《ARM-Cortex-M3处理器》.pdf

第 1 章 ARM 及 Cortex-M3 处理器概述 1.2 ARM Cortex-M3 处理器 Cortex-M3 处理器是一个低功耗的处理器，具有门数少, 中断延迟小, 调试容易等特 点。它是为功耗和价格敏感的应用领域而专门设计的、具有较高性能的处理器，应用范围可 从低端微控制器到复杂 SoC。 Cortex-M3 处理器使用了 ARM v7-M 体系结构，是一个可综合的、高度可配置的处理器。 它包含了一个高效的哈佛结构三级流水线，可提供 1.25DMIPS/MHz 的性能。在一个具有 32 个物理中断的标准处理器实现上（0.13um Metro @50MHz），达到了突出的 0.06mW/MHz 能效 比。 为降低器件成本，Cortex-M3 处理器采用了与系统部件紧耦合的实现方法，来缩小芯片 面积，其内核面积比现有的三级流水线内核缩小了 30%。Cortex-M3 处理器实现了 Thumb-2 指令集架构，具有很高的代码密度，可降低存储器需求，并能达到非常接近 32 位 ARM 指令 集的性能。 对于系统和软件开发，Cortex-M3 处理器具有以下优势： 。小的处理器内核、系统和存储器，可降低器件成本； 。完整的电源管理，很低的功耗； 。突出的处理器性能，可满足挑战性的应用需求； 。快速的中断处理，满足高速、临界的控制应用； 。可选的存储器保护单元（MPU），提供平台级的安全性； 。增强的系统调试功能，可加快开发进程； 。没有汇编代码要求，简化系统开发； 。宽广的适用范围：从超低成本微控制器到高性能 SoC。 Cortex-M3 处理器在高性能内核基础上，集成了多种系统外设，可以满足不同应用对成 本和性能的要求。处理器是全部可综合、高度可定制的（包括物理中断、系统调试等）， Cortex-M3 还有一个可选的细粒度的（fine-granularity）存储器保护单元（MPU）和一个 嵌入式跟踪宏单元（ETM）。 copy;2008 MXCHIP Corporation. All rights reserved.  6  021025  第 1 章 ARM 及 Cortex-M3 处理器概述 1.2.1 处理器组件 图 1-2 Cortex-M3 部件图 注意：ETM和MPU是可选组件，在某些实现中可能不存在 Cortex-M3 处理器主要包括： · 处理器内核 • 与处理器核紧密结合的嵌套向量中断控制器(NVIC)以实现低延迟的中断处理 • 存储器保护单元(MPU)，可选部件 MPU 实现存储器保护。 • 总线接口 • 调试接口 1.2.2 Cortex-M3 的层次和实现选项 处理器组件有两个层次，如图1-1所示，这是RTL设计层次。ETM 、TPIU、SW/JTAG-DP 和ROM表四个组件在Cortex-M3层的外部，因为这些组件要么是可选的，要么就是在实现 copy;2008 MXCHIP Corporation. All rights reserved.  7  021025  第 1 章 ARM 及 Cortex-M3 处理器概述 和使用时可以灵活改变的。实际的实现可能与图1-2不一样，可能的实现选项： 。TPIU TPIU是ITM、ETM(如果存在)和片外跟踪端口分析器之间传输Cortex-M3跟踪数据的桥 梁。TPIU可以设置成支持低开销调试的串行引脚跟踪，或者用于更高带宽跟踪的多引脚跟 踪。 TPIU是与CoreSight兼容的。 TPIU的实现选项有： • 如果系统中有ETM组件，那么就有TPIU格式器，否则就没有。 •