《Cortex-M0权威指南》之Cortex-M0技术综述

《Cortex-M0权威指南》之Cortex-M0技术综述

转载请注明来源：cuixiaolei的技术博客

Cortex-M0 处理器简介

　　1. Cortex-M0 处理器基于冯诺依曼架构（单总线接口），使用32位精简指令集（RISC），该指令集被称为Thumb指令集。与之前相比，新的指令集增加了几条ARMv6架构的指令，并且加入了eThumb-2指令集的部分指令。Thumb-2技术扩展了Thumb的应用，允许所有的操作都可以在同一种CPU状态下执行。Thumb指令集既包括16位指令，也包括32位指令。C编译器生成的指令大部分是16位的，当16位的指令无法实现所需要的操作时，32位指令就会发挥作用。这样以来，在代码密度得到提升的同时，还避免了两套指令集之间进行切换带来的开销

　　2. Cortex-M0总共支持56个基本指令，其中某些指令可能会有多种形式。相对于Cortex-M0较小的指令集，其处理器的能力可不一般，因为Thumb是经过高度优化的指令集。从理论来说，由于读写存储是的指令是相互独立的，而且算数或逻辑操作的指令使用寄存器，Cortex-M0处理器可以被归到加载-存储（load-store）结构中。

　  3. 处理器核心包括：

• 寄存器组 包含16个32位寄存器，其中有一些特殊寄存器
• 算术逻辑单元
• 数据总线
• 控制逻辑

　　流水线根据设计可分为三种状态： 取指、译码、执行。

　　4. 嵌套向量中断控制器（NVIC）可以处理最多32个中断请求和一个不可屏蔽中断（NMI）输入。

　　5. NVIC需要比较这个在执行中断和请求中断的优先级，，然后自动执行高优先级的中断。

　　6. 如果要处理一个中断，NVIC会和处理器进行通信，通知处理器执行中断处理程序。

　　7. 唤醒中断控制器(WIC)为可选的单元，在低功耗应用中，在关闭了处理器大部分模块后，微控制器会进入待机装填，此时，WIC可以在NVIC和处理器处于休眠的情况下，执行中断屏蔽功能。当WIC检测到一个中断时，会通知电源管理部分给系统商店，让NVIC和处理器内核执行剩余的中断处理。

　　8. 关于调试子系统，当调试事件发生时，处理器内核会被置于暂停状态，这是开发人员可以检查当前处理器的状态。硬件调试工具有JTAG和SWD（串行线调试）。 

ARM Cortex-M0 处理器的特性

系统特性

• thumb指令集，具有高效和高代码密度
• 高性能，最高达到0.9DMIPS/MHz
• 内置的嵌套向量中断控制器（NVIC），中断配置和异常处理容易
• 确定的中断响应事件，中断等待事件可以被设定为固定值或最短事件（最小16个时钟周期）
• 不可屏蔽中断（NMI），对高可靠性系统非常重要
• 内置的系统节拍定时器（systick）。24位定时器，可被操作系统使用，或者用作通用定时器，架构中已经包含专用的异常类型
• 请求管理调用，具有SVC异常和PendSV异常（可挂起的管理服务），支持嵌入式os的多种操作
• 架构定义的休眠模式和进入休眠的指令，休眠特性能大大降低能量的消耗。由于进入休眠状态需要使用特定的指令，而不是使用寄存器，架构定义的休眠模式也提高了软件的可移植性。
• 异常处理可以捕获到系统中的多种错误。

应用特性

• 中断数量可配置
• 支持大端或小端存储器
• 可选择的唤醒中断控制器（WIC），处理器可以在休眠状态下掉电以降低功耗，而WIC可以在中断发生时唤醒系统