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        STM32介紹以及與通常ARM的區別

        作者:佚名   來源:互聯網   點擊數:  更新時間:2014年08月10日   【字體:

         ARM是英國的芯片設計公司,其最成功的莫過于32位嵌入式CPU核----ARM系列,最常用的是ARM7和ARM9,

         ARM公司主要提供IP核,就是CPU的內核結構,只包括最核心的部分,并不是完整的處理器. ARM把這個核賣給各大半導體公司,如 Pllips 三星 ,ATMEL 等等,許多公司,甚至Intel.
         ARM為了對付 8位機市場,最近推出了 Cortex-M3核,STM32就是意大利的意法半導體基于Cortex-M3的32位嵌入式處理器, Cortex_M3核 性價比更高,價格低,可以與8位單片機競爭
         
        ARM Cortex-M3 處理器初探
         單片機市場的規?梢杂“巨無霸”來形容,預計到2010時每年能有20G片的出貨量。世界各地的器件供應商紛紛亮出自己的得意之作,他們提供的器件和架構也是各具特色。業界內部可謂是百花齊放,熱鬧非凡,好戲不斷。各行各業對單片機能力的要求也一直“得寸進尺”,而且還又要馬兒跑,又要馬兒不吃草——處理器必須在不怎么增加主頻和功耗的條件下干更多的活兒。 另一方面, 處理器之間的互連也在加深, 看這一串串熟悉的字眼: 串口,USB,以太網,無線數傳……處理器如欲支持這些數據通道,就必須在片上塞進更多的外設。軟件方面的情況也如出一轍:應用程序的功能一直在花樣翻新,性能需求也是變本加厲:更高的運算速度,更硬的實時能力,更多的功能模塊,更炫的圖形界面,……所有這些要求單片機都得照單全收。在這個大環境下,ARM Cortex‐M3處理器,作為Cortex系列的處女作,為了讓32位處理器入主作莊單片機市場,轟轟烈烈地誕生了!由于采用了最新的設計技術,它的門數更低,性能卻更強。許多曾經只能求助于高級32位處理器或DSP的軟件設計,都能在CM3上跑得很快很歡。相信用不了多久,CM3就一定能在32位嵌入式處理器市場中脫穎而出,像當年8051推動整個業界那樣,再次放飛設計師的夢想,實現多年的夙愿!
        CM3的招牌功夫包括: 
        ?  性能強勁。在相同的主頻下能做處理更多的任務,全力支持勁爆的程序設計。
        ?  功耗低。延長了電池的壽命——這簡直就是便攜式設備的命門(如無線網絡應用)。 
        ?  實時性好。采用了很前衛甚至革命性的設計理念,使它能極速地響應中斷,而且響應
         中斷所需的周期數是確定的。
        ?  代碼密度得到很大改善。一方面力挺大型應用程序,另一方面為低成本設計而省吃儉
         用。
        ?  使用更方便,F在從8位/16位處理器轉到32位處理器之風刮得越來越猛,更簡單的編
         程模型和更透徹的調試系統,為與時俱進的人們大大減負。
        ?  低成本的整體解決方案。讓32位系統比和8位/16位的還便宜,低端的Cortex‐M3單片機甚至還賣不到1美元。
        ?  遍地開花的優秀開發工具。免費的,便宜的,全能的,要什么有什么。
         降低成本還有一招,就是使基礎代碼在所有系統中都可以重用,至少要方便移植。CM
        的內核架構非常精工細作,使它與C語言成為了一個夢幻絕配。優質的C程序代碼三下五除二就可以移植并重用,使升級和移植一下子從攔路虎變成了紙老虎。
         值得一提的是,CM3并不是第一個被拿去做萬金油型處理器的內核。那廉頗雖老卻依然
         驍勇的ARM7/ARM9處理器,在通用嵌入式處理器市場中德高望重,至今擁有無數鐵桿粉絲。半導體業界的群英們,像NXP(philips)、TI、Atmel、OKI、ST等,都以ARM為內核,做出了各自身懷絕技的32位MCU。ARM7作為最受歡迎的32位嵌入式處理器,被載入了亮煌煌的幾頁史冊——每年超過10億片出貨量,為各行各業的嵌入式設備中都找得到它們的身影。
        CM3作為ARM7的后繼者,大刀闊斧地改革了設計架構。從而顯著地簡化了編程和調試
         的復雜度,處理能力也更加強大。除此之外,CM3還突破性地引入了很多時尚的甚至嶄新的技術,專門滿足單片機應用程序的需求。比如,服務于“使命‐關鍵”應用的不可屏蔽中斷,極度敏捷并且擁有確定性的嵌套向量中斷系統,原子性質的位操作,還有一個可選的內存保護單元。這些令人驚艷和振奮的新特性,讓老的ARM玩家們再次找到“初戀”時烈焰迸發的感覺,也使萍水相逢就有激爽觸電般的體驗!相信讀者一旦有機會用到了它,就會為它的秀外慧中而贊嘆,愛不釋手!
         
        Cortex-M3 處理器內核  vs. 基于Cortex-M3的MCU
        Cortex‐M3處理器內核是單片機的中央處理單元(CPU)。完整的基于CM3的MCU還需要很多其它組件。在芯片制造商得到CM3處理器內核的使用授權后,它們就可以把CM3內核用在自己的硅片設計中,添加存儲器,外設,I/O以及其它功能塊。不同廠家設計出的單片機會有不同的配置,包括存儲器容量、類型、外設等都各具特色。本書主講處理器內核本身。如果想要了解某個具體型號的處理器,還需查閱相關廠家提供的文檔。
        一路走來
         讓我們回頓一下ARM的進化史,你會知道為什么會有品種如此之多的ARM處理器和ARM
        架構。ARM在1990年成立,當初的名字是“Advanced RISC Machines Ltd.,”,當時它是三家公司的合資——它們分別是蘋果電腦,Acorn電腦公司,以及VLSI技術(公司)。在1991年,ARM推出了ARM6處理器家族,VLSI則是第一個吃螃蟹的人。后來,陸續有其它巨頭:包括TI, NEC, Sharp, ST等,都獲取了ARM授權,它們真正地把ARM處理器大面積地輔開,使得ARM處理器在手機,硬盤控制器,PDA,家庭娛樂系統以及其它消費電子中都大展雄才。
         現如今,ARM芯片的出貨量每年都比上一年多20億片以上。不像很多其它的半導體公司,ARM從不制造和銷售具體的處理器芯片。取而代之的,是ARM把處理器的設計授權給相關的商務合作伙伴,讓他們去根據自己的強項設計具體的芯片,這些伙伴可都是巨頭啊;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了多種多樣的的處理器、單片機以及片上系統(SoC)。這種商業模式就是所謂的“知識產權授權”。
         除了設計處理器,ARM也設計系統級IP和軟件IP。為了挺它們,ARM開發了許多配套的
         基礎開發工具、硬件以及軟件產品。使用這些工具,合作伙伴可以更加舒心地開發他們自己的產品。
         
        ARM的各種架構版本
        ARM十幾年如一日地開發新的處理器內核和系統功能塊。這些包括流行的ARM7TDMI處
         理器,還有更新的高檔產品ARM1176TZ(F)‐S處理器,后者能拿去做高檔手機。功能的不斷進化,處理水平的持續提高,年深日久造就了一系列的ARM架構。要說明的是,架構版本號和名字中的數字并不是一碼事。比如,ARM7TDMI是基于ARMv4T架構的(T表示支持“Thumb指令”); ARMv5TE架構則是伴隨著ARM9E處理器家族亮相的。 ARM9E家族成員包括ARM926E‐S和ARM946E‐S。ARMv5TE架構添加了“服務于多媒體應用增強的DSP指令”。 后來又出了ARM11,ARM11是基于ARMv6架構建成的;贏RMv6架構的處理器包括ARM1136J(F)‐S,ARM1156T2(F)‐S,以及ARM1176JZ(F)‐S。ARMv6是ARM進化史上的一個重要里程碑:從那時候起,許多突破性的新技術被引進,存儲器系統加入了很多的嶄新的特性,單指令流多數據(SIMD)指令也是從v6開始首次引入的。而最前衛的新技術,就是經過優化的Thumb‐2指令集,它專為低成本的單片機及汽車組件市場。
        ARMv6的設計中還有另一個重大的決定:雖然這個架構要能上能下,從最低端的MCU
        到最高端的“應用處理器”都通吃,但不能因此就這也會,那也會,但就是都不精。仍須定位準確,使處理器的架構能勝任每個應用領域。結果就是,要使ARMv6能夠靈活地配置和剪裁。對于成本敏感市場,要設計一個低門數的架構,讓她有極強的確定性;另一方面,在高端市場上,不管是要有豐富功能的還是要有高性能的,都要有拿得出手的好東西。
         最近的幾年,基于從ARMv6開始的新設計理念,ARM進一步擴展了它的CPU設計,成果
         就是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。
        ?  款式A: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,尤其是那些帶有實時要求的——又要快又要實時。
        ?  款式M:用于深度嵌入的,單片機風格的系統中——本書的主角。 讓我們再進距離地考察這3種款式:
        ?  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(不一定實時——譯注),比如Symbian(諾基亞智能手機用),Linux,以及微軟的Windows CE和智能手機操作系統Windows Mobile。這些應用需要勁爆的處理性能,并且需要硬件MMU實現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行環境(用于電子商務——譯注)。典型的產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。
        ?  款式R(ARMv7‐R):硬實時且高性能的處理器。標的是高端實時市場。那些高級
         的玩意,像高檔轎車的組件,大型發電機控制器,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。
        ?  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,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架構的第一次亮相,其中Cortex‐M3就是按款式M設計的。 到目前為止,Cortex‐M3也是款式M中被撫養成人的獨苗。
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