簡述Cortex-M0~M4的各個(gè)優(yōu)勢

技術(shù)小白

眾所周知，ARM公司在經(jīng)典處理器ARM11以后的產(chǎn)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(wù)，正好是ARM公司英文簡寫的三個(gè)字母。Cortex系列屬于ARMv7架構(gòu)，這是到2010年為止ARM公司最新的指令集架構(gòu)。（2011年，ARMv8 架構(gòu)在TechCon 上推出）

ARMv7架構(gòu)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(nèi)存的操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用；“R”系列針對實(shí)時(shí)系統(tǒng)；“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(fā)展

經(jīng)過多年的發(fā)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(hào)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(hào)處理器，已繁衍出7種型號(hào)的處理器產(chǎn)品，且性能參數(shù)各不相同，如性能比較下圖所示。

當(dāng)然，看一個(gè)處理器的優(yōu)缺點(diǎn)，不單單只是從性能上來評價(jià)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(gè)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(shí)要看的是自己的產(chǎn)品傾向什么功能，在哪方面應(yīng)用，等等，這樣根據(jù)自己的實(shí)際需要選取合適的處理器。

Cortex-M家族人數(shù)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(gè)以上的 ARM 合作伙伴，包括 NXP Semiconductors、STMicroelectronics、Texas Instruments 和 Toshiba 等領(lǐng)先供應(yīng)商。使用標(biāo)準(zhǔn)處理器使 ARM 合作伙伴可以創(chuàng)建具有一致體系結(jié)構(gòu)的設(shè)備，同時(shí)使它們可以專注于創(chuàng)建優(yōu)秀的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，也就是說大家的設(shè)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(shè)備能夠很好的兼容，使供應(yīng)商不必因設(shè)備之間的兼容而擔(dān)憂，使他們專注創(chuàng)造出更優(yōu)秀的設(shè)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(shí)至名歸，因?yàn)镃ortex-M0 處理器在不到 12 K 門的面積內(nèi)能耗僅有 85 μW/MHz（0.085 毫瓦），這在整個(gè)ARM處理器系列中，無人能望及項(xiàng)背，M0 的代碼密度和能效優(yōu)勢意味著它是各種應(yīng)用中 8/16 位設(shè)備的自然高性價(jià)比換代產(chǎn)品，同時(shí)保留與功能豐富的 Cortex-M3 處理器的工具和二進(jìn)制向上兼容性。

簡單，M0指令只有 56 個(gè)，這樣便可以快速掌握整個(gè) Cortex-M0 指令集（如果需要）；但其 C 語言友好體系結(jié)構(gòu)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(jì)時(shí)使得計(jì)算響應(yīng)時(shí)間十分容易。

M0優(yōu)化的連接性，設(shè)計(jì)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(shè)備中：這些模擬設(shè)備正在增加其數(shù)字功能，以有效地預(yù)處理和傳輸數(shù)據(jù)。

2.為什么選擇Cortex-M3

作為少有的具有高性能和低動(dòng)態(tài)能耗，Cortex-M3 處理器提供領(lǐng)先的功效：在 90nmG基礎(chǔ)上為12.5DMIPS/mW。將集成的睡眠模式與可選的狀態(tài)保留功能相結(jié)合，Cortex-M3處理器確保對于同時(shí)需要低能耗和出色性能的應(yīng)用不存在折衷。

全功能性讓M3處理器執(zhí)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(shè)計(jì)時(shí)是高度可配置的，最多可提供240 個(gè)具有單獨(dú)優(yōu)先級、動(dòng)態(tài)重設(shè)優(yōu)先級功能和集成系統(tǒng)時(shí)鐘的系統(tǒng)中斷。
3為什么選擇Cortex-M4

ARMCortexM4處理器是由ARM專門開發(fā)的最新嵌入式處理器，在M3的基礎(chǔ)上強(qiáng)化了運(yùn)算能力，新加了浮點(diǎn)、DSP、并行計(jì)算等，用以滿足需要有效且易于使用的控制和信號(hào)處理功能混合的數(shù)字信號(hào)控制市場。其高效的信號(hào)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(yōu)點(diǎn)的組合,很好的滿足了專門面向電動(dòng)機(jī)控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動(dòng)化市場的新興類別的靈活解決方案。

總結(jié)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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