CMSIS简介

只看该作者 · 2017-5-30 08:23

ARM公司于2008年11月12 日发布了ARM Cortex-M微控制器软件接口标准(CMSIS：CortexMicrocontroller

SoftwareInterface Standard)。CMSIS 是独立于供应商的Cortex-M微控制器系列硬件抽象层，为芯片厂商和中间件供应商提供了连续的、简单的微控制器软件接口，简化了软件复用，降低了Cortex-M0/M3/M4上操作系统的移植难度，并缩短了新入门的微控制器开发者的学习时间和新产品的上市时间。

根据近期的调查研究，软件开发已经被嵌入式行业公认为最主要的开发成本。图4.1.1 为近年来软件开发与硬件开发成本对比图。

因此，ARM 与Atmel、IAR、Keil、hami-naryMicro、Micrium、NXP、SEGGER和ST等诸多芯片和软件厂商合作，将所有 Cortex 芯片厂商产品的软件接口标准化，制定了CMSIS标准。此举意在降低软件开发成本，尤其针对新设备项目开发，或者将已有软件移植到其他芯片厂商提供的基于 Cortex微控制器的微控制器的情况。有了该标准，芯片厂商就能够将他们的资源专注于产品外设特性的差异化，并且消除对微控制器进行编程时需要维持的不同的、互相不兼容的标准的需求，从而达到降低开发成本的目的。

只看该作者 · 2017-5-30 08:24

如图所示，基于CMSIS 标准的软件架构主要分为以下 4层：用户应用层、操作系统及中间件接口层、CMSIS层、硬件寄存器层。其中CMSIS层起着承上启下的作用：一方面该层对硬件寄存器层进行统一实现，屏蔽了不同厂商对Cortex-M系列微控制器核内外设寄存器的不同定义；另一方面又向上层的操作系统及中间件接口层和应用层提供接口，简化了应用程序开发难度，使开发人员能够在完全透明的情况下进行应用程序开发。也正是如此，CMSIS层的实现相对复杂。

只看该作者 · 2017-5-30 08:24

CMSIS 层主要分为3部分：
1核内外设访问层(CPAL：Core Peripheral Access Layer)：由ARM负责实现。包括对寄存器地址的定义，对核寄存器、 NVIC、调试子系统的访问接口定义以及对特殊用途寄存器的访问接口(如 CONTROL和xPSR)定义。由于对特殊寄存器的访问以内联方式定义，所以 ARM 针对不同的编译器统一用__INLINE来屏蔽差异。该层定义的接口函数均是可重入的。
2中间件访问层(MWAL：Middleware Access Layer)：由arm 负责实现，但芯片厂商需要针对所生产的设备特性对该层进行更新。该层主要负责定义一些中间件访问的 API函数，例如为 TCP／IP协议栈、SD／MMC、USB 协议以及实时操作系统的访问与调试提供标准软件接口。该层在1．1 标准中尚未实现。
3设备外设访问层(DPAL：Device Peripheral Acess Layer)：由芯片厂商负责实现。该层的实现与 CPAL类似，负责对硬件寄存器地址以及外设访问接口进行定义。该层可调用 CPAL 层提供的接口函数，同时根据设备特性对异常向量表进行扩展，以处理相应外设的中断请求。
对一个 Cortex-M 微控制系统而言，CMSIS 通过以上三个部分实现了：
 定义了访问外设寄存器和异常向量的通用方法；
 定义了核内外设的寄存器名称和核异常向量的名称；
 为 RTOS 核定义了与设备独立的接口，包括 Debug 通道。
这样芯片厂商就能专注于对其产品的外设特性进行差异化，并且消除他们对微控制器进行编程时需要维持的不同的、互相不兼容的标准需求，以达到低成本开发的目的。

只看该作者 · 2017-5-30 08:25

CMSIS 文件的规范
 基本规范
 CMSIS 的 C 代码遵照 MISRA 2004 规则。
 使用标准 ANSI C 头文件<stdint.h>中定义的标准数据类型。
 由#define 定义的包含表达式的常数必须用括号括起来。
 变量和参数必须有完全的数据类型。
 CPAL 层的函数必须是可重入的。
 CPAL 层的函数不能有阻塞代码，也就是说等待、查询等循环必须在其他的软件层中。
 定义每个异常/中断的：
 每个异常处理函数的后缀是_Handler，每个中断处理器函数的后缀是_IRQHandler。
 默认的异常中断处理器函数（弱定义）包含一个无限循环。
 用#define 将中断号定义为后缀为_IRQn 的名称。
 推荐规范
 定义通用寄存器、外设寄存器和 CPU 指令名称时使用大写。
 定义外设访问函数、中断函数名称时首字母大写。
 对于某个外设相应的函数，一般用该外设名称作为其前缀。
 按照 Doxygen 规范撰写函数的注释，注释使用 C90 风格(/* 注释 */) 或者 C++风格(// 注释)，函数的注释应包含以下内容：
 一行函数简介。
 参数的详细解释。
 返回值的详细解释。
 函数功能的详细描述。

只看该作者 · 2017-5-30 08:26

Ø 文件结构

CMSIS 的文件结构如图所示(以NuMiroM451为例)。其中 stdint．h 包括对8位、16位、32 位等类型指示符的定义，主要用来屏蔽不同编译器之前的差异。core_cm4．h中包括Cortex-M4核的全局变量声明和定义，并定义一些静态功能函数。M451Series.h定义了与特定芯片厂商相关的寄存器以及各中断异常号，并可定制Cortex-M4核中的特殊设备，如MCU、中断优先级位数以及寄存器定义。虽然 CMSIS提供的文件很多，但在应用程序中只需包含．h。