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Cortex-M3

院士
2010-11-30 15:36:54     打赏

  Cortex-M3是一个32位的核,在传统的单片机领域中,有一些不同于通用32位CPU应用的要求。谭军举例说,在工控领域,用户要求具有更快的中断速度,Cortex-M3采用了Tail-Chaining中断技术,完全基于硬件进行中断处理,最多可减少12个时钟周期数,在实际应用中可减少70%中断。

  单片机的另外一个特点是调试工具非常便宜,不象ARM的仿真器动辄几千上万。针对这个特点,Cortex-M3采用了新型的单线调试(Single Wire)技术,专门拿出一个引脚来做调试,从而节约了大笔的调试工具费用。同时,Cortex-M3中还集成了大部分存储器控制器,这样工程师可以直接在MCU外连接Flash,降低了设计难度和应用障碍。

  ARM Cortex-M3处理器结合了多种突破性技术,令芯片供应商提供超低费用的芯片,仅33000门的内核性能可达1.2DMIPS/MHz。该处理器还集成了许多紧耦合系统外设,令系统能满足下一代产品的控制需求。ARM公司希望Cortex-M3核的推出,能帮助单片机厂商实.

  Cortex的优势应该在于低功耗、低成本、高性能3者(或2者)的结合。

  Cortex如果能做到 合理的低功耗(肯定要比Arm7 & Arm9要低,但不大可能比430、PIC、AVR低) + 合理的高性能(10~50MIPS是比较可能出现的范围) + 适当的低成本(1~5$应该不会奇怪)。

  简单的低成本不大可能比典型的8位MCU低。对于已经有8位MCU的厂商来说,比如Philips、Atmel、Freescale、Microchip还有ST和Silocon Lab,不大可能用Cortex来打自己的8位MCU。对于没有8位MCU的厂商来说,当然是另外一回事,但他们在国内进行推广的实力在短期内还不够。

  对于已经有32位ARM的厂商来说,比如Philips、Atmel、ST,又不大可能用Cortex来打自己的Arm7/9,对他们来说,比较合理的定位把Cortex与Arm7/9错开,即<40MIPS的性能+低于Arm7的价格,当然功耗也会更低些;当然这样做的结果很可能是,断了16位MCU的后路。

  对于仍然在推广16位MCU的厂商来说,比如Freescal、Microchip,处境比较尴尬,因为Cortex基本上可以完全替代16位MCU。

  所以,未来的1~2年,来自新厂商的Cortex比较值得期待-包括国内的供应商;对于已有32位ARM的厂商,情况比较有趣;对于16位MCU的厂商,反应比较有意思。

  关于编程模式

  Cortex-M3处理器采用ARMv7-M架构,它包括所有的16位Thumb指令集和基本的32位Thumb-2指令集架构,Cortex-M3处理器不能执行ARM指令集。

  Thumb-2在Thumb指令集架构(ISA)上进行了大量的改进,它与Thumb相比,具有更高的代码密度并提供16/32位指令的更高性能。

  关于工作模式

  Cortex-M3处理器支持2种工作模式:线程模式和处理模式。在复位时处理器进入“线程模式”,异常返回时也会进入该模式,特权和用户(非特权)模式代码能够在“线程模式”下运行。

  出现异常模式时处理器进入“处理模式”,在处理模式下,所有代码都是特权访问的。

  关于工作状态

  Coretx-M3处理器有2种工作状态。

  Thumb状态:这是16位和32位“半字对齐”的Thumb和Thumb-2指令的执行状态。

  调试状态:处理器停止并进行调试,进入该状态。

  开发工具

  Keil ULINK仿真器

  http://www.luminarymicro.com/home/home.html

  对客户来说用什么技术、芯片不是主要的。主要的是能否满足要求。高性价比、开发门槛底、易于使用才是硬道理。Cortex M3从理论上来说是高性价比。但目前已有的芯片的功能太少。Cortex M系列在处理能力基本与ARM7同,主要是成本低,功耗小。如果周立功自己来做加上丰富的外设,如UART/USB/MAC以及无线通讯等功能,加上FLASH、RAM这样的SOC可以替换现在的许多应用,但这样的话不知道什么时候可以看到成品。内核是好,外设也是很重要的。

  LM3S101 (Cortex M控制器简介)

  LM3S101 是一个高性能的ARM&reg; Cortex™-M3 v7M架构的微控制器,适用于成本敏感的应用。它支持完全兼容Thumb的Thumb-2-only指令集,具有硬件除法和单周期的乘法器。集成的嵌套式的中断控制器(NVIC)提供确定性的中断处理。目标应包括:工厂自动化及控制,工业控制动力设备,以及楼宇家庭自动化。

  产品特性

  32位ARM&reg; Cortex™-M3 v7M架构

  Thumb兼容的Thumb-2-only指令集

  20 MHz下工作

  硬件除法和单周期的乘法器

  集成的嵌套式的中断控制器(NVIC)提供确定性的中断处理

  8级优先级的14个中断通道

  8 kB 的单周期flash存储器,在2 kB块的基础上提供2种形式的flash保护。

  2 kB 的单周期SRAM存储器

  2个定时器

  每个可被配置为一个32位的定时器或两个16位的定时器

  一个支持捕捉和简单的PWM模式

  实时时钟(RTC)

  独立的看门狗定时器

  可编程的接口支持:Freescale SPI总线, National Semiconductor MICROWIRE总线, Texas Instruments

  synchronous serial 总线

  完全可编程的16C550-型 UART

  两个独立的模拟比较器

  可配置为输出来驱动一个输出引脚,或产生一个中断

  可在外部输入引脚或外部输入引脚和内部参考电压之间比较

  2到18个GPIO 这取决于用户的配置

  在所有的引脚上具有可编程的GPIO中断,可以由沿触发或电平触发

  可编程的GPIO 衬垫配置:

  弱上拉或下拉电阻

  2 mA, 4 mA, and 8 mA 衬垫驱动

  8 mA驱动斜率控制

  开漏使能

  数字输入使能

  片内LDO电压调整器

  处理器低功率选项:睡眠模式和深度睡眠模式

  外设低功率选项:软件控制关闭个别外设

  用户使能的LDO 未调整电压检测和自动复位

  通过中断或复位方式检测并报告3.3 V 电源电压下降

  IEEE 1149.1-1990 兼容的TAP控制器

  经过 JTAG 或串行线调试

  28脚SOIC

  商业或工业级工作温度

  LM3S316 比 LM3S101 的增强如下:

  25 MHz下工作

  8级优先级的24个中断通道

  16 kB 的单周期flash存储器,在2 kB块的基础上提供2种形式的flash保护。

  4 kB 的单周期SRAM存储器

  4 通道 10-bit ADC 250K采样/秒

  片内温度传感器

  4个专用的电机控制PWM 输出

  I2C 主从收发 传输速度100 kbps标准模式 400 kbps高速模式

  3到32个GPIO 这取决于用户的配置

  48脚SOIC

  Cortex M控制器选型指南

  型号LM3S101LM3S102LM3S301M3S310LM3S315LM3S316

  封装28-pinSOIC 28-pinSOIC 48-pinLQFP 48-pinLQFP 48-pinLQFP 48-pinLQFP

  工作温度C,IC,IC,IC,IC,IC,I

  (商业级C 0 to 70°C;

  工业级I –40 to 85°C)

  ARM Cortex-M3 Core√√√√√√

  最大速度(MHz)202020252525

  Flash存储器(KB)8816161616

  SRAM 存储器(KB)222444

  JTAG 引脚√√√√√√

  串行调试与跟踪(SWD/SWO)√√√√√√

  UART口111222

  通用io(GPIO)2–180–1812–333–367–323–32

  SSI接口√√√√√√

  I2C接口-√---√

  模拟比较器212311

  片内温度传感器--√-√√

  外部 32 KHz 时钟√√√√√√

  (使用 CCP 引脚)

  看门狗定时器√√√√√√

  通用定时器222333

  (1个可作为RTC)

  掉电复位√√√√√√

  LDO 电压调整器√√√√√√

  ADC

  采样每秒--250K-250K250K

  10-Bit 通道数--3-44

  PWM 功能

  PWM 引脚--2624

  CCP 引脚122666

  注:

  a. 最小GPIO引脚数是指专门用作GPIO的引脚,如果不使用某些外设那么就有更多的引脚可用作GPIO。详细细节请参考数据手册。

  b. PWM 电机控制功能可以通过专用的电机控制硬件(PWM 引脚 )获得,也可以通过通用定时器(CCP 引脚 )的电机控制特性获得。详细细节请参考数据手册。




关键词: Cortex-M3     中断     引脚     处理器     Corte    

工程师
2010-11-30 22:13:47     打赏
2楼

Cortex-M 系列处理器
ARM Cortex-M 系列的 CPU 处理器内核(包括 ARM Cortex-M0、ARM Cortex-M1、ARM Cortex-M3 处理器)的 ARM 文档集。
ARM Cortex-M 系列是一系列针对成本敏感的应用程序进行优化的深层嵌入式处理器。这些处理器仅支持 Thumb-2 指令集。此系列包含 Cortex-m4、Cortex-M3、Cortex-M1 FPGA 和 Cortex-M0 处理器。
ARM Cortex-M4 处理器是一个低能耗处理器,特点是门数低、中断延迟短且调试成本低。Cortex-M4F 处理器与 Cortex-M4 具有相同的功能,且包括浮点运算功能。这些处理器专用于要求使用数字信号处理功能的应用程序。
ARM Cortex-M3 处理器是一个低能耗处理器,特点是门数低、中断延迟短且调试成本低。它专用于要求快速中断响应的深层嵌入式应用程序,包括微控制器、汽车和工业控制系统。
ARM Cortex-M1 FPGA 处理器专用于要求使用集成到 FPGA 中的小型处理器的深层嵌入式应用程序。
ARM Cortex-M0 处理器是一个门数非常低、能效非常高的处理器,专用于微控制器和要求使用面积优化处理器的深层嵌入式应用程序。

ARM Cortex™-M 处理器系列是一系列可向上兼容的高能效、易于使用的处理器,这些处理器旨在帮助开发人员满足将来的嵌入式应用的需要。这些需要包括以更低的成本提供更多功能、不断增加连接、改善代码重用和提高能效。
Cortex-M 系列针对成本和功耗敏感的 MCU 和终端应用(如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、大型家用电器、消费性产品和医疗器械)的混合信号设备进行过优化。

为什么选择 Cortex-M
1. 行业标准
ARM Cortex-M 处理器是全球微控制器标准,已许可给 40 个以上的 ARM 合作伙伴,包括 NXP Semiconductors、STMicroelectronics、Texas Instruments 和 Toshiba 等领先供应商。使用标准处理器使 ARM 合作伙伴可以创建具有一致体系结构的设备,同时使它们可以专注于创建优秀的设备实现。
2. 能效
更低的能耗,更长的电池寿命
以更低的 MHz 或更短的活动时段运行
基于架构的睡眠模式支持
比 8/16 位设备的工作方式更智能、睡眠时间更长
3. 更小的代码
更低的硅成本
高密度指令集
比 8/16 位设备每字节完成更多操作
更小的 RAM、ROM 或闪存要求
4. 易于使用
更快的软件开发和重用
多个供应商之间的全球标准
代码兼容性
统一的工具和操作系统支持     
5. 高性能
更有竞争力的产品
功能强大的 Cortex-M 处理器
每 MHz 提供更高的性能
能够以更低的能耗实现更丰富的功能


工程师
2010-11-30 22:41:42     打赏
3楼

刚才发现用Google Chrome浏览器编辑我们的帖子不能换行,看来Google的浏览器兼容性做的还不行


高工
2010-12-01 11:37:26     打赏
4楼
加一个插件就可以了,IE Tab,咱们的编辑器对IE的内核支持的很好,但是非IE内核的就够呛了。

工程师
2010-12-02 07:02:45     打赏
5楼
哦,是这样啊!我试试看,谢谢

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