簡述Cortex-M0~M4的各個優勢

技術小白

眾所周知，ARM公司在經典處理器ARM11以后的產品改用Cortex命名，并分成A、R和M三類，旨在為各種不同的市場提供服務，正好是ARM公司英文簡寫的三個字母。Cortex系列屬于ARMv7架構，這是到2010年為止ARM公司最新的指令集架構。（2011年，ARMv8 架構在TechCon 上推出）

ARMv7架構定義了三大分工明確的系列：“A”系列面向尖端的基于虛擬內存的操作系統和用戶應用；“R”系列針對實時系統；“M”系列對微控制器。OK，我們下面要介紹的“豬腳”是Cortex系列下的Cortex-M家族處理器，看官且聽我娓娓道來。

一 Cortex-M家族發展

經過多年的發展，Cortex-M家族下已從最初的講究最低成本的Cortex-M0和追求最高能效的Cortex-M0+型號處理器，到目前講究靈活性的Cortex-M33以及有著最高性能Cortex-M7型號處理器，已繁衍出7種型號的處理器產品，且性能參數各不相同，如性能比較下圖所示。

當然，看一個處理器的優缺點，不單單只是從性能上來評價其好壞，而重要是合不合適，比如，性能好的往往功耗很大，散熱就是個問題，而功耗低的，能效高，性能卻又不給力。所以，在選取處理器時要看的是自己的產品傾向什么功能，在哪方面應用，等等，這樣根據自己的實際需要選取合適的處理器。

Cortex-M家族人數如此眾多，且性能各異，滿足了不同客戶的需求，使得ATMEL公司擁有 40 個以上的 ARM 合作伙伴，包括 NXP Semiconductors、STMicroelectronics、Texas Instruments 和 Toshiba 等領先供應商。使用標準處理器使 ARM 合作伙伴可以創建具有一致體系結構的設備，同時使它們可以專注于創建優秀的設備實現，也就是說大家的設備核心是一樣的。使用同一家公司的處理器可以使各自的設備能夠很好的兼容，使供應商不必因設備之間的兼容而擔憂，使他們專注創造出更優秀的設備。



二 為什么選擇

下面主要簡單介紹針對目前在眾視野比較流行M0，M3，M4，并講一講大家選擇它們的理由。

1為什么選擇Cortex –M0

說它是能耗最低的最小ARM處理器可謂實至名歸，因為Cortex-M0 處理器在不到 12 K 門的面積內能耗僅有 85 μW/MHz（0.085 毫瓦），這在整個ARM處理器系列中，無人能望及項背，M0 的代碼密度和能效優勢意味著它是各種應用中 8/16 位設備的自然高性價比換代產品，同時保留與功能豐富的 Cortex-M3 處理器的工具和二進制向上兼容性。

簡單，M0指令只有 56 個，這樣便可以快速掌握整個 Cortex-M0 指令集（如果需要）；但其 C 語言友好體系結構意味著這并不是必需的。可供選擇的具有完全確定性的指令和中斷計時使得計算響應時間十分容易。

M0優化的連接性，設計為支持低能耗連接，如 Bluetooth Low Energy (BLE)、IEEE 802.15 和 Z-wave，特別是在這樣的模擬設備中：這些模擬設備正在增加其數字功能，以有效地預處理和傳輸數據。



2.為什么選擇Cortex-M3

作為少有的具有高性能和低動態能耗，Cortex-M3 處理器提供領先的功效：在 90nmG基礎上為12.5DMIPS/mW。將集成的睡眠模式與可選的狀態保留功能相結合，Cortex-M3處理器確保對于同時需要低能耗和出色性能的應用不存在折衷。

全功能性讓M3處理器執行Thumb?-2 指令集以獲得最佳性能和代碼大小，包括硬件除法、單周期乘法和位字段操作。Cortex-M3 NVIC 在設計時是高度可配置的，最多可提供240 個具有單獨優先級、動態重設優先級功能和集成系統時鐘的系統中斷。



3為什么選擇Cortex-M4

ARMCortexM4處理器是由ARM專門開發的最新嵌入式處理器，在M3的基礎上強化了運算能力，新加了浮點、DSP、并行計算等，用以滿足需要有效且易于使用的控制和信號處理功能混合的數字信號控制市場。其高效的信號處理功能與Cortex-M處理器系列的低功耗、低成本和易于使用的優點的組合,很好的滿足了專門面向電動機控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業自動化市場的新興類別的靈活解決方案。

總結一下，還是前面所說的選取處理器不要單單看這款處理器的好壞，合適才是最重要的！

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