1、ARM技术概述第1章 嵌入式系统设计基础2ARM ARM 处理器处理器 q ARMARM（Advanced RISC MachinesAdvanced RISC Machines），既），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。一种技术的名字。q 19911991年年ARMARM公司成立于英国剑桥，主要公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。出售芯片设计技术的授权。第1章 嵌入式系统设计基础3ARM ARM 公司的公司的Chip lessChip less模式模式q
2、世界各大半导体生产商从世界各大半导体生产商从ARMARM公司购买其设计的公司购买其设计的ARMARM微处微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的从而形成自己的ARMARM微处理器芯片进入市场。微处理器芯片进入市场。q基于基于ARMARM技术的微处理器应用约占据了技术的微处理器应用约占据了3232位位RISCRISC微处理微处理器器7575以上的市场份额，以上的市场份额，ARMARM技术正在逐步渗入到我们生活技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。的各个方面。q我国的中兴集成电路、大唐电讯、中芯国际和上海华虹，我国的
3、中兴集成电路、大唐电讯、中芯国际和上海华虹，以及国外的一些公司如德州仪器、意法半导体、以及国外的一些公司如德州仪器、意法半导体、PhilipsPhilips、IntelIntel、SamsungSamsung等都推出了自己设计的基于等都推出了自己设计的基于ARMARM核的处理器。核的处理器。第1章 嵌入式系统设计基础41.1应用领域应用领域n社会经济的发展产生了一些新的需求，同时促进社会经济的发展产生了一些新的需求，同时促进了嵌入式技术的广泛应用，同时也促进了了嵌入式技术的广泛应用，同时也促进了ARM微微处理器及技术的发展与应用。处理器及技术的发展与应用。n中国正在成为世界制造大国，在消费电子
4、、工业中国正在成为世界制造大国，在消费电子、工业应用、军事国防、网络设备等领域都有嵌入式系应用、军事国防、网络设备等领域都有嵌入式系统的应用。统的应用。第1章 嵌入式系统设计基础5嵌入式技术刺激了许多新的应用需求嵌入式技术刺激了许多新的应用需求n嵌入式技术发展又在不断刺激新的技术产生嵌入式技术发展又在不断刺激新的技术产生 信息家电、信息家电、医疗电子病历、微小型智能武器医疗电子病历、微小型智能武器消费电子消费电子嵌入式应用嵌入式应用信息家电信息家电智能玩具智能玩具军事电子军事电子通信设备通信设备移动存贮移动存贮工控设备工控设备智能仪表智能仪表汽车电子汽车电子网络设备网络设备工业工业军事国防军事
5、国防电子商务电子商务网络网络第1章 嵌入式系统设计基础6n过去在工业过程控制、数字机床、电力系统、电过去在工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统等方面，网安全、电网设备监测、石油化工系统等方面，大部分低端型设备主要采用是位单片机。大部分低端型设备主要采用是位单片机。n随着技术发展，目前许多设备除了进行实时控制，随着技术发展，目前许多设备除了进行实时控制，还须将设备状态，传感器的信息等在显示屏上实还须将设备状态，传感器的信息等在显示屏上实时显示。时显示。工业控制工业控制第1章 嵌入式系统设计基础7嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域第1章 嵌入式系统设计基础8
6、信息家电信息家电n只有按钮、开关的电器显然已经不能满足人们的只有按钮、开关的电器显然已经不能满足人们的日常需求。日常需求。n具有用户界面，能远程控制，智能管理的电器是具有用户界面，能远程控制，智能管理的电器是未来的发展趋势，如冰箱、空调等的网络化、智未来的发展趋势，如冰箱、空调等的网络化、智能化等。能化等。第1章 嵌入式系统设计基础9嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域第1章 嵌入式系统设计基础10嵌入式系统的应用领域第1章 嵌入式系统设计基础11消费类电子消费类电子智能玩具、手持通讯的核心智能玩具、手持通讯的核心第1章 嵌入式系统设计基础12交通管理、环境监测交通管理、环境监测n交通管理
7、在车辆导航、流量控制、信息监测与汽交通管理在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，目前车服务方面，目前GPSGPS设备已经从尖端产品进入了设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭普通百姓的家庭n水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。和空气污染监测。n加油站、停车场管理加油站、停车场管理第1章 嵌入式系统设计基础13嵌入式嵌入式InternetInternet应用应用第1章 嵌入式系统设计基础14军事国防领域军事国防领域第1章 嵌入式系统设计基础1
8、5航天领域航天领域第1章 嵌入式系统设计基础16未来嵌入式系统的发展趋势未来嵌入式系统的发展趋势 联网成为必然趋势联网成为必然趋势 小尺寸、微功耗和低成本小尺寸、微功耗和低成本 提供精巧的多媒体人机界面提供精巧的多媒体人机界面“无所不在的智能无所不在的智能”（Ambient IntelligenceAmbient Intelligence，AmIAmI）第1章 嵌入式系统设计基础171.2嵌入式处理器的分类和现状嵌入式处理器的分类和现状q微控制器（微控制器（MCUMCU）q数字信号处理器（数字信号处理器（DSPDSP）q片上系统（片上系统（SOCSOC）q可编程片上系统（可编程片上系统（SOP
9、CSOPC）第1章 嵌入式系统设计基础18MCUq嵌入式微控制器的典型代表是单片机，这嵌入式微控制器的典型代表是单片机，这种位的电子器件，目前在嵌入式设备中种位的电子器件，目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。仍然有着极其广泛的应用。q单片机芯片内部集成单片机芯片内部集成ROM/EPROMROM/EPROM、RAMRAM、总总线逻辑、定时线逻辑、定时/计数器、看门狗、计数器、看门狗、I/OI/O、串串行口、脉宽调制输出、行口、脉宽调制输出、A/DA/D、D/AD/A、FlashFlash、EEPROMEEPROM等各种必要功能和外设。等各种必要功能和外设。第1章 嵌入式系统设计基础19MC
10、UMCU处理能力非常有限处理能力非常有限qMCUMCU微控制器：微控制器：总线宽度一般为总线宽度一般为4 4位、位、8 8位或位或1616位，处理速度有限，一般在几位，处理速度有限，一般在几个个MIPSMIPS(Million InstructionsMillion Instructions Per Per SecondSecond,每秒百万条指令每秒百万条指令)，进行一些复杂的应用很困难，运进行一些复杂的应用很困难，运行操作系统就更难。行操作系统就更难。第1章 嵌入式系统设计基础20MPUq嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（Micro Processor Unit)Micro Processo
11、r Unit)qMPUMPU嵌入式微处理器是由通用计算机中的嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPUCPU演变而来的，演变而来的，80386803868038780387q 与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。的特殊要求。第1章 嵌入式系统设计基础21DSPqDSPDSP处理器是专门用于信号处理方面的处理处理器是专门用于信号处理方面的处
12、理器，其在系统结构和指令算法方面进行了器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、特殊设计，在数字滤波、FFTFFT、频谱分析等频谱分析等各种仪器上各种仪器上DSPDSP获得了大规模的应用。获得了大规模的应用。qDSPDSP是运算密集处理器，一般用在快速执行是运算密集处理器，一般用在快速执行算法，做控制比较困难。为了追求高执行算法，做控制比较困难。为了追求高执行效率，不适合运行操作系统，核心代码使效率，不适合运行操作系统，核心代码使用汇编。用汇编。第1章 嵌入式系统设计基础22SOCq 2020世纪世纪9090年代中期，因使用年代中期，因使用ASICASIC实现芯实现芯片组受到启
13、发，萌生应该将完整计算机所片组受到启发，萌生应该将完整计算机所有不同的功能块一次直接集成于一颗硅片有不同的功能块一次直接集成于一颗硅片上的想法。这种芯片，初始起名叫上的想法。这种芯片，初始起名叫System System on a on a Chip(SoC)Chip(SoC)，直译的中文名是系统级，直译的中文名是系统级芯片芯片。第1章 嵌入式系统设计基础23SOCq 如何界定如何界定SoCSoC，认识并未统一。但可以归，认识并未统一。但可以归纳如下纳如下：qSoCSoC应由可设计重用的应由可设计重用的IPIP核组成，核组成，IPIP核是核是具有复杂系统功能的能够独立出售的具有复杂系统功能的能
14、够独立出售的VLSIVLSI块块；qIPIP核应采用深亚微米以上工艺技术；核应采用深亚微米以上工艺技术；qSoCSoC中可以有多个中可以有多个MPUMPU、DSPDSP、MCUMCU或其复或其复合的合的IPIP核核。第1章 嵌入式系统设计基础24SOCqSOCSOC（片上系统）是片上系统）是ICIC设计的发展趋势。采设计的发展趋势。采用用SOCSOC设计技术，可以大幅度地提高系统的设计技术，可以大幅度地提高系统的可靠性，减少系统的面积和功耗，降低系可靠性，减少系统的面积和功耗，降低系统成本，极大地提高系统的性能价格比。统成本，极大地提高系统的性能价格比。qSOCSOC芯片已经成为提高移动通信、
15、网络、信芯片已经成为提高移动通信、网络、信息家电、高速计算、多媒体应用及军用电息家电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能的核心器件。子系统性能的核心器件。第1章 嵌入式系统设计基础25SOPCq 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作片上，称作SOPCSOPC。可编程片上系统（可编程片上系统（SOPCSOPC）是一种特殊的嵌入式系统：是一种特殊的嵌入式系统：q首先它是片上系统（首先它是片上系统（SOCSOC），），即由单个芯片即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；完成整个系统的主要逻辑功能；q其次，它是可编程系统，具有灵活的设计其次，它是可编程
16、系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。软硬件在系统可编程的功能。第1章 嵌入式系统设计基础261.3ARM1.3ARM微处理器的特点微处理器的特点采用采用RISCRISC指令集指令集q 低功耗、低成本、高性能低功耗、低成本、高性能使用大量的寄存器使用大量的寄存器ARM/THUMBARM/THUMB指令支持指令支持三三/五级流水线五级流水线第1章 嵌入式系统设计基础27ARMARM微处理器的特点微处理器的特点采用采用RISCRISC体系结构体系结构q 采用采用RISCRISC架构的架构的ARMARM处理器一般具有如下
17、特点：处理器一般具有如下特点：固定长度的指令格式，指令归整、简单、固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有基本寻址方式有2 23 3种；种；使用单周期指令，便于流水线操作执行；使用单周期指令，便于流水线操作执行；大量使用寄存器，数据处理指令只对寄大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载存器进行操作，只有加载/存储指令可以访存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。问存储器，以提高指令的执行效率。第1章 嵌入式系统设计基础28ARMARM微处理器的特点微处理器的特点大量使用寄存器大量使用寄存器q ARM ARM 处理器共有处理器共有3737个寄存器，被分为若干个寄存
18、器，被分为若干个组，这些寄存器包括：个组，这些寄存器包括：3131个通用寄存器，包括程序计数器个通用寄存器，包括程序计数器（PC PC 指针），均为指针），均为3232位的寄存器；位的寄存器；6 6个状态寄存器，用以标识个状态寄存器，用以标识CPUCPU的工作的工作状态及程序的运行状态，均为状态及程序的运行状态，均为3232位。位。第1章 嵌入式系统设计基础29ARMARM微处理器的特点微处理器的特点高效的指令系统高效的指令系统q ARMARM微处理器支持两种指令集：微处理器支持两种指令集：ARMARM指令集指令集和和ThumbThumb指令集。指令集。q ARMARM指令为指令为3232位的
19、长度，位的长度，ThumbThumb指令为指令为1616位位长度。长度。ThumbThumb指令集为指令集为ARMARM指令集的功能子集，指令集的功能子集，但与等价的但与等价的ARMARM代码相比较，可节省代码相比较，可节省30304040以上的存储空间，同时具备以上的存储空间，同时具备3232位代码的所位代码的所有优点。有优点。第1章 嵌入式系统设计基础30ARMARM微处理器的特点微处理器的特点其他技术其他技术q 除此以外，除此以外，ARMARM体系结构还采用了一些特别的技体系结构还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并
20、降低功耗：并降低功耗：q 所有的所有的ARMARM指令都可根据前面的执行结果决定是指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。否被执行，从而提高指令的执行效率。q 可用加载可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。的传输效率。q 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。移位处理。q 在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。效率。第1章 嵌入式系统设计基础311.4ARM微处理器系列 q ARM7系列系列q ARM9系列系列q ARM9
21、E系列系列q ARM10E系列系列q SecurCore系列系列q Intel的的Xscaleq 其中，其中，ARM7、ARM9、ARM9E和和ARM10为为4个通个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安系列专门为安全要求较高的应用而设计。全要求较高的应用而设计。第1章 嵌入式系统设计基础32ARM7微处理器系列 q ARM7ARM7系列是低功耗的系列是低功耗的3232位位RISCRISC处理器，最适合处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。用于
22、对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7ARM7系系列有如下特点：列有如下特点：具有嵌入式具有嵌入式ICERT逻辑，调试开发方便；逻辑，调试开发方便；极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品；极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品；能够提供能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构；的三级流水线结构；兼容兼容16位的位的Thumb指令集，代码密度高；指令集，代码密度高；对操作系统的支持广泛，如对操作系统的支持广泛，如Windows CE、Linux、Palm OS等；等；指令系统与指令系统与ARM9系列、系列、ARM9E系列和系列和ARM10E系列兼容，系列兼容，便
23、于用户的产品升级换代；便于用户的产品升级换代；主频最高可达主频最高可达130M，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。复杂应用。第1章 嵌入式系统设计基础33ARM7微处理器系列q主要应用领域：工业控制、主要应用领域：工业控制、Internet设备、网络和调制解调设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体等。器设备、移动电话等多种多媒体等。qARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，其中，ARM7TMDI是目前使用最广泛的是目前使用最广泛
24、的32位嵌入式位嵌入式RISC处理器，属低端处理器，属低端ARM处处理器核。理器核。TDMI的基本含义为：的基本含义为：T：支持：支持16位压缩指令集位压缩指令集Thumb；D：支持片上：支持片上Debug；M：内嵌硬件乘法器（：内嵌硬件乘法器（Multiplier）I：嵌入式：嵌入式ICE，支持片上断点和调试点；，支持片上断点和调试点；第1章 嵌入式系统设计基础34ARM9微处理器系列 qARM9ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的表现。具有以下特点：的表现。具有以下特点：5 5级流水线，指令执行效率更高。级流水线，指令执行效率更
25、高。提供提供1.1MIPS/MHz1.1MIPS/MHz的哈佛结构。的哈佛结构。支持支持3232位位ARMARM指令集和指令集和1616位位ThumbThumb指令集。指令集。支持支持3232位的高速位的高速AMBAAMBA总线接口。总线接口。全性能的全性能的MMUMMU，支持，支持Windows CEWindows CE、LinuxLinux、Palm OSPalm OS等多种主等多种主流嵌入式操作系统。流嵌入式操作系统。MPUMPU支持实时操作系统。支持实时操作系统。支持数据支持数据CacheCache和指令和指令CacheCache。第1章 嵌入式系统设计基础35ARM9微处理器系列qA
26、RM9ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。相机和数字摄像机等。qARM9ARM9系列微处理器包含系列微处理器包含ARM920TARM920T、ARM922TARM922T和和ARM940TARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。三种类型，以适用于不同的应用场合。第1章 嵌入式系统设计基础36ARM9E微处理器系列 qARM9EARM9E系列微处理器的主要特点如下：系列微处理器的主要特点如下：支持支持DSP指令集，适合于需高速数字信号处理的场
27、合。指令集，适合于需高速数字信号处理的场合。5级流水线，指令执行效率更高。级流水线，指令执行效率更高。支持支持32位位ARM指令集和指令集和16位位Thumb指令集。指令集。支持支持32位的高速位的高速AMBA总线接口。总线接口。支持支持VFP9浮点处理协处理器。浮点处理协处理器。全性能的全性能的MMU，支持众多主流嵌入式操作系统。，支持众多主流嵌入式操作系统。支持数据支持数据Cache和指令和指令Cache，具有更高的处理能力。，具有更高的处理能力。主频最高可达主频最高可达300M。第1章 嵌入式系统设计基础37ARM9E微处理器系列qARM9EARM9E系列微处理器主要应用于下一代系列微处
28、理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域。业控制、存储设备和网络设备等领域。qARM9EARM9E系列微处理器包含系列微处理器包含ARM926EJ-SARM926EJ-S、ARM946E-SARM946E-S和和ARM966E-SARM966E-S三种类型，三种类型，以适用于不同的应用场合。以适用于不同的应用场合。第1章 嵌入式系统设计基础38ARM10E微处理器系列 qARM10EARM10E系列微处理器的主要特点如下：系列微处理器的主要特点如下：支持支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。指令集，适
29、合于需要高速数字信号处理的场合。6级流水线，指令执行效率更高。级流水线，指令执行效率更高。支持支持32位位ARM指令集和指令集和16位位Thumb指令集。指令集。支持支持32位的高速位的高速AMBA总线接口。总线接口。支持支持VFP10浮点处理协处理器。浮点处理协处理器。全性能的全性能的MMU，支持众多主流嵌入式操作系统。，支持众多主流嵌入式操作系统。支持数据支持数据Cache和指令和指令Cache，具有更高的处理能力，具有更高的处理能力主频最高可达主频最高可达400M。内嵌并行读内嵌并行读/写操作部件。写操作部件。第1章 嵌入式系统设计基础39ARM10E微处理器系列qARM10EARM10
30、E系列微处理器主要应用于下系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领备、工业控制、通信和信息系统等领域。域。qARM10EARM10E系列微处理器包含系列微处理器包含ARM1020EARM1020E、ARM1022EARM1022E和和ARM1026EJ-SARM1026EJ-S三种类型，三种类型，以适用于不同的应用场合。以适用于不同的应用场合。第1章 嵌入式系统设计基础40SecurCore微处理器系列 qSecurCoreSecurCore系列微处理器除了具有系列微处理器除了具有ARMARM体体系结构各种主要特点
31、外，还在系统安全方系结构各种主要特点外，还在系统安全方面具有如下的特点：面具有如下的特点：带有灵活的保护单元，确保操作系统带有灵活的保护单元，确保操作系统和应用数据的安全。和应用数据的安全。采用软内核技术，防止外部对其进行采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测。扫描探测。可集成用户自己的安全特性和其他协可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。处理器。第1章 嵌入式系统设计基础41SecurCore微处理器系列qSecurCoreSecurCore系列微处理器主要应用于一些系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应用系统，对安全性要求较高的应用产品及应用系统，如电子商务、电子政务
32、、电子银行业务、如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。网络和认证系统等领域。qSecurCoreSecurCore系列微处理器系列微处理器 SecurCoreSecurCore SC100 SC100、SecurCoreSecurCore SC110 SC110、SecurCoreSecurCore SC200 SC200和和SecurCoreSecurCore SC210 SC210四四种类型。种类型。第1章 嵌入式系统设计基础42StrongARM微处理器系列 qIntel StrongARMIntel StrongARM处理器是便携式通讯产品处理器是便携式通讯产品和消
33、费类电子产品的理想选择，已成功应用和消费类电子产品的理想选择，已成功应用于多家公司的掌上电脑系列产品。于多家公司的掌上电脑系列产品。qIntel StrongARMIntel StrongARM SA-1100 SA-1100处理器是采用处理器是采用ARMARM体系结构高度集成的体系结构高度集成的3232位位RISCRISC微处理器。微处理器。它融合了它融合了IntelIntel公司的设计和处理技术以及公司的设计和处理技术以及ARMARM体系结构的电源效率，采用在软件上兼体系结构的电源效率，采用在软件上兼容容ARMv4ARMv4体系结构、同时采用具有体系结构、同时采用具有IntelIntel技
34、术技术优点的体系结构。优点的体系结构。第1章 嵌入式系统设计基础43Xscale处理器 qXscaleXscale 处理器是基于处理器是基于ARMv5TEARMv5TE体系结体系结构的解决方案，是一款全性能、高性价构的解决方案，是一款全性能、高性价比、低功耗的处理器。它支持比、低功耗的处理器。它支持1616位的位的ThumbThumb指令和指令和DSPDSP指令集，已使用在数字指令集，已使用在数字移动电话、个人数字助理和网络产品等移动电话、个人数字助理和网络产品等场合。场合。qXscaleXscale 处理器是处理器是IntelIntel目前主要推广的目前主要推广的一款一款ARMARM微处理器
35、。微处理器。第1章 嵌入式系统设计基础44 ARM公司于2005年推出了Cortex-M3内核，就在当年ARM公司与其他投资商合伙成立了Luminary（流明诺瑞）公司，由该公司率先设计、生产与销售基于Cortex-M3内核的ARM芯片Stellaris（群星）系列ARM。Cortex-M3内核是ARM公司整个Cortex内核系列中的微控制器系列（M）内核，还是其它两个系列分别是应用处理器系列（A）与实时控制处理系列（R），这三个系列又分别简称为A、R、M系列，当然这三个系列的内核分别有各自不同的应用场合。nCortex-M3简介第1章 嵌入式系统设计基础45Cortex-M3内核主要是应用于
36、低成本、小管脚数和低功耗的场合，并且具有极高的运算能力和极强的中断响应能力。Cortex-M3处理器采用纯Thumb2指令的执行方式，使得这个具有32位高性能的ARM内核能够实现8位和16位的代码存储密度。ARM Cortex-M3处理器是使用最少门数的ARM CPU，核心门数只有33K，在包含了必要的外设之后的门数也只有60K，使得封装更为小型。Cortex-M3采用了ARM V7哈佛架构，具有带分支预测的3级流水线，中断延迟最大只有12个时钟周期，在末尾连锁的时候只需要6个时钟周期。同时具有1.25DMIPS/MHZ的性能和0.19mW/MHZ的功耗。第1章 嵌入式系统设计基础46 基于基
37、于 ARMv7 ARMv7 架构的架构的 Cortex-M3 Cortex-M3 处理处理器带有一个分级结构。它集成了名为器带有一个分级结构。它集成了名为 CM3CoreCM3Core 的中心处理器内核和先进的系统的中心处理器内核和先进的系统外设，外设，实现了内置的中断控制、存储器保实现了内置的中断控制、存储器保护以及系统的调试和跟踪功能护以及系统的调试和跟踪功能。这些外设。这些外设可进行高度配置，允许可进行高度配置，允许 Cortex-M3 Cortex-M3 处理器处理器处理大范围的应用并更贴近系统的需求。处理大范围的应用并更贴近系统的需求。目前目前 Cortex-M3 Cortex-M3
38、 内核和集成部件（右图中内核和集成部件（右图中所示）已进行了专门的设计，用于所示）已进行了专门的设计，用于实现最实现最小存储容量、减少管脚数目和降低功耗小存储容量、减少管脚数目和降低功耗。nCortex-M3内核结构与优势第1章 嵌入式系统设计基础47 Cortex-M3 Cortex-M3 中央内核基于中央内核基于哈佛架构哈佛架构，指令和数据，指令和数据各使用一条总线（右图中所示）。与各使用一条总线（右图中所示）。与 Cortex-M3Cortex-M3不同，不同，ARM7 ARM7 系列处理器使用冯系列处理器使用冯诺依曼（诺依曼（Von NeumannVon Neumann）架）架构，指令
39、和数据共用信号总线以及存储器。由于指令构，指令和数据共用信号总线以及存储器。由于指令和数据可以从存储器中同时读取，所以和数据可以从存储器中同时读取，所以 Cortex-M3 Cortex-M3 处理器对多个操作并行执行，加快了应用程序的执行处理器对多个操作并行执行，加快了应用程序的执行速度。速度。Cortex-M3 Cortex-M3 内核包含一个适用于传统内核包含一个适用于传统Thumb Thumb 和新和新型型 Thumb-2 Thumb-2 指令的译码器、一个支持硬件乘法和硬指令的译码器、一个支持硬件乘法和硬件除法的先进件除法的先进 ALUALU、控制逻辑和用于连接处理器其他、控制逻辑和用于连接处理器其他部件的接口。部件的接口。Cortex-M3内核：内核：第1章 嵌入式系统设计基础48 Cortex-M3Cortex-M3处理器的集成调试功能可以实现快处理器的集成调试功能可以实现快速验证，而无需使用速验证，而无需使用ICEICE元件。系统可以通过元件。系统可以通过JTAGJTAG端口直接进行调试和程序的下载。端口直接进行调试和程序的下载。此外，支持多种开发工具：此外，支持多种开发工具：其中一种解决方案如下：其中一种解决方案如下：Cortex-M3 另一大优势：另一大优势：
