Atmel ARMベースプロセッサ

Atmel ARMベースのプロセッサは、 Microchip Technology（旧Atmel ）製のマイクロコントローラおよびマイクロプロセッサ集積回路であり、さまざまな32ビットARMプロセッサコアをベースにしており、社内で設計された周辺機器とツールサポートを備えています。^{[ 1 ]}

概要

ARMは、一連の32ビットプロセッサのコア設計のライセンスを取得しています。ARMは完全なシリコン製品を製造しておらず、知的財産（IP）のみを製造しています。ARMプロセッサはRISC （縮小命令セットコンピューティング）です。これは、後にRISCアーキテクチャを採用したMicrochip社の8ビットAVR製品に似ています。AVRアーキテクチャはハーバード・アーキテクチャのみを採用していましたが、ARMコアの中にはハーバード・アーキテクチャ（Cortex-M3）とフォン・ノイマン・アーキテクチャ（ARM7TDMI）を採用しているものもあります。

Microchip社などの半導体企業は、一貫した命令セットとレジスタ名を使用するARMコアをベースに、ADC（アナログ-デジタルコンバータ）、クロック管理、USART、SPI、I2C、CAN、LIN、USB、Ethernetなどのシリアル通信、LCD、カメラ、タッチコントローラなどの周辺回路を追加しています。Microchip社は、消費電力が非常に少なく、CPUコアの電源投入（スリープウォーキング）なしでも独立して動作できる高度な周辺機器と電源管理の採用に尽力しました。また、外部インターフェースとメモリ間のDMAも提供し、プロセッサの介入を最小限に抑えながらデータスループットを向上させました。

Microchip社は、フラッシュメモリを内蔵するMCU（マイクロコントローラユニット）と、外部メモリを使用するMPU（マイクロプロセッサユニット）の両方を販売しています。チップ本体に加え、Microchip社は自社ウェブサイト、およびDigiKey、Farnell、Ineltek、Arrow、Avnet、Future Electronics、Mouserなどの販売チャネルを通じてデモボードを提供しています。

Microchip の ARM ベース製品の中には、スマートグリッド エネルギー メーターで使用される SAM4CP など、 特定のアプリケーション向けのものもあります。

歴史

• 1995年 ARM ARM7TDMI「Thumb」コアライセンス契約（ARMv4Tフォン・ノイマン・アーキテクチャ）（AtmelがMCU化したMPUコア）に署名
  • AT91M40800 (1998)
  • AT91M42800A
  • AT91M55800A
  • AT91R40008
  • AT91FR40162 (2002)
  • SAM7S/SE
  • SAM7X/XC
  • SAM7L
• 1995年 ARM920T/ARM9TDMI（MPU）コアライセンス契約（ARMv4Tフォン・ノイマン・アーキテクチャ）を締結
  • AT91RM9200 (2003)
• 2000年 ARM926EJ/ARM9E（MPU）コアライセンス契約（ARMv5アーキテクチャ）を締結
  • AT91SAM9260 (2006)
  • AT91SAM9263 (2007)
  • サム9XE（2008）
  • SAM9N/CN、
  • サム9R（2009）
  • SAM9G（2009）
  • サム9M（2010）
  • SAM9X（2020）^{[ 2 ]}
• 2004年 ARM1176JZ-Sコアライセンス契約を締結（Atmel部品では使用されていない）
• 2008年ARMホールディングスとCortexのライセンス契約を締結。^{[ 3 ]}
  • Cortex-M3 (MCU) (ARMv7-M ハーバード アーキテクチャ)
    • SAM3U（2009）^{[ 4 ]}
    • SAM3S（2009）^{[ 5 ]}
    • サム3N（2010）^{[ 6 ]}
    • SAM3A（2012）^{[ 7 ]}
    • SAM3X（2012）^{[ 7 ]}
  • Cortex-M4 (MCU) (ARMv7E-M ハーバード アーキテクチャ)
    • SAM4S（2011）^{[ 8 ]}
    • SAM4L（2012）^{[ 9 ]}
    • SAM4E（2013）シリーズはARM Cortex-M4Fをベースにしており、FPU（浮動小数点ユニット）を搭載した最初のAtmel MCUです。^{[ 10 ]}
    • サム4N（2013）
    • SAM4C（2014）デュアルコア^{[ 11 ]}
    • ARM Cortex-M4FをベースにしたSAM G51/53（2014年）。^{[ 12 ]}
    • ARM Cortex-M4FをベースにしたSAM G54/55（2015年）。^{[ 13 ]}
  • Cortex-A5 (MPU) (ARMv7-A アーキテクチャ)
    • SAMA5D3シリーズ（2013年）AtmelはARM Cortex-A5をベースにしたSAMA5D3シリーズを発表しました。これはCortex-A5コアを搭載した最初のAtmelチップです。^{[ 3 ]}
    • SAMA5D4 (2014) ^{[ 14 ]}
    • SAMA5D2シリーズ（2015年）^{[ 15 ]}
  • Cortex-A7 (MPU) (ARMv7-A アーキテクチャ)
    • SAMA7G5（2022）^{[ 16 ]}
    • SAMA7D6 (2025) ^{[ 17 ]}
  • SAM D20 (2013) (ARMv6-Mアーキテクチャ)のCortex-M0+ (MCU) – 2013年6月、AtmelはARM Cortex-M0+をベースにしたSAMD20シリーズを発表しました。^{[ 18 ]}
  • Cortex-M7 (MCU) (ARMv7-M アーキテクチャ)
    • SAMS70シリーズ（2015年）AtmelはARM Cortex-M7をベースにしたSAM S70シリーズを発表しました。^{[ 19 ]}
    • SAME70シリーズ（2015年）AtmelはARM Cortex-M7をベースにしたSAM S70シリーズを発表しました。^{[ 19 ]}
    • SAMV70シリーズ（2015年）アトメルはARM Cortex-M7をベースにしたSAM S70シリーズを発表しました。これはCortex-M7コアを搭載した最初のアトメルチップの車載グレードです。^{[ 20 ]}

製品

マイクロコントローラ

マイクロコントローラには、従来の内部レジスタとRAMに加えて、内部プログラムメモリが搭載されています。Microchip社のARM MCUは、14ピンのSAM D10シリーズから、144ピンのSAM S70およびSAM E70製品まで幅広く揃っています。

SAM4S、SAM4N、SAM3S、SAM3N、SAM7S（64ピン）ファミリは、USBデバイスを除いてピン互換のICフットプリントを持っていますが、電圧レベルの互換性はありません。^{[ 21 ]}

サムC

Atmel Cファミリーは2015年5月に発売されました。^{[ 22 ]} Cortex-M0+をベースに、SAM DおよびSAM Lシリーズとピンとコードの互換性があり、^{[ 22 ]}広い動作電圧範囲（2.7～5.5V）、CANバス、最大12個のDMAコントローラチャネルを備えています。

サムD

Microchip社のSAM D（ATSAMD）^{[ 23 ]}ファミリーは、4つの異なるサブシリーズ（SAM D10、SAM D11、SAM D20、SAM D21）で構成されています。これらのデバイスはすべてARM Cortex-M0+プロセッサをベースにしており、ピン、メモリ、機能の組み合わせが異なります。これらのデバイスはピンとコードの互換性があり、イベントシステムや再構成可能な多重化シリアル通信ポート用のSERCOMモジュールなどの周辺機器を共有しています。^{[ 24 ]} このマイクロコントローラファミリーは、Arduino Zero（ATSAMD21G18）^{[ 25 ] [ 26 ]} Sparkfun SAMD21 Mini Breakout（ATSAMD21G18）^{[ 27 ] Seeed Studio XIAO SAMD21（ATSAMD21G18）[ 28 ]など、さまざまな趣味用}開発ボードで使用されています。

SAM D5X/E5X および SAM D51 には、32 ビット Cortex-M4F が搭載されています。

サムL

サム3

Atmel ATSAM3X8E（ARM Cortex-M3コア）マイクロコントローラを搭載したArduino Dueボード

2009年、AtmelはSAM7マイクロコントローラ製品の上位バージョンとして、 ARM Cortex-M3プロセッサを搭載したフラッシュベースマイクロコントローラATSAM3Uシリーズを発表しました。最高クロック速度は100MHz程度で、様々なフラッシュメモリ容量の製品が提供されています。2009年夏時点では、これらの製品はまだサンプル出荷中で、開発ボードは最近リリースされました。

2009年12月、ATSAM3Sシリーズが発表されました。このシリーズは、低消費電力動作と部品コスト削減のための様々な機能強化を特徴としています。

市場関係者は、これらのCortex-M3製品がAtmelのAVR32 UC3A製品の競合製品になると指摘しています。どちらのマイクロコントローラも、周辺機器やその他のハードウェア技術はほぼ同一で、フラッシュメモリベース、クロック速度も同等、そして高密度な16/32ビットRISC命令セットを備えています。

• SAM3A
• サム3N
• SAM3S – 消費電力を削減
• SAM3U – 高速USB
• SAM3X – Arduino DueボードはAtmel SAM3X8Eマイクロコントローラを使用しています^{[ 29 ]}

サム4

ATSAM4はARM Cortex-M4コアをベースにしています。SAM4EにはFPU（浮動小数点ユニット）が搭載されています。SAM4CにはデュアルコアARM Cortex-M4（1コアにFPU搭載）が搭載されています。

2017年8月1日、ATSAMD5xおよびATSAME5xファミリーが発表されました。SAME5xシリーズでは、低消費電力動作と、より多くの周辺機器（イーサネット、CANBUS-FD）に対応するため、いくつかの機能強化が行われています。[1] 2019年11月6日、 Wayback Machineにアーカイブされています。

• SAM4C – ARM Cortex-M4/M4Fデュアルコア（FPU搭載）
• SAM4E18-16シリーズ– FPUを含むARM Cortex-M4Fコア
• SAM4L – ARM Cortex-M4コア
• SAM4N – ARM Cortex-M4 コア、SAM4S、SAM3S、SAM3N、SAM7S デバイスとのピン互換
• SAM4S – ARM Cortex-M4コア
• SAMG5x – FPU を含む ARM Cortex-M4F コア、120 MHz CPU 速度の ATSAMG55。
• SAMD5x - 最新の ARM Cortex-M4F コア。対称 (AES) および非対称 (ECC) 暗号化、公開キー交換サポート (PUKCC)、TRNG および SHA ベースのメモリ整合性チェッカーを含む FPU および統合セキュリティを搭載。
• SAME5x - D5xシリーズに加え、Ethernet MACおよびCAN-FDネットワーク周辺機器を搭載しています。SAMD5x-E5xシリーズはどちらも、ATSAMD2xおよびATSAMC2x M0+シリーズのタイマーやUART、I2C、SPIなどのSercomなど、多くの類似周辺機器を統合しているため、M4FコアMCUへのアップグレードが容易です。

SAM x70

これらはARM Cortex-M7コアをベースにしています。

• SAMS70 – 汎用高性能MCU
• SAME70 – コネクティビティ高性能MCU
• SAMV70、SAMV71 – 車載用高性能MCU

遺産

AT91SAM7

ARM7TDMIコアを搭載したAT91フラッシュベースマイクロコントローラには、幅広い製品があります。これらのチップは最高クロック速度が60MHz程度で、フラッシュメモリサイズやペリフェラルセットも豊富に揃っています。

• SAM7L – 低消費電力動作
• SAM7S – USBおよびその他の周辺機器。SAM7S 64ピンチップは、SAM4S、SAM4N、SAM3S、SAM3Nファミリーと互換性があります。
• SAM7SE – USB、外部メモリサポート、その他の周辺機器
• SAM7X – イーサネット、USB、CAN、その他の周辺機器
• SAM7XC – AT91SAM7Xチップへの暗号化拡張機能（特にAESサポート）

マイクロプロセッサ

AT91SAM9

AT91SAM9XEフラッシュベースマイクロコントローラは、ARM926ej-sコアをベースにしています。最高クロック速度は200MHzから400MHzの範囲で、様々なフラッシュメモリサイズが用意されています。フラッシュメモリを搭載したAT91SAM9260チップに似ています。

Microchip社は、大成功を収めたAT91RM9200プロセッサの後継として、ARM926ej-sコアを搭載し、ARMv5TEJアーキテクチャを採用したAT91SAM9プロセッサを発表しました。これらのプロセッサは、消費電力の低減、より新しく強力なARMコアの採用、そして多様なペリフェラルセットを備えた多様なチップの提供など、前世代機から進化を遂げています。ほとんどのプロセッサは最大約200MHzのクロック速度で動作しますが、中にはその2倍の速度で動作するものもあります。プロセッサには以下のものがあります。

• SAM9G25
• SAM9G45
• SAM9X35
• SAM9XE512
• SAM9260
• SAM9X60
• SAM9X75

SAMA5

このシリーズはARM Cortex-A5コアをベースにしています。^{[ 3 ] [ 30 ]}

サマ5D2

• SAMA5D2 – 10/100 イーサネット、CAN、LCD、ClassD オーディオ、QSPI、USB HSIC、Raw Bayer イメージセンサーインターフェース、LPDDR3/LPDDR2/LPDDR/DDR2、最大 10 UART

サマ5D3

• SAMA5D31 – 10/100 イーサネット、LCD
• SAMA5D33 – ギガビットイーサネット、LCD
• SAMA5D34 – ギガビットイーサネット、LCD、デュアルCAN
• SAMA5D35 – LCDなし、デュアルCAN、ギガビットイーサネット1つと10/100イーサネット1つ
• SAMA5D36 – LCD、デュアルCAN、ギガビットイーサネット1つと10/100イーサネット1つ

サマ5D4

• SAMA5D4 – 528 MHz (840 DMIPS)、Neon、128 KB L2 キャッシュ、ビデオデコーダ、LCD、イーサネット

スマートエネルギー

• サム 4C/CM

Arduinoボード

正式

• 84 MHz Atmel ATSAM3X8E ( ARM Cortex-M3コア)を搭載したArduino Due 。
• 48 MHz Atmel ATSAMD21G18 ( ARM Cortex-M0+コア) を搭載したArduino Zero。
• 48 MHz Atmel ATSAMW25 ( ARM Cortex-M0+コア)を搭載したArduino MKR1000 。

シールド対応

• 400 MHz Atmel AT91SAM9G20 ( ARM926EJ-Sコア)を搭載したシールド対応Rascal 。

Atmelボード

• Xplained Pro
• 説明
• サム W21
• SAMA5

開発ツール

コルテックスM

IDE

統合開発環境:

ウィンドウズ

• Microchip – AVR および SAM デバイス用の MPLAB および Microchip Studio (旧 Atmel Studio 7)
• IAR – ARM向け組み込みワークベンチ
• Crossware – ARM用開発スイート

リナックス

• ビルドルート^{[ 31 ]}
• オープン埋め込み^{[ 32 ]}
• メタアトメル Yocto 準拠レイヤー^{[ 33 ]}

デバッガー

• アトメルICE
• JTAG-ICE
• セガーJ-Link
• クロスウェア ジャガー

ドキュメント

ARMチップに関するドキュメントの量は膨大で、特に初心者にとっては気が遠くなるような量です。過去数十年間のマイクロコントローラに関するドキュメントは、1つのドキュメントにまとめるのが容易でしたが、チップの進化に伴い、ドキュメントも膨大になってきました。特にARMチップに関するドキュメント全体を把握するのは困難です。なぜなら、ICメーカー（例えばMicrochip社）のドキュメントとCPUコアベンダー（ ARM Holdings社）のドキュメントが混在しているからです。

一般的なトップダウンのドキュメント ツリーは、製造元の Web サイト、製造元のマーケティング スライド、正確な物理チップの製造元のデータシート、一般的な周辺機器と物理チップ ファミリの側面を説明する製造元の詳細なリファレンス マニュアル、ARM コアの汎用ユーザー ガイド、ARM コアのテクニカル リファレンス マニュアル、命令セットを説明する ARM アーキテクチャ リファレンス マニュアルです。

ドキュメントツリー（上から下へ）

1. Microchip社のマイクロコントローラおよびマイクロプロセッサのウェブサイト
2. Microchip ARMシリーズのマーケティングスライド
3. Microchip ARMチップのデータシート
4. ARMコアのウェブサイト
5. ARMコアの汎用ユーザーガイド
6. ARMコア技術リファレンスマニュアル
7. ARMアーキテクチャリファレンスマニュアル

Microchip社は、評価ボードのユーザーマニュアル、アプリケーションノート、入門ガイド、ソフトウェアライブラリドキュメント、エラッタなど、追加のドキュメントも提供しています。Microchip社およびARM社の公式ドキュメントへのリンクについては、 「外部リンク」セクションをご覧ください。

参照

• ARMアーキテクチャ、ARMマイクロプロセッサコアの一覧、ARM Cortex-M
• マイクロコントローラ、一般的なマイクロコントローラのリスト
• 組み込みシステム、シングルボードマイクロコントローラ
• 割り込み、割り込みハンドラ、リアルタイムオペレーティングシステムの比較
• JTAG、SWD

参考文献

1. 「PIC および ARM プロセッサに基づくマイクロコントローラの違いを明確にする Microchip の「選択ガイド」ページ」。
2. 「プレスリリース; Microchip; 2022年8月4日」。
3. プレスリリース; Atmel; 2013年2月4日。
4. “プレスリリース; Atmel; 2009年6月1日” . 2014年7月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月6日閲覧。
5. 「プレスリリース; Atmel; 2009年12月15日」。2014年7月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月6日閲覧。
6. “プレスリリース; Atmel; 2010年11月9日” . 2014年7月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月6日閲覧。
7. “プレスリリース; Atmel; 2012年2月28日” . 2013年3月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月6日閲覧。
8. “プレスリリース; Atmel; 2011年10月26日” . 2013年3月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月6日閲覧。
9. “プレスリリース; Atmel; 2012年9月24日” . 2013年3月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月6日閲覧。
10. プレスリリース; Atmel; 2013年1月14日。
11. プレスリリース; Atmel; 2014年8月12日。
12. プレスリリース; Atmel; 2014年1月7日。
13. プレスリリース; Atmel; 2015年1月5日。
14. プレスリリース; Atmel; 2014年10月1日。
15. プレスリリース; Atmel; 2015年9月14日。
16. プレスリリース; Microchip; 2022年5月24日。
17. プレスリリース; Microchip; 2025年2月26日。
18. プレスリリース; Atmel; 2013年6月17日。
19. プレスリリース; Atmel; 2015年7月15日。
20. プレスリリース; Atmel; 2015年1月6日。
21. Microchip ARM7 SAM7S 派生製品に対するピン互換 Cortex 代替品、ECE、2011 年 5 月。
22. 「Atmel、統合型ペリフェラルタッチコントローラを搭載した革新的な5V Cortex-M0+ MCUファミリーを発表」 prnewswire.com。Atmel Corporation提供。2015年5月27日。 2020年9月1日閲覧。
23. マイクロサイト; Atmel; 2014年7月11日。
24. 「SAMDボード用のSERCOMポートの追加」 learn.sparkfun.com . 2021年9月29日閲覧。
25. “Board; Zero; Docs” . Arduino . 2023年5月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。
26. 「ボード;ゼロ;ストア」。Arduino 。
27. 「SparkFun SAMD21 ミニブレイクアウト」。
28. 「SAMD21 Cortex M0+ 搭載の Seeed Studio XIAO SAMD21(Seeeduino XIAO)」。
29. Arduino Due; arduino.cc
30. SAMA5 ウェブページ; Microchip.com
31. ビルドルート
32. オープン埋め込み
33. 「meta-atmel Yocto準拠レイヤー」 。 2019年1月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年10月5日閲覧。

さらに読む

外部リンク

マイクロコントローラ、デジタル信号コントローラ、マイクロプロセッサの公式文書

• 公式サイト

ARM公式文書

他の

• Atmel AT91 ARMマイクロコントローラフォーラム
• Atmel AT91 組み込み Linux サポート