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你总得知道你为什么要用Cortex-M

2018-6-9 16:50:32 3565 ARM Cortex

0 你总得知道你为什么要用Cortex-M无论您是资深嵌入式工程师，还是怀着满满好奇的嵌入式小白，总会有这样的一些疑惑：Cortx-A、R、M到底什么区别呢？M0、M0+、M3、M4又有什么差异呢？。本文就教您给他们这些亲兄弟算一笔明白账。 ARM Cortex内核系列提供非常广泛的具有可扩展性的性能选项，设计人员有机会在多种选项中选择最适合自身应用的内核，而非千篇一律的采用同一方案。不过ARM的产品线丰富，种类众多，到底该怎样选择适合自己产品的芯片类型？ Cortex系列组合大体上分为三种类别： Cortex-M—面向各类嵌入式应用的微控制器内核 Cortex-R—面向实时应用的高性能内核 Cortex-A—面向性能密集型系统的应用处理器内核1Cortex-M：Cortex-M系列基于ARMv7-M架构（用于Cortex-M3和Cortex-M4）构建，而较低的Cortex-M0+基于ARMv6-M架构构建。首款Cortex-M处理器于2004年发布，当一些主流MCU供应商选择这款内核，并开始生产MCU器件后，Cortex-M处理器迅速受到市场青睐。可以肯定的说，Cortex-M之于32位MCU就如同8051之于8位MCU——受到众多供应商支持的工业标准内核，各家供应商采用该内核加之自己特别的开发，在市场中提供差异化产品。 Cortex-M3和Cortex-M4是非常相似的内核。Cortex-M3和Cortex-M4具有相同的架构和指令集（Thumb-2）。然而，Cortex-M4增加了一系列特别针对处理DSP算法而优化的饱和运算和SIMD指令。以每0.5秒运行一次的512点FFT为例，如果分别在同类量产的Cortex-M3 MCU和Cortex-M4 MCU上运行，完成同样的工作，Cortex-M3所需功耗约是Cortex-M4所需功耗的三倍。此外，也有在Cortex-M4上实现单精度浮点单元（FPU）的选项。如果应用涉及到浮点计算，那在Cortex-M4上完成比在Cortex-M3上完成要快得多。也就是说，对于不使用Cortex-M4上DSP或FPU功能的应用而言，其性能和功耗与Cortex-M3相同。总而言之，如果您使用DSP功能，那就选择Cortex-M4。否则，就选择Cortex-M3完成工作吧。对于成本特别敏感的应用或者正在从8位迁移到32位的应用而言，Cortex-M系列的最低端产品可能是最佳选择。虽然Cortex-M0+的性能为0.95DMIPS/MHz，比Cortex-M3和Cortex-M4的性能稍稍低一些，但仍可与同系列其他高端产品兼容。Cortex-M0+采用Thumb-2指令集的子集，而且这些指令大都是16位操作数（虽然所有数据运行都是32位的），这使得它们能够很好的适应Cortex-M0+所提供的2级流水线服务。通过减少分支映射，系统就能节约一些整体功耗，而且在大多数情况下，流水线将保留接下来的四个指令。Cortex-M0+还具有专用的总线用于单周期GPIO，这意味着你能够利用位控制的GPIO实现确定接口，就像8位MCU那样，但却以32位内核的性能来处理该数据。 2Cortex-R：Cortex-R处理器针对高性能实时应用，例如硬盘控制器（或固态驱动控制器）、企业中的网络设备和打印机、消费电子设备（例如蓝光播放器和媒体播放器）、以及汽车应用（例如安全气囊、制动系统和发动机管理）。Cortex-R系列在某些方面与高端微控制器（MCU）类似，但是，针对的是比通常使用标准MCU的系统还要大型的系统。 3Cortex-A：Cortex-A处理器为利用操作系统（例如Linux或者Android）的设备提供了一系列解决方案，这些设备被用于各类应用，从低成本手持设备到智能手机、平板电脑、机顶盒以及企业网络设备等。早期的Cortex-A系列处理器（A5、A7、A8、A9、A12、A15和A17）基于ARMv7-A架构。每种内核都共享相同的功能集，例如NEON媒体处理引擎、Trustzone安全扩展、单精度和双精度浮点支持、以及对多种指令集（ARM、Thumb-2、Thumb、Jazelle和DSP）的支持。与此同时，这些处理器也具有极高的设计灵活性，能够提供所需的最佳性能和预期的功效 0
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