《單片機(jī)原理、接口與C51應(yīng)用程序設(shè)計》課件第1章

第1章緒論1.1工業(yè)控制系統(tǒng)組成方案1.2計算機(jī)概述1.3單片機(jī)的發(fā)展簡史1.4單片機(jī)產(chǎn)品近況1.5ARM內(nèi)核單片機(jī)簡介1.6單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.1工業(yè)控制系統(tǒng)組成方案

工業(yè)控制領(lǐng)域常見的控制方案有PC?+?DOS系統(tǒng)、PC+Windows系統(tǒng)、MCU(MicroComputerUnite)系統(tǒng)、MCU+嵌入式操作系統(tǒng)和PLC(ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器)系統(tǒng)等。之前一般的看法是專用的、功能不很復(fù)雜的場合使用MCU系統(tǒng)，而通用性的、功能復(fù)雜的、要求人機(jī)界面友好的場合使用PC+Windows系統(tǒng)。但是，目前隨著單片機(jī)系統(tǒng)資源的逐漸豐富，以及嵌入式操作系統(tǒng)的不斷發(fā)展，更重要的是出于對可靠性的追求，人們又更多地傾向于使用單片機(jī)系統(tǒng)來取代PC+Windows系統(tǒng)的工控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而在一些必須使用圖形界面、大容量存儲等需要大量資源的系統(tǒng)中，采用MCU+嵌入式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐漸成為趨勢。

1.2計?算?機(jī)?概?述

1.計算機(jī)的誕生

1945年年底，全自動電子數(shù)字計算機(jī)“埃尼阿克”(ENIAC，ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator，中文意思是電子數(shù)字積分器和計算器)在美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院研制成功。它是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研制的，其主要發(fā)明人是電氣工程師普雷斯波·?？颂?J.PrespenEckert)和物理學(xué)家約翰·莫奇勒(JohnW.Mauchly)。這臺計算機(jī)于1946年2月交付使用，共服役9年。ENIAC采用電子管作為計算機(jī)的基本元件，共使用了18000只電子管、10000只電容、7000只電阻，每秒可進(jìn)行5000次加減運(yùn)算，其體積約為85立方米，占地170平方米，重量為30噸，耗電為140千瓦到150千瓦。

2.計算機(jī)的組成

從結(jié)構(gòu)上看，現(xiàn)代計算機(jī)大都采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，由5部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入(I)設(shè)備和輸出(O)設(shè)備。目前，大部分計算機(jī)將運(yùn)算器與控制器做在一起(叫做中央處理單元，CPU)，也有的計算機(jī)將存儲器和CPU集成在一起。用一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電器組成的中央處理器稱為微處理器。微處理器、存儲器加上I/O接口電路組成微型計算機(jī)，其各部分通過地址總線(AB)、數(shù)據(jù)總線(DB)和控制總線(CB)相連，如圖1.1所示。圖1.1微型計算機(jī)的組成

3.計算機(jī)的發(fā)展

ENIAC的問世具有劃時代的意義，它表明了計算機(jī)時代的到來。在以后的幾十年間，計算機(jī)技術(shù)發(fā)展異常迅速。按照組成計算機(jī)的元器件的技術(shù)發(fā)展水平，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)走過了四代。

(1)第一代(1946—1958年)為電子管數(shù)字計算機(jī)。這一時期計算機(jī)的邏輯元件采用電子管，主存儲器采用汞延遲線、磁鼓、磁芯，外存儲器采用磁帶，軟件主要采用機(jī)器語言、匯編語言，應(yīng)用以科學(xué)計算為主。其特點是體積大，耗電大，可靠性差，價格昂貴，維修復(fù)雜，但它奠定了以后計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。

(2)第二代(1958—1964年)為晶體管數(shù)字計算機(jī)。晶體管的發(fā)明推動了計算機(jī)的發(fā)展。邏輯元件采用了晶體管以后，計算機(jī)的體積大大縮小，耗電減少，可靠性提高，性能比第一代計算機(jī)有很大的提高。這一時期主存儲器采用磁芯；外存儲器已開始使用更先進(jìn)的磁盤；軟件有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的高級語言及其編譯程序，還出現(xiàn)了以批處理為主的操作系統(tǒng)；應(yīng)用以科學(xué)計算和各種事務(wù)處理為主，并開始用于工業(yè)控制。

(3)第三代(1964—1971年)為集成電路數(shù)字計算機(jī)。20世紀(jì)60年代，計算機(jī)的邏輯元件采用小規(guī)模集成電路(SSI)和中規(guī)模集成電路(MSI)，計算機(jī)的體積更小型化，耗電量更少，可靠性更高。這一時期主存儲器仍采用磁芯，軟件逐漸完善，分時操作系統(tǒng)以及會話式語言等多種高級語言都有新的發(fā)展。

(4)第四代(1971年以后)為大規(guī)模集成電路數(shù)字計算機(jī)。這一時期計算機(jī)的邏輯元件和主存儲器都采用了大規(guī)模集成電路(LSI)。所謂大規(guī)模集成電路，是指在單片硅片上集成1000～2000個以上晶體管的集成電路，其集成度比中、小規(guī)模的集成電路提高了1～2個以上數(shù)量級。這時計算機(jī)發(fā)展到了微型化、耗電極少、可靠性很高的階段。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)除了向巨型機(jī)方向發(fā)展外，還朝著超小型機(jī)和微型機(jī)方向飛速前進(jìn)。1971年年末，世界上第一臺微處理器和微型計算機(jī)在美國舊金山南部的硅谷應(yīng)運(yùn)而生，它開創(chuàng)了微型計算機(jī)的新時代。此后各種各樣的微處理器和微型計算機(jī)如雨后春筍般被研制出來，如潮水般涌向市場，成為當(dāng)時首屈一指的暢銷品。這種勢頭直至今天仍然方興未艾。

計算機(jī)的未來充滿變數(shù)，其性能的大幅度提高是不可質(zhì)疑的，而實現(xiàn)性能的飛躍有多種途徑。當(dāng)前科研人員正在加緊研究一些新的計算機(jī)，這些計算機(jī)包括量子計算機(jī)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)，化學(xué)、生物計算機(jī)，光計算機(jī)。

(1)量子計算機(jī)。量子計算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及處理的量子物理設(shè)備。若某個設(shè)備由量子元件組裝，處理和計算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法，那么它就是量子計算機(jī)。

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)。人腦總體運(yùn)行速度相當(dāng)于1000萬億次每秒的電腦運(yùn)行速度，可把生物大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)看做一個大規(guī)模并行處理的、緊密耦合的、能自行重組的計算網(wǎng)絡(luò)。從大腦工作的模型中抽取計算機(jī)設(shè)計模型，用許多處理機(jī)模仿人腦的神經(jīng)元機(jī)構(gòu)，將信息存儲在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)中，并采用大量的并行分布式網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)。

(3)化學(xué)、生物計算機(jī)。在運(yùn)行機(jī)理上，化學(xué)計算機(jī)以化學(xué)制品中的微觀碳分子作為信息載體來實現(xiàn)信息的傳輸與存儲。DNA分子在酶的作用下可以從某基因代碼通過生物化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基因代碼，轉(zhuǎn)變前的基因代碼可以作為輸入數(shù)據(jù)，反應(yīng)后的基因代碼可以作為運(yùn)算結(jié)果，利用這一過程可以制成新型的生物計算機(jī)。生物計算機(jī)的最大優(yōu)點是生物芯片的蛋白質(zhì)具有生物活性，能夠跟人體的組織結(jié)合在一起，特別是可以與人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)有機(jī)地連接，使人機(jī)接口自然吻合，免除了繁瑣的人機(jī)對話，這樣生物計算機(jī)就可以聽人指揮，成為人腦的外延或擴(kuò)充部分，還能夠從人體的細(xì)胞中吸收營養(yǎng)來補(bǔ)充能量，而不需要任何外界的能源。由于生物計算機(jī)的蛋白質(zhì)分子具有自我組合的能力，因而生物計算機(jī)具有自調(diào)節(jié)能力、自修復(fù)能力和自再生能力，更易于模擬人類大腦的功能?，F(xiàn)今科學(xué)家已研制出了生物計算機(jī)的主要部件—生物芯片。

(4)光計算機(jī)。光計算機(jī)是用光子代替半導(dǎo)體芯片中的電子，以光互連來代替導(dǎo)線制成的數(shù)字計算機(jī)。與電的特性相比，光具有無法比擬的各種優(yōu)點：光計算機(jī)是“光”導(dǎo)計算機(jī)，光在光介質(zhì)中以許多個波長不同或波長相同而振動方向不同的光波傳輸，不存在寄生電阻、電容、電感和電子相互作用的問題，光器件無電位差，因此光計算機(jī)的信息在傳輸中畸變或失真小，可在同一條狹窄的通道中傳輸數(shù)量大得令人難以置信的數(shù)據(jù)。

4.計算機(jī)的分類

計算機(jī)按用途可分為專用計算機(jī)和通用計算機(jī)。專用計算機(jī)針對某類問題能顯示出最有效、最快速和最經(jīng)濟(jì)的特性，但它的通用性較差，不適于其它方面的應(yīng)用。通用計算機(jī)按其規(guī)模、速度和功能等又可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)及單片機(jī)。

5.微型計算機(jī)的應(yīng)用形態(tài)

從應(yīng)用形態(tài)上，微機(jī)可以分成三種。

(1)多板機(jī)。將CPU、存儲器、I/O接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板(即微機(jī)主板)上就構(gòu)成了多板機(jī)。各種適配板卡插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、硬盤驅(qū)動器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺完整的微型計算機(jī)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)機(jī)。工業(yè)PC就屬于多板機(jī)。

(2)單板機(jī)。將CPU芯片、存儲器芯片、I/O接口芯片和簡單的I/O設(shè)備等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序，就構(gòu)成了一臺單板微型計算機(jī)，簡稱單板機(jī)。單板機(jī)的I/O設(shè)備簡單，軟件資源少，使用不方便。早期單板機(jī)主要用于微型計算機(jī)原理的教學(xué)及簡單的測控系統(tǒng)，現(xiàn)在已很少使用。

(3)單片機(jī)。所謂單片機(jī)，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、程序存儲器ROM或E2PROM、定時器/計數(shù)器、中斷控制器以及串行口、并行I/O接口等部件，構(gòu)成的一個完整的微型計算機(jī)系統(tǒng)，簡稱為MCU(MicroComputerUnit)或SCM(SingleChipMicrocomputer)，即單片機(jī)。

系統(tǒng)機(jī)屬于通用計算機(jī)，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、辦公自動化及輔助設(shè)計。單片機(jī)屬于專用計算機(jī)，主要應(yīng)用于智能儀表、智能傳感器、智能家電、智能辦公設(shè)備、汽車電子設(shè)備等應(yīng)用系統(tǒng)。

1.3單片機(jī)的發(fā)展簡史

1.單片機(jī)發(fā)展的初級階段

20世紀(jì)70年代初期微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路處于中規(guī)模發(fā)展時期，各種新材料、新工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡單，一般均把CPU、RAM(有的還包括一些簡單的I/O口)集成到芯片上，它還需配上外圍的其它處理電路才構(gòu)成完整的計算系統(tǒng)。

2.低性能單片機(jī)階段

1976年Intel公司推出了MCS-48單片機(jī)。MCS-48才是真正的8位單片微型計算機(jī)。它以體積小、功能全、價格低而贏得了廣泛的應(yīng)用，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。這個系列的單片機(jī)內(nèi)集成有8位CPU、1KBROM、64BRAM、27根I/O線和1個8位定時器/計數(shù)器，尋址范圍不大于4KB，具備簡單的中斷功能，無串行接口。

3.高性能單片機(jī)階段

20世紀(jì)80年代初單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段，如Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rockwell公司的6501及6502系列等，此外日本電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)。這個階段的單片機(jī)普遍帶有串行I/O口、多級中斷系統(tǒng)、16位定時器/計數(shù)器，片內(nèi)ROM、RAM容量加大，尋址范圍可達(dá)64KB，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器。

1980年，Intel公司推出的MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部集成了8位CPU、4KBROM、128BRAM、4個8位并行口、1個全雙工串行口、2個16位定時器/計數(shù)器，尋址范圍為64KB,并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。這一系列的單片機(jī)結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點進(jìn)一步突出。現(xiàn)在MCS-51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種。

4.?16位單片機(jī)階段

1982年以后，16位單片機(jī)問世，其代表產(chǎn)品是Intel公司的MCS-96系列。相比8位機(jī)，16位單片機(jī)數(shù)據(jù)寬度增加了1倍，實時處理能力更強(qiáng)，主頻更高，芯片內(nèi)集成16位CPU、8KBROM、232BRAM、5個8位并行口、1個全雙工串行口、2個16位定時器/計數(shù)器，尋址范圍為64KB，片上還有8路10位ADC、1路PWM輸出及高速I/O部件等，片內(nèi)面向測控系統(tǒng)的外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方便、靈活地用于復(fù)雜的自動測控系統(tǒng)及設(shè)備。

5.新一代單片機(jī)

20世紀(jì)90年代是單片機(jī)大發(fā)展的時期，這個時期的Motorola、Intel、Atmel、德州儀器(TI)、三菱、日立、Philips、LG等公司開發(fā)了一大批性能優(yōu)越的單片機(jī)，極大地推動了單片機(jī)的應(yīng)用。美國Microchip公司發(fā)布了一種完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特別是它的產(chǎn)品只有33條精簡指令集使人們從Intel的111條復(fù)雜指令集中走了出來，因此PIC單片機(jī)吸引了不少用戶，獲得了快速發(fā)展，在業(yè)界占有一席之地。隨后更多類型的單片機(jī)蜂擁而至，Motorola公司相繼發(fā)布了MC68HC系列單片機(jī)，NEC公司也生產(chǎn)了UCOM87系列單片機(jī)，其代表作UPC7811是一種性能相當(dāng)優(yōu)異的單片機(jī)。

1990年美國Intel公司推出的80960超級32位單片機(jī)引起了計算機(jī)界的轟動，其產(chǎn)品相繼投放市場，成為單片機(jī)發(fā)展史上又一個重要的里程碑。

1.4單片機(jī)產(chǎn)品近況

1.?Motorola的單片機(jī)

Motorola是世界上最早開發(fā)單片機(jī)的著名廠商，是目前全球最大的8位單片機(jī)生產(chǎn)商，現(xiàn)在已經(jīng)擁有8位、16位和32位約十幾個系列的單片機(jī)，其中8位機(jī)主要有68HC05、68HC08和68HC11等3個系列，16位機(jī)主要有HCS12、68HC12、DSP56800和68HC16等4個系列，32位機(jī)主要有Coldfire的MC683××、MCORE、MPC500和MCF5××等系列。Motorola單片機(jī)的功能一般都很強(qiáng)，進(jìn)入我國的時間也很早，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域有很高的威望，但由于其開發(fā)工具價格較高，因而影響了普及率。

2.?Microchip公司的PIC單片機(jī)

Microchip公司是當(dāng)今世界上第二大8位單片機(jī)生產(chǎn)商，其生產(chǎn)的單片機(jī)在我國也有較多用戶。近幾年隨著不斷推出頗具特色的各型單片機(jī)，Microchip已越來越受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前，市面上比較常見的Microchip生產(chǎn)的單片機(jī)主要有以下2個系列：PIC12C5××系列和PIC16C5××系列。這兩個系列的單片機(jī)是PIC單片機(jī)中的低端產(chǎn)品。其中，PIC16C5x系列是最早在市場上得到發(fā)展的系列，因其價格較低，且有較完善的開發(fā)手段，因此在國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛；PIC12C5××是世界上第一個8腳低價位單片機(jī)，可用于一些對單片機(jī)體積要求較高的簡單智能控制領(lǐng)域，前景十分廣闊。PIC12C6××/PIC16C×××系列是PIC單片機(jī)中的中檔產(chǎn)品，是Microchip近年來重點發(fā)展的系列產(chǎn)品，其品種最為豐富，性能比低檔產(chǎn)品有所提高，指令周期可達(dá)到200ns，增加了中斷功能，帶A/D、內(nèi)部E2PROM數(shù)據(jù)存儲器、雙時鐘工作、比較輸出、捕捉輸入、PWM輸出、I2C和SPI接口、異步串行通信(USART)、模擬電壓比較器及LCD驅(qū)動等，其封裝從8腳到68腳，可用于高、中、低檔的電子產(chǎn)品設(shè)計中，適合于高級復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)，其性能在中檔位單片機(jī)的基礎(chǔ)上增加了硬件乘法器，指令周期可達(dá)160ns，是目前世界上8位單片機(jī)中性價比最高的機(jī)種之一，可用于高、中檔產(chǎn)品的開發(fā)，如馬達(dá)控制、音調(diào)合成。

3.?TI公司的MSP430單片機(jī)

TI(TexasInstruments)公司是聞名全球的DSP制造商，其前幾年才推出的MSP430系列16位單片機(jī)在業(yè)界掀起了不小的波瀾。MSP430系列單片機(jī)最突出的特點是低電壓供電和超低功耗，非常適合應(yīng)用于采用電池長時間工作的場合。這一系列單片機(jī)的電壓范圍為1.8V～3.6V，在1MHz2.2V下,活動模式功耗電流為225μA，待機(jī)模式功耗電流為0.8μA,掉電模式功耗電流為0.1μA。這個系列有很多個型號，它們是由一些基本功能模塊按照不同的應(yīng)用目標(biāo)組合而成的。MSP430系列單片機(jī)采用16位RISC(精簡指令集CPU)，集成有16位寄存器和常數(shù)發(fā)生器，發(fā)揮了最高代碼效率；它采用數(shù)字控制振蕩器(DCO)，使得從低功耗模式到喚醒模式的轉(zhuǎn)換時間小于6μs；內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，工業(yè)應(yīng)用方便；其中MSP430×41×系列設(shè)計有一個16位定時器、1個比較器、96段LCD液晶驅(qū)動器和48個通用I/O口。

4.凌陽科技的單片機(jī)

臺灣凌陽科技致力于開發(fā)高品質(zhì)的集成電路芯片，在單片微處理器的核心技術(shù)上，發(fā)展了從8位系列微控制器到μ'nSP(MicrocontrollerandSignalProcessor)系列16位微控制器、32位微控制器的核心技術(shù)。其16位單片機(jī)的CPU內(nèi)核采用凌陽科技具有自主知識產(chǎn)權(quán)的μ'nSP16位微處理器，而圍繞μ'nSP所形成的16位μ'nSP系列單片機(jī)采用的是模塊化集成結(jié)構(gòu)，以μ'nSP內(nèi)核為中心，集成不同規(guī)模的ROM、RAM和功能豐富的各種外設(shè)接口部件，將單片機(jī)應(yīng)用引領(lǐng)到SOC(SystemOnChip)領(lǐng)域。凌陽科技的μ'nSP系列16位單片機(jī)的主要產(chǎn)品有帶語音功能的SPCE通用單片機(jī)系列、工業(yè)控制級控制型SPMC通用單片機(jī)系列、應(yīng)用于視頻游戲類產(chǎn)品的SPG系列單片機(jī)、帶有LCD顯示驅(qū)動的SPL16系列單片機(jī)、專用于通信產(chǎn)品的SPT系列單片機(jī)、應(yīng)用于高檔電子樂器及和弦發(fā)聲的SPF系列單片機(jī)等。凌陽科技新近又推出了以μ'nSP為內(nèi)核的SPMC75F系列單片機(jī)，用于變頻馬達(dá)驅(qū)動控制，廣泛應(yīng)用于變頻家電、工業(yè)變頻器、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

5.?Atmel公司的單片機(jī)

Atmel公司生產(chǎn)的具有FlashROM的增強(qiáng)型51系列單片機(jī)目前在市場上十分流行，其中AT89S系列十分活躍。AVR單片機(jī)是Atmel在20世紀(jì)90年代推出的采用RISC的單片機(jī)。與PIC類似，AVR單片機(jī)使用哈佛結(jié)構(gòu)，是增強(qiáng)型RISC內(nèi)載Flash的單片機(jī)。

6.?STC單片機(jī)

STC單片機(jī)是深圳宏晶科技有限公司生產(chǎn)的51核單片機(jī)，該系列的單片機(jī)在中國51單片機(jī)市場占有較大的比例，產(chǎn)品功耗低，具有ISP(InSystemProgramming)和IAP(InApplicationProgramming)功能，且具有強(qiáng)抗干擾能力和降低的電磁干擾(EMI，ElectroMagneticInterference)性能，價格便宜，在國內(nèi)高校單片機(jī)教學(xué)實驗系統(tǒng)中使用較為普遍。其中，89C系列的最高工作頻率為80MHz，F(xiàn)lash存儲器為4KB～64KB，RAM數(shù)據(jù)存儲器為512B～1280B，內(nèi)部集成2KB～16KB的E2PROM及看門狗電路，并帶有A/D功能；12C系列還帶2路～4路PWM和8位～10位高速A/D轉(zhuǎn)換。 1.5ARM內(nèi)核單片機(jī)簡介

1.?ARM7系列

ARM7系列是低功耗的32位RISC處理器，最適合用于對價位和功耗要求較高的消費類應(yīng)用。ARM7系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM720T和擴(kuò)充了Jazelle的ARM7EJ-S。其中，ARM7TDMI是ARM公司于1995年推出的第一個處理器內(nèi)核，是目前用量最多的一個內(nèi)核，是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核，適用于更大規(guī)模的SoC設(shè)計中，支持Linux和WindowsCE等操作系統(tǒng)。

2.?ARM9系列

ARM9系列于1997年問世。ARM9系列有ARM9TDMI、ARM920T和帶有高速緩存處理器宏單元的ARM940T。所有的ARM9系列處理器都具有Thumb壓縮指令集并采用基于EmbeddedICEJTAG的軟件調(diào)試方式。ARM9系列兼容ARM7系列，而且能夠比ARM7進(jìn)行更加靈活的設(shè)計。ARM9系列主要應(yīng)用于引擎管理、儀器儀表、安全系統(tǒng)等領(lǐng)域。

3.?ARM9E系列

ARM9E發(fā)布于2000年。該系列為含有DSP指令集的綜合處理器，強(qiáng)化了數(shù)字信號處理(DSP)功能，可應(yīng)用于需要DSP與微控制器結(jié)合使用的情況。ARM9E系列包括ARM926EJ-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM966E-S/ARM946E-S。其內(nèi)核在ARM7處理器內(nèi)核的基礎(chǔ)上使用了Jazelle增強(qiáng)技術(shù)。該技術(shù)支持一種新的Java操作狀態(tài)，允許在硬件中執(zhí)行Java字節(jié)碼。ARM9E系列主要應(yīng)用于下一代無線設(shè)備、數(shù)字消費品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。

4.?ARM10系列

ARM10發(fā)布于1999年。ARM10系列包括ARM1020E和ARM1022E微處理器核。其核心在于使用向量浮點(VFP)單元VFP10提供高性能的浮點解決方案，從而極大地提高了處理器的整型和浮點運(yùn)算性能，為圖形用戶界面引擎應(yīng)用夯實了基礎(chǔ)，如視頻游戲機(jī)和高性能打印機(jī)等。ARM10系列可以用于視頻游戲機(jī)和高性能打印機(jī)等場合。

5.?ARM11系列

ARM11系列微處理器是ARM公司近年推出的新一代RISC處理器，它是ARMv6的第一代設(shè)計實現(xiàn)。該系列主要有ARM1136J、ARM1156T2和ARM1176JZ三個內(nèi)核型號。

ARM1136J-S發(fā)布于2003年，是針對高性能和高能效的應(yīng)用而設(shè)計的。ARM1136J-S是第一個執(zhí)行ARMv6架構(gòu)指令的處理器，采用特殊的設(shè)計以改善視頻處理性能。ARM1136J-S增加了向量浮點單元，具有如下特點：①高性能，目前時鐘頻率為350MHz～500MHz；②低功耗，ARM11處理器的功耗可以低至0.4mW/MHz；③綜合多處理器、多個ARM內(nèi)核或ARM+DSP的組合。

6.?Xscale系列

IntelXscale微控制器提供全性能、高性價比、低功耗的解決方案，支持16位Thumb指令并集成了數(shù)字信號處理(DSP)指令，主要應(yīng)用于手提式通信和消