CortexM3微控制器概述CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!一、CortexM3處理器的特點ARM處理器系列。CM3微控制器的特點。CM3微控制器的開發(fā)方法。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!ARM處理器系列ARM在1990年成立，當初的名字是“AdvancedRISCMachinesLtd.,”CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!ARM把處理器的設計授權給相關的商務合作伙伴，讓他們去根據(jù)自己的強項設計具體的芯片?；贏RM低成本和高效的處理器設計方案，得到授權的廠商生產(chǎn)了多種多樣的的處理器、單片機以及片上系統(tǒng)(SoC)。這種商業(yè)模式就是所謂的“知識產(chǎn)權授權”。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!ARMv7架構的閃亮登場。在這個版本中，內核架構首次從單一款式變成3種款式?？钍紸：設計用于高性能的“開放應用平臺”——越來越接近電腦了款式R：用于高端的嵌入式系統(tǒng)，尤其是那些帶有實時要求的——又要快又要實時?？钍組：用于深度嵌入的，單片機風格的系統(tǒng)中。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!款式R（ARMv7-R）：硬實時且高性能的處理器。標的是高端實時［注1］市場。那些高級的玩意，像高檔轎車的組件，大型發(fā)電機控制器，機器手臂控制器等，它們使用的處理器不但要很好很強大，還要極其可靠，對事件的反應也要極其敏捷。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!由于歷史原因（從ARM7TDMI開始），ARM處理器一直支持兩種形式上相對獨立的指令集，它們分別是：32位的ARM指令集。對應處理器狀態(tài)：ARM狀態(tài)16位的Thumb指令集。對應處理器狀態(tài)：Thumb狀態(tài)CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!Thumb2指令集則是Thumb指令集的改進，具有更高的效率和更緊湊的尺寸。CM3處理器完全采用Thumb2指令集，更適合微控制器應用。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!目前在市場上已經(jīng)有了好多基于Cortex-M3內核的處理器產(chǎn)品，最便宜的還不到1美元，讓ARM終于比很多8位機還便宜了。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!存儲器映射CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!中斷和異常CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!低功耗與高能效首先，在節(jié)能模式上，它提供了睡眠模式和深度睡眠模式。芯片以及整個系統(tǒng)在設計時通過與內核的節(jié)能模式相呼應，就可以根據(jù)應用的要求，在空閑時降低功耗。第二，它精練的設計使得門數(shù)很低，并且在工作狀態(tài)下電路的活動更少，所以CM3自己也是“身先士卒”地以身作則了。而且，由于CM3的程序代碼密度高，程序容量也可以變得更少；同時，再加上它強大的性能減少了程序執(zhí)行時間，使得系統(tǒng)能以最快的速度回到睡眠中，以削低對能源的用量。綜上所述，Cortex-M3的能效要高于大多的8位或16位單片機。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!3.CM3微控制器的開發(fā)方法CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!開發(fā)工具在開始使用Cortex-M3之前，需要準備好一些開發(fā)工具，典型的如：編譯器/匯編器：把C和匯編源程序轉換成目標文件。幾乎所有的C編譯器套件都包含了對應的匯編器。指令系統(tǒng)模擬器：模擬指令的執(zhí)行，用于在軟件開發(fā)早期的調試。在線仿真器（ICE）或者調試探測器（probe）：連接到電腦和目標板上的調試硬件，與目標板的接口通常是JTAG或SW。一塊開發(fā)板。跟蹤捕捉儀：可選的硬件設備和周邊軟件，可以用它來捕捉來自DWT以及ITM的輸出，并且以可讀的形式顯示出來。嵌入式操作系統(tǒng)：在單片機上運行的操作系統(tǒng)。這也是一個可選件，許多簡單的應用程序不需要操作系統(tǒng)。但是在開發(fā)復雜度較高或者有高性能指標的系統(tǒng)時，常常需要使用。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!嵌入式操作系統(tǒng)支持CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!KEILRealViewMicrocontroller

DevelopmentKit（RVMDK）RVMDK的前身就是曾一度在8051開發(fā)業(yè)界享有盛譽的KEIL套件。RVMDK包含了很豐盛的組件：uVision集成開發(fā)環(huán)境調試器模擬器由ARM提供的RealView工具鏈C/C++編譯器匯編器連接器RTX實時內核為各單片機而設的詳細啟動代碼（包含源代碼）各種Flash的編程算法程序示例CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!款式A（ARMv7-A）：需要運行復雜應用程序的“應用處理器”。支持大型嵌入式操作系統(tǒng)，比如Symbian（諾基亞智能手機用），Linux，以及微軟的WindowsCE和智能手機操作系統(tǒng)WindowsMobile。這些應用需要勁爆的處理性能，并且需要硬件MMU實現(xiàn)的完整而強大的虛擬內存機制，還基本上會配有Java支持，有時還要求一個安全程序執(zhí)行環(huán)境（用于電子商務——譯注）。典型的產(chǎn)品包括高端手機和手持儀器，電子錢包以及金融事務處理機。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!款式M（ARMv7-M）：認準了舊世代單片機的應用而量身定制。在這些應用中，尤其是對于實時控制系統(tǒng)，低成本、低功耗、極速中斷反應以及高處理效率，都是至關重要的。Cortex系列是v7架構的次亮相，其中Cortex-M3就是按款式M設計的。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!這兩種指令集也對應了兩種處理器執(zhí)行狀態(tài)。在程序的執(zhí)行過程中，處理器可以動態(tài)地在兩種執(zhí)行狀態(tài)之中切換。實際上，Thumb指令集在功能上是ARM指令集的一個子集，但它能帶來更高的代碼密度，給目標代碼減肥。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!高性能＋高代碼密度＋小硅片面積，3璧合一，使得CM3大面積地成為理想的處理平臺：低成本單片機：CM3與生俱來就適合做單片機，甚至簡單到用于做玩具和小電器的單片機，都能使用CM3作為內核。這里本是8位機和16位機統(tǒng)治最牢固的腹地，但是CM3更便宜，更高性能，更易使用，所以值得開發(fā)者們轉到這個新生的ARM32位系統(tǒng)中來，哪怕花點時間重新學習。汽車電子：CM3也是汽車電子的好俅。CM3同時擁有非常高的性能和極低的中斷延遲，打入實時領域的大門。CM3處理器能支持多達240個外部中斷，內建了嵌套向量中斷控制器，還可以選擇配上一個存儲器保護單元（MPU）。所有這些，使它用于高集成度低成本的汽車應用最合適不過了。數(shù)據(jù)通信：CM3的低成本＋高效率，再加上Thumb-2的強大位操作指令s，使CM3非常理想地適合于很多數(shù)據(jù)通信應用，尤其是無線數(shù)傳和Ad-Hoc網(wǎng)絡，如ZigBee和藍牙等。工業(yè)控制：在工控場合，關鍵的要素在于簡潔、快速響應以及可靠。再一次地，CM3處理器的中斷處理能力，低中斷延遲，強化的故障處理能力（fault-handing，以后fault就不再譯成中文了——譯注），足以讓它能昂首挺胸地踏入這片熱土。消費類產(chǎn)品：以往，在許多消費產(chǎn)品中，都必須使用一塊甚至好幾塊高性能的微處理器。你別看CM3只是個小處理器，它的高性能和MPU機制可是足以讓復雜的軟件跑起來的，同時提供健壯的存儲器保護。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!2.CM3微控制的特點Cortex-M3是一個32位處理器內核。內部的數(shù)據(jù)路徑是32位的，寄存器是32位的，存儲器接口也是32位的。CM3采用了哈佛結構，擁有獨立的指令總線和數(shù)據(jù)總線，可以讓取指與數(shù)據(jù)訪問并行不悖。這樣一來數(shù)據(jù)訪問不再占用指令總線，從而提升了性能。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!操作模式和特權極別Cortex-M3處理器支持兩種處理器的操作模式，還支持兩級特權操作。兩種操作模式分別為：處理者模式(handlermode，以后不再把handler中譯——譯注)和線程模式（threadmode）。引入兩個模式的本意，是用于區(qū)別普通應用程序的代碼和異常服務例程的代碼——包括中斷服務例程的代碼。Cortex-M3的另一個側面則是特權的分級——特權級和用戶級。這可以提供一種存儲器訪問的保護機制，使得普通的用戶程序代碼不能意外地，甚至是惡意地執(zhí)行涉及到要害的操作。處理器支持兩種特權級，這也是一個基本的安全模型。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!內建的嵌套向量中斷控制器Cortex-M3在內核水平上搭載了一顆中斷控制器——嵌套向量中斷控制器NVIC(NestedVectoredInterruptController)。NVIC提供如下的功能：可嵌套中斷支持向量中斷支持動態(tài)優(yōu)先級調整支持中斷延遲大大縮短中斷可屏蔽CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!從圖中可見，不像其它的ARM架構，它們的存儲器映射由半導體廠家說了算，Cortex-M3預先定義好了“粗線條的”存儲器映射。通過把片上外設的寄存器映射到外設區(qū)，就可以簡單地以訪問內存的方式來訪問這些外設的寄存器，從而控制外設的工作。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!雖然CM3是支持240個外中斷的，但具體使用了多少個是由芯片生產(chǎn)商決定。CM3還有一個NMI（不可屏蔽中斷）輸入腳。當它被置為有效（assert）時，NMI服務例程會無條件地執(zhí)行。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!復位序列在離開復位狀態(tài)后，CM3做的件事就是讀取下列兩個32位整數(shù)的值：從地址0x0000,0000處取出MSP的初始值。從地址0x0000,0004處取出PC的初始值——這個值是復位向量，LSB必須是1。然后從這個值所對應的地址處取指。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!選擇一款Cortex-M3產(chǎn)品對于大多數(shù)項目而言，單片機的功能和規(guī)格我們在選擇時的首要考慮因素，例如：1.外設。對于大多數(shù)的項目，片載的外設是最重要的選擇依據(jù)。外設也并非多多益善，因為它會影響到功耗和價格。2.存儲器：CM3單片機的閃存可以少到幾KB，多至幾MB。此外，片內RAM的容量也是很重要的。這些參數(shù)往往對價格有重大的沖擊。3.時鐘速度：CM3的設計可以在0.18um的粗線條工藝上，也輕松上到100MHz。然而，因為存儲器訪問速度的限制，芯片廠商會降低最大主頻。4.腳?。篊M3單片機的封裝也多種多樣。很多CM3單片機的腳數(shù)都比較少，以使之更適合于低成本的應用中。CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!C編譯器

CortexM3微控制器概述共41頁，您現(xiàn)