同上期Cortex-A 系列一样， Cortex-M 处理器系列也是ARM公司旗下处理器系列产品的孩子之一。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 设备进行过优化。本期小编邀你细数Cortex-M系列六大型男。
一、 Cortex-M7 处理器
ARM?Cortex?-M7处理器是节能性ARM Cortex-M系列的最新、性能最高的成员，它能帮助合作伙伴打造各种最复杂的MCU以及嵌入式的SoC。Cortex-M7的设计旨在提供一个高水平的性能，但同时保持出色的响应速度和易于使用的ARMv7-M架构。
特性：
1） 6级超标量流水线，在40LP工艺制程与频率400MHz的条件下，性能测试可达2,000Coremarks。
2） 支持64位AXI互连，可选配经过优化的指令及数据Cache，以更有效率地存取大型外存和连接高性能外设。
3） 紧密耦合内存接口，提供快速实时响应。
4） 丰富的可配置选项，可锁定各种不同的成本与性能点。
5） 通过嵌入式追踪宏单元（EmbeddedTrace Macrocell, ETM），可选配完整的指令及数据轨迹，提高系统能见度。
6） 可选安全套件及内建错误侦测功能，有助达到汽车安全级别的ASIL D及SIL 3标准，这意味着Cortex-M7是企业针对汽车。
7） 电子、工业应用、运输及医疗应用等对安全敏感市场的最佳选择。
8） ARM ConnectedCommunity上的合作伙伴提供最广泛的第三方工具、实时操作系统（RTOS）和支持所有架构的中间件。
二、 Cortex-M4
ARMCortex?-M4处理器是由ARM专门开发的最新嵌入式处理器，在M3的基础上强化了运算能力，新加了浮点、DSP、并行计算等，用以满足需要有效且易于使用的控制和信 处理功能混合的数字信 控制市场。其高效的信 处理功能与Cortex-M处理器系列的低功耗、低成本和易于使用的优点的组合，旨在满足专门面向电动机控制、汽车、电源管理、嵌入式音频和工业自动化市场的新兴类别的灵活解决方案。
特性:
Cortex-M4提供了无可比拟的功能，以将32位控制与领先的数字信 处理技术集成来满足需要很高能效级别的市场。Cortex-M4处理器采用一个扩展的单时钟周期乘法累加(MAC)单元、优化的单指令多数据（SIMD）指令、饱和运算指令和一个可选的单精度浮点单元(FPU)。这些功能以表现ARMCortex-M系列处理器特征的创新技术为基础。包括：
a) RISC处理器内核：高性能32位CPU、具有确定性的运算、低延迟3阶段管道，可达1.25DMIPS/MHz；
b) Thumb-2?指令集：16/32位指令的最佳混合、小于8位设备3倍的代码大；
c) 低功耗模式：集成的睡眠状态支持、多电源域、基于架构的软件控制；
d) 嵌套矢量中断控制器(NVIC)：低延迟、低抖动中断响应、不需要汇编编程、以纯C语言编写的中断服务例程。能完成出色的中断处理；
e) 工具和RTOS支持：广泛的第三方工具支持、Cortex微控制器软件接口标准(CMSIS)、最大限度地增加软件成果重用。
f) CoreSight调试和跟踪：JTAG或2针串行线调试(SWD)连接、支持多处理器、支持实时跟踪。此外，该处理器还提供了一个可选的内存保护单元（MPU），提供低成本的调试/追踪功能和集成的休眠状态，以增加灵活性。嵌入式开发者将得以快速设计并推出令人瞩目的终端产品，具备最多的功能以及最低的功耗和尺寸。
三、 Cortex-M3
Cortex-M3是一个32位处理器内核。内部的数据路径是32位的，寄存器是32位的，存储器接口也是32位的。CM3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。这样一来数据访问不再占用指令总线，从而提升了性能。为实现这个特性，CM3内部含有好几条总线接口，每条都为自己的应用场合优化过，并且它们可以并行工作。但是另一方面，指令总线和数据总线共享同一个存储器空间（一个统一的存储器系统）。换句话说，不是因为有两条总线，可寻址空间就变成8GB了。
特性：
1 、高性能
1) 许多指令都是单周期的——包括乘法相关指令。并且从整体性能上，Cortex-M3比得过绝大多数其它的架构。
2）指令总线和数据总线被分开，取值和访内可以并行不悖
3）Thumb-2的到来告别了状态切换的旧世代，再也不需要花时间来切换于32位ARM状态和16位Thumb状态之间了。这简化了软件开发和代码维护，使产品面市更快。
4） Thumb-2指令集为编程带来了更多的灵活性。许多数据操作现在能用更短的代码搞定，这意味着Cortex-M3的代码密度更高，也就对存储器的需求更少。
5）取指都按32位处理。同一周期最多可以取出两条指令，留下了更多的带宽给数据传输。
6） Cortex-M3的设计允许单片机高频运行（现代半导体制造技术能保证100MHz以上的速度）。即使在相同的速度下运行，CM3的每指令周期数(CPI)也更低，于是同样的MHz下可以做更多的工作；另一方面，也使同一个应用在CM3上需要更低的主频。
2、先进的中断处理功能
内建的嵌套向量中断控制器支持多达240条外部中断输入。向量化的中断功能剧烈地缩短了中断延迟，因为不再需要软件去判断中断源。中断的嵌套也是在硬件水平上实现的，不需要软件代码来实现。NVIC支持对每一路中断设置不同的优先级，使得中断管理极富弹性。最粗线条的实现也至少要支持8级优先级，而且还能动态地被修改。
3 、低功耗
Cortex-M3需要的逻辑门数少，所以先天就适合低功耗要求的应用（功率低于0.19mW/MHz）在内核水平上支持节能模式（SLEEPING和SLEEPDEEP位）。通过使用“等待中断指令（WFI）”和“等待事件指令（WFE）”，内核可以进入睡眠模式，并且以不同的方式唤醒。另外，模块的时钟是尽可能地分开供应的，所以在睡眠时可以把CM3的大多数“官能团”给停掉。
四、 Cortex-M1
ARM Cortex?-M1 处理器是第一个专为 FPGA 中的实现设计的 ARM 处理器。Cortex-M1 处理器面向所有主要 FPGA 设备并包括对领先的 FPGA 综合工具的支持，允许设计者为每个项目选择最佳实现。Cortex-M1 处理器使 OEM 能够通过在跨 FPGA、ASIC 和 ASSP 的多个项目之间合理地利用软件和工具投资来节省大量成本，此外还能够通过使用行业标准处理器实现更大的供应商独立性。
特性：
1）全部使用标准处理器架构；
2）供应商独立性 – Cortex-M1 处理器支持所有主要 FPGA 供应商；
3）软件和工具可以在 FPGA 和 ASIC/ASSP 之间重用；
4）从 FPGA 到 ASIC 的简单迁移路径；
5）受最大的体系 – ARM Connected Community 的支持；
6）易于将 Cortex-M1 处理器设计迁移到更新和最有效的 FPGA；
7）受可提供不同性能点解决方案的强大 ARM 处理器路线图的支持；
8）ARM 架构已在数十亿 ARMPowered? 设备中经过验证。
五、 Cortex-M0
Cortex-M0是Cortex-M家族中的M0系列。最大特点是低功耗的设计。Cortex-M0为32位、3级流水线RISC处理器，其核心仍为冯.诺依曼结构，是指令和数据共享同一总线的架构。作为新一代的处理器，Cortex-M0的设计进行了许多的改革与创新，如系统存储器地址映像(system address map)、改善效率并增强确定性的嵌套向量中断系统(NVIC)与不可屏蔽中断(NMI)、全新的硬件除错单元等等，都带给了使用者全新的体验和更便利、更有效率的操作。
CortexM0其核心架构为ARMv6M，其运算能力可以达到0.9 DMIPS/MHz，而与其他的16位与8位处理器相比，由于CortexM0的运算性能大幅提高，所以在同样任务的执行上CortexM0只需较低的运行速度，而大幅降低了整体的动态功耗。
特性：
1）能耗效率
CortexM0的运行效率很高（0.9DMIPS/MHz），能在较少的周期里完成一项任务。这意味着CortexM0可以在大部分的时间里处于休眠状态，消耗很少的能量，具有良好的能耗效率。同样较小的逻辑门数也降低了待机电流。而高效的中断控制器（NVIC）需要很小的中断开销。
2）代码密度
Cortex-M0基于Thumb-2的指令集，比用8位或者16位架构实现的代码还要少，因此用户可以选择具有较小Flash空间的芯片。可以降低系统功耗。
3）易于使用
Cortex-M0适用于C语言编程，并且被许多编译器支持。可以用C语言直接编程中断例程，而无需使用汇编语言。同时Cortex-M0还被多种开发工具支持。包括很多开源的嵌入式操作系统同样支持Cortex-M0。
六、 Cortex-M0+
Cortex-M0+基于32位ARMv6内核架构，支持Thumb/Thumb-2子集ISA，单核心，采用低成本的90nm LP工艺制造，核心面积区区0.04平方毫米，每MHz单位频率消耗的电流、功耗分别仅有9μA、11μW，是当今任何8/16位微处理器的大约三分之一，而性能上又比它们高出许多(1.77CoreMark/MHz、0.93DMIPS/MHz)，这也是古老的8/16位系统升级的好机会。
Cortex-M0+继续支持简单易用的C语言友好编程模式，兼容现有的Cortex-M0处理器工具和RTOS，也享受Cortex-M整个家族生态系统和软件兼容性的完整支持，可以轻松升级到更高性能的Cortex-M3/4处理器。
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