Cortex-M0 处理器简介

只看该作者 · 2023-2-27 09:19

Cortex-M0 处理器简介

ARM公司的Cortex-M0应用于各种微控制器（MCU）中，并可让研发工程师以8位的价位创造32位的的效能，并将传统的8位和16位的处理器升级到更高效、更低功耗的32位处理器。

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。

只看该作者 · 2023-2-27 09:20

技术架构
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。

Cortex—M0属于ARMv6-M架构，包括1颗专为嵌入式应用而设计的ARM核、紧耦合的可嵌套中断微控制器NVIC、可选的唤醒中断控制器WIC，对外提供了基于AMBA结构（高级微控制器总线架构）的AHB-lite总线和基于CoreSight技术的SWD或JTAG调试接口，如图所示。Cortex-M0微控制器的硬件实现包含多个可配置选项：中断数量、WIC、睡眠模式和节能措施、存储系统大小端模式、系统滴答时钟等，半导体厂商可以根据应用需要选择合理的配置。

只看该作者 · 2023-2-27 09:37

特点
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。

只看该作者 · 2023-2-27 09:37

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）。