多任務應用，全存儲器管理、高性能、小核心尺寸和低功耗都是它的特點。

ARM926EJ-S處理器支持32位ARM和16位THUMB指令集，使得用戶能在高性能和高代碼密度上取得平衡。它支持8為JAVA指令集并且包括Java字節代碼有效執行的功能部件，提供和JIT（Just In Time編譯器）形似的Java性能，這些性能為下一代Java無線應用和嵌入式的設備提供了有效支持。為了提高DSP性能，還包含了一個增強的乘法器設計。

ARM926EJ-S提供了一個完整的處理器子系統，包括：

                ARM9EJ-S整核
                        MMU
                        獨立的數據和指令AMBA AHB總線接口
                        獨立的指令和數據TCM接口

三．AT91SAM9261的存儲器映射機制

如圖，由總線矩陣完成對初級地址解碼，也就是先進高性能總線（AHB）對其附加功能部件的主控和從控接口的實現。

解碼時把4G字節地址空間分成16個256M字節的區域，1-8號區域（0x10000000~0x90000000）通過片選信號NGS0---NGS7指向EBI。區域0（0x0~0x0fffffff）是為片內存儲器（32K ROM和16K SRAM）尋址的保留區域，并且一個二級解碼提供1M字節的內部存儲區域。15號區域（0xf0000000~0xffffffff）是為外設預留的且外設預留的且提供訪問先進外圍總線（APB）的權限。其他區域是未被使用的，當在該區域內進行存取操作時，會向主控提供一個中斷。

總線矩陣管理五個主控和5個從控。每個主控有其自己的總線和解碼器，這樣就允許每個主控有一個不同的存儲器映射。每個從控有其自己的仲裁，這樣就允許每個從控有一個不同的仲裁。

總線矩陣主控制器列表：

總線矩陣從控制器列表：

嵌入式存儲器：

32K ROM

--- 全速總線下單周期存取

16K 快速SRAM

--- 全速總線下單周期存取

每個主控的內部存儲器映射，取決于復位時重映射狀態和BMS狀態。

內部存儲器映射：

四．AT91SAM9261的啟動策略分析

系統上電復位后，首先會檢測BMS（Boot Mode Select）引腳上的電平，如果BMS檢測到1，系統從片上ROM啟動；如果檢測到BMS為0，系統從外部總線接口（EBI）片選0所接的存儲器（通常都是Nor Flash）啟動。

這一過程可用下圖表示：

AT91SAM9261芯片的內部ROM中固化了一段啟動代碼，如果BMS引腳電平為1，則執行這段啟動代碼。啟動代碼會檢測和芯片連接的外部的各個存儲媒介（SPI DATAFLASH, NAND FLASH or SDCARD）上是否有有效的應用程序，如果有，則把它下載到內部快速SRAM中去運行；如果沒有發現有效的應用程序，則執行SAM-BA應用程序，SAM-BA是一種小型監控程序接口，也是固化在ROM中的程序。它實現以下功能：
                        ——啟動 PLL 輸出,為 USB 外設提供一個 48MHz 的工作頻率
                        ——連接 USB 外設
                        ——連接 USART 外設
                        ——等待一個來自于 USB 或者 COM 的主機連接（PC）

用戶可以通過PC端的SAM-BA GUI程序通過USB或者串口下載有效的應用到外部存儲器（DATAFLASH，NAND FLASH or SDCARD）

啟動程序算法流程圖如下所示：

五．總結

本文從四個方面由淺入深介紹了AT91SAM9261片上系統。比起常用的32為ARM處理器S3C2410，AT91SAM9261采用了ARM926EJ-S內核并外擴了DSP指令設備和JAzELLEJava加速器。在工作頻率為180 MHz的情況下,其運算速度為200 MIPS。S3C2410采用的是ARM920T內核,雖然它的主頻高可達200 MHz,但在處理諸如乘加指令時沒有AT91SAM9261快,尤其在處理流媒體數據時更為明顯。16KB的內部SRAM在播放流媒體數據時起到了很好的幀緩沖作用，另外，AT91SAM9261 發揮了ARM926EJ-S緊密式耦合內存架構的優勢,讓傳統(非高速緩存)SRAM直接連接到ARM處理器上而不會出現滯后情況。AT91SAM9261在工控和消費電子領域均有廣泛應用，尤其是應用于工控領域的PDA手持設備。