Cortex系列M0-4簡單對比資料下載

最近在關(guān)注Cortex-M處理器，針對目前進(jìn)入大眾視野的M0、M3、M4做了如下簡單對比，內(nèi)容來自ARM等官網(wǎng)，這里僅僅是整理了下，看起來更直觀點(diǎn)， Cortex-M 系列針對成本和功耗敏感的 MCU 和終端應(yīng)用（如智能測量、人機(jī)接口設(shè)備、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家用電器、消費(fèi)性產(chǎn)品和醫(yī)療器械）的混合信號設(shè)備進(jìn)行過優(yōu)化。. 一、比較 Cortex-M 處理器 Cortex-M 系列處理器都是二進(jìn)制向上兼容的，這使得軟件重用以及從一個(gè) Cortex-M 處理器無縫發(fā)展到另一個(gè)成為可能。 M Cortex-M 技術(shù) CMSIS ARM Cortex 微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn) (CMSIS) 是 Cortex-M 處理器系列的與供應(yīng)商無關(guān)的硬件抽象層。 使用 CMSIS，可以為接口外設(shè)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和中間件實(shí)現(xiàn)一致且簡單的軟件接口，從而簡化軟件的重用、縮短新微控制器開發(fā)人員的學(xué)習(xí)過程，并縮短新產(chǎn)品的上市時(shí)間。 深入：嵌套矢量中斷控制器 (NVIC) NVIC 是 Cortex-M 處理器不可或缺的部分，它為處理器提供了卓越的中斷處理能力。 Cortex-M 處理器使用一個(gè)矢量表，其中包含要為特定中斷處理程序執(zhí)行的函數(shù)的地址。接受中斷時(shí)，處理器會從該矢量表中提取地址。 為了減少門數(shù)并增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性，Cortex-M 處理器使用一個(gè)基于堆棧的異常模型。出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)會將關(guān)鍵通用寄存器推送到堆棧上。完成入棧和指令提取后，將執(zhí)行中斷服務(wù)例程或故障處理程序，然后自動(dòng)還原寄存器以使中斷的程序恢復(fù)正常執(zhí)行。使用此方法，便無需編寫匯編器包裝器了（而這是對基于 C 語言的傳統(tǒng)中斷服務(wù)例程執(zhí)行堆棧操作所必需的），從而使得應(yīng)用程序的開發(fā)變得非常容易。NVIC 支持中斷嵌套（入棧），從而允許通過運(yùn)用較高的優(yōu)先級來較早地為某個(gè)中斷提供服務(wù)。 在硬件中完成對中斷的響應(yīng) Cortex-M 系列處理器的中斷響應(yīng)是從發(fā)出中斷信號到執(zhí)行中斷服務(wù)例程的周期數(shù)。它包括： ● 檢測中斷 ● 背對背或遲到中斷的最佳處理（參見下文） ● 提取矢量地址 ● 將易損壞的寄存器入棧跳轉(zhuǎn)到中斷處理程序 這些任務(wù)在硬件中執(zhí)行，并且包含在為 Cortex-M 處理器報(bào)出的中斷響應(yīng)周期時(shí)間中。在其他許多體系結(jié)構(gòu)中，這些任務(wù)必須在軟件的中斷處理程序中執(zhí)行，從而引起延遲并使得過程十分復(fù)雜。 NVIC 中的尾鏈 在背對背中斷的情況下，傳統(tǒng)系統(tǒng)會重復(fù)完整的狀態(tài)保存和還原周期兩次，從而導(dǎo)致更高的延遲。Cortex-M 處理器通過在 NVIC 硬件中實(shí)現(xiàn)尾鏈技術(shù)簡化了活動(dòng)中斷和掛起的中斷之間的轉(zhuǎn)換。處理器狀態(tài)會在比軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)間更少的周期內(nèi)自動(dòng)保存在中斷條目上并在中斷退出時(shí)還原，從而顯著提升低 MHz 系統(tǒng)的性能。 NVIC 對遲到的較高優(yōu)先級中斷的響應(yīng) 如果在為上一個(gè)中斷執(zhí)行堆棧推送期間較高優(yōu)先級的中斷遲到，NVIC 會立即提取新的矢量地址來為掛起的中斷提供服務(wù)，如上所示。Cortex-M NVIC 對這些可能性提供具有確定性的響應(yīng)并支持遲到和搶占。 NVIC 進(jìn)行的堆棧彈出搶占 同樣，如果異常到達(dá)，NVIC 將放棄堆棧彈出并立即為新的中斷提供服務(wù)，如上所示。通過搶占并切換到第二個(gè)中斷而不完成狀態(tài)還原和保存，NVIC 以具有確定性的方式實(shí)現(xiàn)了縮短延遲。 二、為什么選擇 1、為什么選擇Cortex-M0 能耗最低的最小 ARM 處理器 Cortex-M0 的代碼密度和能效優(yōu)勢意味著它是各種應(yīng)用中 8/16 位設(shè)備的自然高性價(jià)比換代產(chǎn)品，同時(shí)保留與功能豐富的 Cortex-M3 處理器的工具和二進(jìn)制向上兼容性。 超低的能耗 Cortex-M0 處理器在不到 12 K 門的面積內(nèi)能耗僅有 85 μW/MHz（0.085 毫瓦），所憑借的是作為低能耗技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)建超低能耗設(shè)備的主要推動(dòng)者的無與倫比的 ARM 專門技術(shù)。 簡單 指令只有 56 個(gè)，這樣您便可以快速掌握整個(gè) Cortex-M0 指令集（如果需要）；但其 C 語言友好體系結(jié)構(gòu)意味著這并不是必需的?？晒┻x擇的具有完全確定性的指令和中斷計(jì)時(shí)使得計(jì)算響應(yīng)時(shí)間十分容易。 優(yōu)化的連接性 設(shè)計(jì)為支持低能耗連接，如 Bluetooth Low Energy (BLE)、IEEE 802.15 和 Z-wave，特別是在這樣的模擬設(shè)備中：這些模擬設(shè)備正在增加其數(shù)字功能，以有效地預(yù)處理和傳輸數(shù)據(jù)。 2、為什么選擇Cortex-M3 提供更高的性能和更豐富的功能 于 2004 年引進(jìn)、最近通過新技術(shù)進(jìn)行了更新并更新了可配置性的 Cortex-M3，是專門針對微控制器應(yīng)用開發(fā)的主流 ARM 處理器。 性能和能效 具有高性能和低動(dòng)態(tài)能耗，Cortex-M3 處理器提供領(lǐng)先的功效：在 90nmG 基礎(chǔ)上為 12.5 DMIPS/mW。將集成的睡眠模式與可選的狀態(tài)保留功能相結(jié)合，Cortex-M3 處理器確保對于同時(shí)需要低能耗和出色性能的應(yīng)用不存在折衷。 全功能 該處理器執(zhí)行 Thumb-2 指令集以獲得最佳性能和代碼大小，包括硬件除法、單周期乘法和位字段操作。Cortex-M3 NVIC 在設(shè)計(jì)時(shí)是高度可配置的，最多可提供 240 個(gè)具有單獨(dú)優(yōu)先級、動(dòng)態(tài)重設(shè)優(yōu)先級功能和集成系統(tǒng)時(shí)鐘的系統(tǒng)中斷。 豐富的連接 功能和性能的組合使基于 Cortex-M3 的設(shè)備可以有效處理多個(gè) I/O 通道和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如 USB OTG (On-The-Go)。 3、為什么選擇Cortex-M4 ? 目標(biāo)用用：專門面向電動(dòng)機(jī)控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動(dòng)化市場的新興類別的靈活解決方案。 曾獲大獎(jiǎng)的高能效數(shù)字信號控制 Cortex-M4 提供了無可比擬的功能，以將 32 位控制與領(lǐng)先的數(shù)字信號處理技術(shù)集成來滿足需要很高能效級別的市場。 易于使用的技術(shù)