✖


Jump to content

АРМ Кортекс-М

(Перенаправлено с Cortex-M4 )
«Бит-бандинг» перенаправляется сюда. Информацию о методе программного доступа к битам прямого порта см. в разделе Bit-banging . О построении процессоров из n -битных модулей см. Побитовая нарезка .
Микросхемы микроконтроллеров ARM Cortex-M0 и Cortex-M3 от NXP и Silicon Labs ( Energy Micro )
Кристалл из микросхемы STM32F100C4T6B.
с тактовой частотой 24 МГц, ARM Cortex-M3 Микроконтроллер 16 КБ флэш-памятью , оперативной памятью 4 КБ. Производитель STMicroelectronics .

ARM Cortex-M — это группа 32-битных процессорных ядер RISC ARM, лицензированных ARM Limited . Эти ядра оптимизированы для недорогих и энергоэффективных интегральных схем, которые встроены в десятки миллиардов потребительских устройств. [1] Хотя чаще всего они являются основным компонентом микросхем микроконтроллеров , иногда они встраиваются и в другие типы микросхем. Семейство Cortex-M состоит из Cortex-M0, [2] Кортекс-М0+, [3] Кортекс-М1, [4] Кортекс-М3, [5] Кортекс-М4, [6] Кортекс-М7, [7] Кортекс-М23, [8] Кортекс-М33, [9] Кортекс-М35П, [10] Кортекс-М52, [11] Кортекс-М55, [12] Кортекс-М85. [13] Опция модуля с плавающей запятой (FPU) доступна для ядер Cortex-M4/M7/M33/M35P/M52/M55/M85, и когда они включены в состав кремния, эти ядра иногда называют «Cortex-MxF», где 'x ' - это основной вариант.

Обзор

[ редактировать ]
32-битный
Год Основной
2004 Кортекс-М3
2007 Кортекс-М1
2009 Кортекс-М0
2010 Кортекс-М4
2012 Кортекс-М0+
2014 Кортекс-М7
2016 Кортекс-М23
2016 Кортекс-М33
2018 Кортекс-М35П
2020 Кортекс-М55
2022 Кортекс-М85
2023 Кортекс-М52
См. Также: Архитектура ARM и Список ядер ARM.

Семейство ARM Cortex-M — это ядра микропроцессоров ARM, предназначенные для использования в микроконтроллерах , ASIC , ASSP , FPGA и SoC . Ядра Cortex-M обычно используются в качестве выделенных микросхем микроконтроллеров, но также «спрятаны» внутри чипов SoC в качестве контроллеров управления питанием, контроллеров ввода-вывода, системных контроллеров, контроллеров сенсорного экрана, контроллеров интеллектуальных батарей и контроллеров датчиков.

Основное отличие от ядер Cortex-A заключается в том, что ядра Cortex-M не имеют модуля управления памятью (MMU) для виртуальной памяти , который считается необходимым для «полноценных» операционных систем . Вместо этого программы Cortex-M работают на «голом железе» или в одной из многих операционных систем реального времени , которые поддерживают Cortex-M .

Хотя в прошлом 8-битные микроконтроллеры были очень популярны, Cortex-M постепенно отвоевывает рынок 8-битных процессоров, поскольку цены на младшие чипы Cortex-M снижаются. Cortex-M стали популярной заменой 8-битных чипов в приложениях, использующих 32-битные математические операции, и заменили старые устаревшие ядра ARM, такие как ARM7 и ARM9 .

Лицензия

[ редактировать ]

ARM Limited не производит и не продает процессорные устройства на основе собственных разработок, а лицензирует архитектуру процессора заинтересованным сторонам. Arm предлагает различные условия лицензирования, различающиеся по стоимости и результатам. Всем лицензиатам Arm предоставляет интегрируемое аппаратное описание ядра ARM, а также полный набор инструментов для разработки программного обеспечения и право продавать готовые микросхемы, содержащие процессор ARM.

Настройка кремния

[ редактировать ]

процессора ARM Производители интегрированных устройств (IDM) получают IP-адрес как синтезируемый RTL (записанный на Verilog ). В этой форме они имеют возможность выполнять оптимизацию и расширение на архитектурном уровне. Это позволяет производителю достигать целей индивидуального проектирования, таких как более высокая тактовая частота, очень низкое энергопотребление, расширения набора команд (включая операции с плавающей запятой), оптимизация размера, поддержка отладки и т. д. Чтобы определить, какие компоненты были включены в конкретный ARM Чип ЦП, обратитесь к техническому описанию производителя и соответствующей документации.

Вот некоторые варианты кремния для ядер Cortex-M:

  • Таймер SysTick: 24-битный системный таймер, расширяющий функциональные возможности как процессора, так и вложенного векторного контроллера прерываний (NVIC). Если он присутствует, он также обеспечивает дополнительное прерывание SysTick с настраиваемым приоритетом. [14] [15] [16] Хотя таймер SysTick не является обязательным для M0/M0+/M1/M23, микроконтроллер Cortex-M без него встречается крайне редко. Если микроконтроллер Cortex-M33/M35P/M52/M55/M85 имеет опцию расширения безопасности, то он опционально может иметь два SysTicks (один защищенный, один незащищенный).
  • Бит-диапазон: отображает полное слово памяти на один бит в области бит-диапазона. Например, запись в слово-псевдоним установит или очистит соответствующий бит в области битового диапазона. Это позволяет напрямую получить доступ к каждому отдельному биту в битовой области по адресу, выровненному по слову. В частности, отдельные биты можно устанавливать, очищать или переключать в C/C++ без выполнения последовательности инструкций чтения-изменения-записи. [14] [15] [16] Хотя битовый диапазон не является обязательным, микроконтроллеры Cortex-M3 и Cortex-M4 без него встречаются реже. Некоторые микроконтроллеры Cortex-M0 и Cortex-M0+ имеют битовый диапазон.
  • Модуль защиты памяти (MPU): обеспечивает поддержку защиты областей памяти посредством соблюдения правил привилегий и доступа. Он поддерживает до шестнадцати различных регионов, каждый из которых можно разделить на субрегионы одинакового размера. [14] [15] [16]
  • Плотно связанная память (TCM): с низкой задержкой ( состояние нулевого ожидания ) SRAM , которую можно использовать для хранения стека вызовов , структур управления RTOS, структур данных прерываний, кода обработчика прерываний и кода, критического по скорости. Помимо кэша ЦП , TCM является самой быстрой памятью в микроконтроллере ARM Cortex-M. Поскольку TCM не кэшируется и не доступен с той же скоростью, что и процессор и кеш, его концептуально можно описать как «адресуемый кеш». Существуют ITCM (TCM инструкций) и DTCM (TCM данных), позволяющие процессору гарвардской архитектуры считывать данные из обоих одновременно. DTCM не может содержать никаких инструкций, но ITCM может содержать данные. Поскольку TCM тесно связан с ядром процессора, механизмы DMA могут не иметь доступа к TCM в некоторых реализациях.
Дополнительные компоненты ARM Cortex-M
ARM-ядро Кора головного мозга
М0 [17] 		Кора головного мозга
М0+ [18] 		Кора головного мозга
М1 [19] 		Кора головного мозга
M3 [20] 		Кора головного мозга
М4 [21] 		Кора головного мозга
М7 [22] 		Кора головного мозга
М23 [23] 		Кора головного мозга
М33 [24] 		Кора головного мозга
М35П [10] 		Кора головного мозга
М52 [25] 		Кора головного мозга
М55 [26] 		Кора головного мозга
М85 [27]
24-битный таймер SysTick Необязательный
(0,1) 		Необязательный
(0, 1) 		Необязательный
(0,1) 		Да
(1) 		Да
(1) 		Да
(1) 		Необязательный
(0, 1, 2) 		Да
(1, 2) 		Да
(1, 2) 		Да
(1, 2) 		Да
(1, 2) 		Да
(1, 2)
Однотактный порт ввода-вывода Нет Необязательный Нет Нет Нет Нет Необязательный Нет Нет Нет Нет Нет
Бит-диапазонная память Нет [28] Нет [28] Нет* Необязательный Необязательный Необязательный Нет Нет Нет Нет Нет Нет
Защита памяти
Блок ( МПУ ) 		Нет Необязательный
(0, 8) 		Нет Необязательный
(0,8) 		Необязательный
(0, 8) 		Необязательный
(0, 8, 16) 		Необязательный
(0, 4, 8, 12, 16) 		Необязательный
(0, 4, 8, 12, 16) 		Необязательный
(до 16)* 		Необязательный
(0, 4, 8, 12, 16) 		Необязательный
(0, 4, 8, 12, 16) 		Необязательный
(0, 4, 8, 12, 16)
безопасности Атрибуция
Юнайтед (Орегон) и
Пределы стека 		Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный
(0, 4, 8) 		Необязательный
(0, 4, 8) 		Необязательный
(до 8)* 		Необязательный
(0, 4, 8) 		Необязательный
(0, 4, 8) 		Необязательный
(0, 4, 8)
Кэш инструкций Нет [29] Нет [29] Нет [29] Нет [29] Нет [29] Необязательный
(до 64 КБ) 		Нет Нет Необязательный
(до 16 КБ) 		Необязательный
(до 64 КБ) 		Необязательный
(до 64 КБ) 		Необязательный
(до 64 КБ)
Кэш данных Нет [29] Нет [29] Нет [29] Нет [29] Нет [29] Необязательный
(до 64 КБ) 		Нет Нет Нет Необязательный
(до 64 КБ) 		Необязательный
(до 64 КБ) 		Необязательный
(до 64 КБ)
Инструкция ТСМ
(ITCM) Память 		Нет Нет Необязательный
(до 1 МБ) 		Нет Нет Необязательный
(до 16 МБ) 		Нет Нет Нет Необязательный
(до 16 МБ) 		Необязательный
(до 16 МБ) 		Необязательный
(до 16 МБ)
Данные ТКМ
(DTCM) Память 		Нет Нет Необязательный
(до 1 МБ) 		Нет Нет Необязательный
(до 16 МБ) 		Нет Нет Нет Необязательный
(до 16 МБ) 		Необязательный
(до 16 МБ) 		Необязательный
(до 16 МБ)
ECC для TCM
и кэш 		Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный
векторной таблицы Смещение
Зарегистрироваться (ВТОР) 		Нет Необязательный
(0,1) 		Необязательный
(0,1) 		Необязательный
(0,1) 		Необязательный
(0,1) 		Необязательный
(0,1) 		Необязательный
(0,1,2) 		Да
(1,2) 		Да
(1,2) 		Да
(1,2) 		Да
(1,2) 		Да
(1,2)
  • Примечание. Большинство чипов Cortex-M3 и M4 имеют битовый диапазон и MPU. Опцию битового диапазона можно добавить к M0/M0+ с помощью комплекта проектирования системы Cortex-M. [28]
  • Примечание. Программное обеспечение должно проверять наличие каждой функции, прежде чем пытаться ее использовать. [16]
  • Примечание. О Cortex-M35P доступна ограниченная общедоступная информация до тех пор, пока не его техническое справочное руководство . будет выпущено

Дополнительные опции кремния: [14] [15]

  • Порядок данных: прямой или обратный порядок байтов. В отличие от устаревших ядер ARM, Cortex-M является одним из этих вариантов, постоянно закрепленным в кремнии.
  • Прерывания: от 1 до 32 (M0/M0+/M1), от 1 до 240 (M3/M4/M7/M23), от 1 до 480 (M33/M35P/M52/M55/M85).
  • Контроллер прерываний пробуждения: опционально.
  • Регистр смещения таблицы векторов: опционально. (недоступно для M0).
  • Ширина выборки инструкций: только 16-битная или преимущественно 32-битная.
  • Поддержка пользователей/привилегий: необязательно.
  • Сбросить все регистры: Необязательно.
  • Однотактный порт ввода-вывода: опционально. (М0+/М23).
  • Порт доступа к отладке (DAP): нет, SWD , JTAG и SWD. (опционально для всех ядер Cortex-M)
  • Прекращение поддержки отладки: необязательно.
  • Количество компараторов точек наблюдения: от 0 до 2 (M0/M0+/M1), от 0 до 4 (M3/M4/M7/M23/M33/M35P/M52/M55/M85).
  • Количество компараторов точек останова: от 0 до 4 (M0/M0+/M1/M23), от 0 до 8 (M3/M4/M7/M33/M35P/M52/M55/M85).

Наборы инструкций

[ редактировать ]
См. Также: Архитектура ARM § Набор инструкций.

Cortex-M0/M0+/M1 реализует архитектуру ARMv6-M , [14] Cortex-M3 реализует архитектуру ARMv7-M , [15] Cortex-M4/Cortex-M7 реализует архитектуру ARMv7E-M , [15] Cortex-M23/M33/M35P реализуют архитектуру ARMv8-M , [30] а Cortex-M52/M55/M85 реализует архитектуру ARMv8.1-M . [30] Архитектуры совместимы с двоичными инструкциями снизу вверх от ARMv6-M до ARMv7-M и до ARMv7E-M. Двоичные инструкции, доступные для Cortex-M0/Cortex-M0+/Cortex-M1, могут выполняться без изменений на Cortex-M3/Cortex-M4/Cortex-M7. Двоичные инструкции, доступные для Cortex-M3, могут выполняться без изменений на Cortex-M4/Cortex-M7/Cortex-M33/Cortex-M35P. [14] [15] В архитектурах Cortex-M поддерживаются только наборы инструкций Thumb-1 и Thumb-2; устаревший набор 32-битных инструкций ARM не поддерживается.

Все ядра Cortex-M реализуют общий поднабор инструкций, который состоит из большей части Thumb-1, некоторых Thumb-2, включая умножение 32-битного результата. Cortex-M0/Cortex-M0+/Cortex-M1/Cortex-M23 были разработаны для создания самой маленькой кремниевой матрицы, имеющей наименьшее количество инструкций в семействе Cortex-M.

Cortex-M0/M0+/M1 включает инструкции Thumb-1, за исключением новых инструкций (CBZ, CBNZ, IT), которые были добавлены в архитектуре ARMv7-M. Cortex-M0/M0+/M1 включает в себя небольшое подмножество инструкций Thumb-2 (BL, DMB, DSB, ISB, MRS, MSR). [14] Cortex-M3/M4/M7/M33/M35P имеют все базовые инструкции Thumb-1 и Thumb-2. Cortex-M3 добавляет три инструкции Thumb-1, все инструкции Thumb-2, аппаратное целочисленное деление и инструкции по арифметике насыщения . Cortex-M4 добавляет инструкции DSP одинарной точности и дополнительный модуль с плавающей запятой (VFPv4-SP). Cortex-M7 добавляет дополнительный FPU двойной точности (VFPv5). [22] [15] Cortex-M23/M33/M35P/M52/M55/M85 добавляет инструкции TrustZone .

Варианты инструкций ARM Cortex-M
Ядро руки Кора головного мозга
М0 [17] 		Кора головного мозга
М0+ [18] 		Кора головного мозга
М1 [19] 		Кора головного мозга
M3 [20] 		Кора головного мозга
М4 [21] 		Кора головного мозга
М7 [22] 		Кора головного мозга
М23 [23] 		Кора головного мозга
М33 [24] 		Кора головного мозга
М35П 		Кора головного мозга
М52 [25] 		Кора головного мозга
М55 [26] 		Кора головного мозга
М85 [27]
ARM-архитектура АРМв6-М
[14] 		АРМв6-М
[14] 		АРМв6-М
[14] 		АРМв7-М
[15] 		ARMv7E-M
[15] 		ARMv7E-M
[15] 		АРМв8-М
Базовый уровень [30] 		АРМв8-М
Основная линия [30] 		АРМв8-М
Основная линия [30] 		Армв8.1-М
Основная линия [30] 		Армв8.1-М
Основная линия [30] 		Армв8.1-М
Основная линия [30]
Компьютерная архитектура От
Нойманн 		От
Нойманн 		От
Нойманн 		Гарвард Гарвард Гарвард От
Нойманн 		Гарвард Гарвард Гарвард Гарвард Гарвард
Конвейер инструкций 3 этапа 2 этапа 3 этапа 3 этапа 3 этапа 6 этапов 2 этапа 3 этапа 3 этапа 4 этапа 4-5 этапов 7 этапов
Задержка прерывания
(нулевая память состояния ожидания ) 		16 циклов 15 циклов 23 для НМИ,
26 для прерывания 		12 циклов 12 циклов 12 циклов,
14 худших
случай 		15 циклов,
24 безопасных
к NS IRQ 		12 циклов,
21 безопасный
к NS IRQ 		подлежит уточнению подлежит уточнению подлежит уточнению подлежит уточнению
для большого пальца 1 Инструкции Большинство Большинство Большинство Весь Весь Весь Большинство Весь Весь Весь Весь Весь
для большого пальца-2 Инструкции Некоторый Некоторый Некоторый Весь Весь Весь Некоторый Весь Весь Весь Весь Весь
Умножение инструкций
32×32 = 32-битный результат 		Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Умножение инструкций
32×32 = 64-битный результат 		Нет Нет Нет Да Да Да Нет Да Да Да Да Да
Разделить инструкции
32/32 = 32-битное частное 		Нет Нет Нет Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Насыщенные математические инструкции Нет Нет Нет Некоторый Да Да Нет Да Да Да Да Да
DSP Инструкции Нет Нет Нет Нет Да Да Нет Необязательный Необязательный Да Да Да
Полуточность (HP)
с плавающей запятой инструкции 		Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный
Одинарная точность (SP)
инструкции с плавающей запятой 		Нет Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Нет Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный
Двойная точность (DP)
инструкции с плавающей запятой 		Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный
Гелиевые векторные инструкции Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный
TrustZone Инструкции по безопасности Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный Да
сопроцессора Инструкции Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный
Пользовательские инструкции ARM (ACI) Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Нет Необязательный Необязательный Необязательный
Аутентификация указателя и цель ветвления
Инструкции по идентификации (PACBTI) 		Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Нет Необязательный
  • Примечание. Подсчет циклов задержки прерывания предполагает: 1) стек находится в ОЗУ с нулевым ожиданием, 2) другая функция прерывания, которая в данный момент не выполняется, 3) опция расширения безопасности не существует, поскольку она добавляет дополнительные циклы. Ядра Cortex-M с компьютерной архитектурой Гарварда имеют меньшую задержку прерывания, чем ядра Cortex-M с компьютерной архитектурой фон Неймана.
  • Примечание. Серия Cortex-M включает три новые 16-битные инструкции Thumb-1 для спящего режима: SEV, WFE, WFI.
  • Примечание. Cortex-M0/M0+/M1 не содержит 16-битных инструкций Thumb-1 : CBZ, CBNZ, IT. [14] [15]
  • Примечание. Cortex-M0/M0+/M1 включает только следующие 32-битные инструкции Thumb-2 : BL, DMB, DSB, ISB, MRS, MSR. [14] [15]
  • Примечание. Cortex-M0/M0+/M1/M23 имеет только 32-битные инструкции умножения с младшим 32-битным результатом (32 бит × 32 бит = младшие 32 бита), тогда как Cortex-M3/M4/M7/ M33/M35P включает дополнительные 32-битные инструкции умножения с 64-битными результатами (32 бит × 32 бит = 64 бита). Cortex-M4/M7 (опционально M33/M35P) включает инструкции DSP для (16 бит × 16 бит = 32 бита), (32 бит × 16 бит = верхние 32 бита), (32 бит × 32 бит = верхние 32 бита) умножения. [14] [15]
  • Примечание. Количество циклов выполнения команд умножения и деления различается в зависимости от конструкции ядра ARM Cortex-M. Некоторые ядра имеют кремниевую опцию для выбора высокой скорости или небольшого размера (медленной скорости), поэтому ядра имеют возможность использовать меньшее количество кремния с недостатком более высокого количества циклов. Прерывание, возникающее во время выполнения инструкции деления или медленно итеративной инструкции умножения, заставит процессор отказаться от выполнения инструкции, а затем перезапустить ее после возврата прерывания.
    • Инструкции умножения «32-битный результат» — Cortex-M0/M0+/M23 — вариант кремния с 1 или 32 тактами, Cortex-M1 — вариант кремния с 3 или 33 тактами, Cortex-M3/M4/M7/M33/M35P — 1 такт.
    • Инструкции умножения «64-битный результат» — Cortex-M3 — 3–5 тактов (в зависимости от значений), Cortex-M4/M7/M33/M35P — 1 такт.
    • Инструкции разделения — Cortex-M3/M4 — 2–12 тактов (в зависимости от значений), Cortex-M7 — 3–20 тактов (в зависимости от значений), Cortex-M23 — 17 или 34 такта, Cortex-M33 — 2–11 циклов (в зависимости от значений), Cortex-M35P подлежит уточнению.
  • Примечание. Некоторые ядра Cortex-M имеют варианты кремния для различных типов блоков с плавающей запятой ( FPU ). Cortex-M55/M85 имеет опцию половинной точности ( HP ), Cortex-M4/M7/M33/M35P/M52/M55/M85 имеет опцию одинарной точности ( SP ), Cortex-M7/M52 /M55/M85 имеет опцию двойной точности ( DP ). Когда включен FPU, ядро ​​иногда называют «Cortex-MxF», где «x» — это вариант ядра, например Cortex- F. M4 [14] [15]
Группы инструкций ARM Cortex-M
Группа Инстр
биты 		Инструкции Кора головного мозга
М0, М0+, М1 		Кора головного мозга
M3 		Кора головного мозга
М4 		Кора головного мозга
М7 		Кора головного мозга
М23 		Кора головного мозга
М33 		Кора головного мозга
М35П 		Кора головного мозга
М52 		Кора головного мозга
М55 		Кора головного мозга
М85
Большой палец-1 16 ADC, ADD, ADR, AND, ASR, B, BIC, BKPT, BLX, BX, CMN, CMP, CPS, EOR, LDM, LDR, LDRB, LDRH, LDRSB, LDRSH, LSL, LSR, MOV, MUL, MVN, NOP, ORR, POP, PUSH, REV, REV16, REVSH, ROR, RSB, SBC, SEV, STM, STR, STRB, STRH, SUB, SVC, SXTB, SXTH, TST, UXTB, UXTH, WFE, WFI, YIELD Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Большой палец-1 16 КБНЗ, КБЗ Нет Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Большой палец-1 16 ЭТО Нет Да Да Да Нет Да Да Да Да Да
Большой палец-2 32 БЛ, ДМБ, ДСБ, ИСБ, МРС, МСР Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Большой палец-2 32 SDIV, UDIV, MOVT, MOVW, BW, LDREX, LDREXB, LDREXH, STREX, STREXB, STREXH Нет Да Да Да Да Да Да Да Да Да
Большой палец-2 32 ADC, ADD, ADR, AND, ASR, B, BFC, BFI, BIC, CDP, CLREX, CLZ , CMN, CMP, DBG, EOR, LDC, LDM, LDR, LDRB, LDRBT, LDRD, LDRH, LDRHT, LDRSB, LDRSBT, LDRSH, LDRSHT, LDRT, LSL, LSR, MCR, MCRR, MLA, MLS, MRC, MRRC, MUL, MVN, NOP, ORN, ORR, PLD, PLDW, PLI, POP, PUSH, RBIT, REV, REV16, REVSH, ROR, RRX, RSB, SBC, SBFX, SEV, SMLAL, SMULL, SSAT, STC, STM, STR, STRB, STRBT, STRD, STRH, STRHT, STRT, SUB, SXTB, SXTH, TBB, TBH, TEQ, TST, UBFX, UMLAL, UMULL, USAT, UXTB, UXTH, WFE, WFI, ДОХОДНОСТЬ Нет Да Да Да Нет Да Да Да Да Да
ЦСП 32 PKH, QADD, QADD16, QADD8, QASX, QDADD, QDSUB, QSAX, QSUB, QSUB16, QSUB8, SADD16, SADD8, SASX, SEL, SHADD16, SHADD8, SHASX, SHSAX, SHSUB16, SHSUB8, SMLABB, SMLABT, SMLATB, SMLATT, SMLAD, SMLALBB, SMLALBT, SMLALTB, SMLALTT, SMLALD, SMLAWB, SMLAWT, SMLSD, SMLSLD, SMMLA, SMMLS, SMMUL, SMUAD, SMULBB, SMULBT, SMULTT, SMULTB, SMULWT, SMULWB, SMUSD, SSAT16, SSAX, SSUB16, SSUB8, SXTAB, SXTAB16, SXTAH, SXTB16, UADD16, UADD8, UASX, UHADD16, UHADD8, UHASX, UHSAX, UHSUB16, UHSUB8, UMAAL, UQADD16, UQADD8, UQASX, UQSAX, UQSUB16, UQSUB8, USAD8, USADA8, USAT16, УСУБ16, USUB8, UXTAB, UXTAB16, UXTAH, UXTB16 Нет Нет Да Да Нет Необязательный Необязательный Да Да Да
SP Плавающий 32 VABS, VADD, VCMP, VCMPE, VCVT, VCVTR, VDIV, VLDM, VLDR, VMLA, VMLS, VMOV, VMRS, VMSR, VMUL, VNEG, VNMLA, VNMLS, VNMUL, VPOP, VPUSH, VSQRT, VSTM, VSTR, VSUB Нет Нет Необязательный Необязательный Нет Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный
ДП с плавающей запятой 32 VCVTA, VCVTM, VCVTN, VCVTP, VMAXNM, VMINNM, VRINTA, VRINTM, VRINTN, VRINTP, VRINTR, VRINTX, VRINTZ, VSEL Нет Нет Нет Необязательный Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный
Приобретение/Выпуск 32 LDA, LDAB, LDAH, LDAEX, LDAEXB, LDAEXH, STL, STLB, STLH, STLEX, STLEXB, STLEXH Нет Нет Нет Нет Да Да Да Да Да Да
TrustZone 16 БЛКСНС, БКСНС Нет Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный Да
32 СГ, ТТ, ТТТ, ТТА, ТТАТ
Сопроцессор 16 CDP, CDP2, MCR, MCR2, MCRR, MCRR2, MRC, MRC2, MRRC, MRRC2 Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный Необязательный
МСА 32 CX1, CX1A, CX2, CX2A, CX3, CX3A, CX1D, CX1DA, CX2D, CX2DA, CX3D, CX3DA, VCX1, VCX1A, VCX2, VCX2A, VCX3, VCX3A Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Нет Необязательный Необязательный Необязательный
ПАКБТИ 32 АУТ, АУТГ, БТИ, БХАУТ, ПАК, ПАКБТИ, ПАКГ Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Необязательный Нет Необязательный
  • Примечание. MOVW — это псевдоним, обозначающий 32-битную «широкую» инструкцию MOV.
  • Примечание. BW — это безусловная ветвь на большие расстояния (по кодировке, работе и диапазону аналогична BL, за вычетом установки регистра LR).
  • Примечание. Для Cortex-M1 существуют инструкции WFE/WFI/SEV, но они выполняются как инструкция NOP.
  • Примечание. Инструкции FPU половинной точности (HP) действительны в Cortex-M52 / M55 / M85 только в том случае, если опция HP FPU существует в кристалле.
  • Примечание. Инструкции FPU одинарной точности (SP) действительны в Cortex-M4/M7/M33/M35P/M52/M55/M85 только в том случае, если опция SP FPU существует в кристалле.
  • Примечание. Инструкции FPU двойной точности (DP) действительны в Cortex-M7 / M52 / M55 / M85 только тогда, когда опция DP FPU существует в кристалле.

Устаревания

[ редактировать ]

В архитектуре ARM для серии ARM Cortex-M удалены некоторые функции старых устаревших ядер: [14] [15]

Возможности 32-битного набора инструкций ARM во многом дублируются наборами инструкций Thumb-1 и Thumb-2, но некоторые функции ARM не имеют аналогичной функции:

  • Инструкции ARM SWP и SWPB (обмен) не имеют аналогичной функции в Cortex-M.

16-битный набор команд Thumb-1 со временем развивался с тех пор, как он был впервые выпущен в устаревших ядрах ARM7T с архитектурой ARMv4T. Новые инструкции Thumb-1 добавлялись по мере выпуска каждой устаревшей архитектуры ARMv5/ARMv6/ARMv6T2. Некоторые 16-битные инструкции Thumb-1 были удалены из ядер Cortex-M:

  • Инструкция «BLX <immediate>» не существует, поскольку она использовалась для переключения с Thumb-1 на набор инструкций ARM. Инструкция «BLX <регистр>» по-прежнему доступна в Cortex-M.
  • SETEND не существует, поскольку переключение режима байтов данных на лету больше не поддерживается.
  • Инструкции сопроцессора не поддерживались на ядрах Cortex-M до тех пор, пока опция кремния не была повторно введена в «ARMv8-M Mainline» для ядер ARM Cortex-M33/M35P.
  • Инструкция SWI была переименована в SVC, хотя двоичное кодирование инструкций осталось прежним. Однако код обработчика SVC отличается от кода обработчика SWI из-за изменений в моделях исключений.

Кортекс-М0

[ редактировать ]
Кортекс-М0
Архитектура и классификация
Набор инструкций ARMv6-M ( Thumb-1 (большинство),
Большой палец-2 (некоторые))

Ядро Cortex-M0 оптимизировано для кремниевых кристаллов небольшого размера и используется в самых дешевых чипах. [2]

Ключевые особенности ядра Cortex-M0: [17]

  • Архитектура ARMv6-M [14]
  • 3-ступенчатый трубопровод
  • Наборы инструкций:
    • Большой палец-1 (большинство), отсутствует CBZ, CBNZ, IT
    • Thumb-2 (некоторые), только BL, DMB, DSB, ISB, MRS, MSR
    • Умножение 32-битного аппаратного целого числа с 32-битным результатом
  • От 1 до 32 прерываний плюс NMI

Варианты кремния:

  • Скорость аппаратного целочисленного умножения: 1 или 32 цикла.

Чипсы

[ редактировать ]
nRF51822

На ядре Cortex-M0 созданы следующие микроконтроллеры:

Следующие чипы имеют Cortex-M0 в качестве вторичного ядра:

Кортекс-М0+

[ редактировать ]
Кортекс-М0+
Архитектура и классификация
Микроархитектура АРМв6-М
Набор инструкций Большой палец-1 (большинство) ,
Большой палец-2 (некоторые)
NXP ( Freescale ) FRDM-KL25Z с KL25Z128VLK (Kinetis L) Плата

Cortex-M0+ — это оптимизированная версия Cortex-M0. Cortex-M0+ имеет полную совместимость набора команд с Cortex-M0, что позволяет использовать тот же компилятор и инструменты отладки. Конвейер Cortex-M0+ был сокращен с 3 до 2 этапов, что снижает энергопотребление и увеличивает производительность (более высокий средний IPC из-за того, что ветвления занимают на один цикл меньше). В дополнение к функциям отладки в существующем Cortex-M0, к Cortex-M0+ может быть добавлена ​​опция Micro Trace Buffer (MTB), которая обеспечивает простой буфер трассировки инструкций. Cortex-M0+ также получил функции Cortex-M3 и Cortex-M4, которые можно добавить в качестве кремниевых опций, такие как блок защиты памяти (MPU) и перемещение таблицы векторов. [18]

Ключевые особенности ядра Cortex-M0+: [18]

  • Архитектура ARMv6-M [14]
  • 2-ступенчатый конвейер (на один меньше, чем Cortex-M0)
  • Наборы инструкций: (такие же, как Cortex-M0)
    • Большой палец-1 (большинство), отсутствует CBZ, CBNZ, IT
    • Thumb-2 (некоторые), только BL, DMB, DSB, ISB, MRS, MSR
    • Умножение 32-битного аппаратного целого числа с 32-битным результатом
  • От 1 до 32 прерываний плюс NMI

Варианты кремния:

  • Скорость аппаратного целочисленного умножения: 1 или 32 цикла
  • 8-регионный блок защиты памяти (MPU) (то же, что M3 и M4)
  • Перемещение таблицы векторов (так же, как M3, M4)
  • Однотактный порт ввода-вывода (доступен в M0+/M23)
  • Микробуфер трассировки (MTB) (доступен в M0+/M23/M33/M35P)

Чипсы

[ редактировать ]

Следующие микроконтроллеры основаны на ядре Cortex-M0+:

Следующие чипы имеют Cortex-M0+ в качестве вторичного ядра:

  • Cypress PSoC 6200 (один Cortex-M4F + один Cortex-M0+)
  • ST WB (один Cortex-M4F + один Cortex-M0+)

Самые маленькие микроконтроллеры ARM относятся к типу Cortex-M0 + (по состоянию на 2014 год самым маленьким размером 1,6 на 2 мм в корпусе размером с чип является Kinetis KL03). [32]

21 июня 2018 года университета Мичиганского исследователи по симпозиуме на 2018 года СБИС Технология и Схемы с бумагой "А 0,04мм" 3 Беспроводная безбатарейная сенсорная система мощностью 16 нВт со встроенным процессором Cortex-M0+ и оптической связью для измерения температуры в клетках». Устройство составляет одну десятую размера компьютера IBM, ранее заявленного мировым рекордом по размеру, установленного несколько месяцев назад в марте 2018 года, что меньше, чем крупинка соли.

Кортекс-М1

[ редактировать ]
Кортекс-М1
Архитектура и классификация
Микроархитектура АРМв6-М
Набор инструкций Большой палец-1 (большинство) ,
Большой палец-2 (некоторые)

Cortex-M1 — это оптимизированное ядро, специально разработанное для загрузки в чипы FPGA . [4]

Ключевые особенности ядра Cortex-M1: [19]

  • Архитектура ARMv6-M [14]
  • 3-ступенчатый трубопровод .
  • Наборы инструкций:
    • Большой палец-1 (большинство), отсутствуют CBZ, CBNZ, IT.
    • Thumb-2 (некоторые), только BL, DMB, DSB, ISB, MRS, MSR.
    • Умножение 32-битного аппаратного целого числа с 32-битным результатом.
  • От 1 до 32 прерываний плюс NMI .

Варианты кремния:

  • Скорость аппаратного целочисленного умножения: 3 или 33 цикла.
  • Дополнительная тесно связанная память (TCM): от 0 до 1 МБ инструкций-TCM, от 0 до 1 МБ данных-TCM, каждая с дополнительным ECC.
  • Внешние прерывания: 0, 1, 8, 16, 32.
  • Отладка: нет, сокращенная, полная.
  • Порядок данных: с прямым порядком байтов или с прямым порядком байтов BE-8.
  • Расширение ОС: присутствует или отсутствует.

Чипсы

[ редактировать ]

Следующие производители поддерживают Cortex-M1 в качестве программных ядер своих чипов FPGA:

Кортекс-М3

[ редактировать ]
Кортекс-М3
Архитектура и классификация
Микроархитектура АРМв7-М
Набор инструкций Большой палец-1 , Большой палец-2 ,
Насыщенный (немного), Разделить
Плата Arduino Due с микроконтроллером Atmel ATSAM3X8E ( ядро ARM Cortex-M3 )
NXP LPCXpresso с LPC1343 Плата разработки

Ключевые особенности ядра Cortex-M3: [20] [35]

  • Архитектура ARMv7-M [15]
  • 3-этапный конвейер со спекуляцией ветвей .
  • Наборы инструкций:
    • Большой палец-1 (весь).
    • Большой палец-2 (целый).
    • 32-битное аппаратное целочисленное умножение с 32-битным или 64-битным результатом, со знаком или без знака, сложение или вычитание после умножения. 32-битное умножение занимает 1 цикл, но 64-битное умножение и инструкции MAC требуют дополнительных циклов.
    • 32-битное аппаратное целочисленное деление (2–12 тактов).
    • поддержка арифметики насыщения .
  • От 1 до 240 прерываний плюс NMI .
  • Задержка прерывания 12 циклов.
  • Интегрированные режимы сна.

Варианты кремния:

  • Дополнительный модуль защиты памяти (MPU): 0 или 8 регионов.

Чипсы

[ редактировать ]

На ядре Cortex-M3 созданы следующие микроконтроллеры:

Следующие чипы имеют Cortex-M3 в качестве вторичного ядра:

Следующие FPGA включают ядро ​​Cortex-M3:

Следующие производители поддерживают Cortex-M3 в качестве программных ядер своих чипов FPGA:

  • Альтера Циклон-II, Циклон-III, Стратикс-II, Стратикс-III
  • Ксилинкс Спартанец-3, Виртукс-2, Виртукс-3, Виртукс-4, Артикс-7 [37]

Кортекс-М4

[ редактировать ]
Кортекс-М4
Архитектура и классификация
Микроархитектура ARMv7E-M
Набор инструкций Большой палец-1 , Большой палец-2 ,
Насыщенный , DSP ,
Разделить, ФПУ (СП)
от Silicon Labs ( Energy Micro Плата Wonder Gecko STK ) с EFM32 WG990
TI Stellaris Launchpad с LM4F120 Плата

Концептуально Cortex-M4 представляет собой Cortex-M3 плюс инструкции DSP и дополнительный модуль с плавающей запятой (FPU). Ядро с FPU известно как Cortex-M4F.

Ключевые особенности ядра Cortex-M4: [21]

  • Архитектура ARMv7E-M [15]
  • 3-этапный конвейер со спекуляцией ветвей .
  • Наборы инструкций:
    • Большой палец-1 (весь).
    • Большой палец-2 (целый).
    • 32-битное аппаратное целочисленное умножение с 32-битным или 64-битным результатом, со знаком или без знака, сложение или вычитание после умножения. 32-битное умножение и MAC составляют 1 цикл.
    • 32-битное аппаратное целочисленное деление (2–12 тактов).
    • Поддержка арифметики насыщения .
    • Расширение DSP: 16/32-битный MAC с одним циклом , двойной 16-битный MAC с одним циклом, 8/16-битная SIMD . арифметика
  • От 1 до 240 прерываний плюс NMI .
  • Задержка прерывания 12 циклов.
  • Интегрированные режимы сна.

Варианты кремния:

  • Дополнительный модуль с плавающей запятой (FPU): соответствует только стандарту одинарной точности IEEE-754 . Оно называется расширением FPv4-SP.
  • Дополнительный блок защиты памяти (MPU): 0 или 8 регионов.

Чипсы

[ редактировать ]
nRF52833 на микробите v2
STM32F407IGH6

На ядре Cortex-M4 созданы следующие микроконтроллеры:

) созданы следующие микроконтроллеры На ядре Cortex-M4F (M4+ FPU :

Следующие чипы имеют Cortex-M4 или M4F в качестве вторичного ядра:

Кортекс-М7

[ редактировать ]
Кортекс-М7
Архитектура и классификация
Микроархитектура ARMv7E-M
Набор инструкций Большой палец-1 , Большой палец-2 ,
Насыщенный , DSP ,
Разделение, FPU (SP и DP)
(двухъядерный ARM Cortex-M7 + ARM Cortex-M4) STM32H747XIH6 Плата Arduino GIGA R1 WiFi с микроконтроллером

Cortex-M7 — это высокопроизводительное ядро, энергоэффективность которого почти вдвое выше, чем у старого Cortex-M4. [7] Он оснащен 6-ступенчатым суперскалярным конвейером с прогнозированием ветвей и дополнительным модулем с плавающей запятой, способным выполнять операции с одинарной и опционально двойной точностью . [7] [38] Шины инструкций и данных были увеличены до 64-битной ширины по сравнению с предыдущими 32-битными шинами. Если ядро ​​содержит FPU, оно называется Cortex-M7F, в противном случае — Cortex-M7.

Ключевые особенности ядра Cortex-M7: [22]

  • Архитектура ARMv7E-M.
  • 6-ступенчатый конвейер со спекуляцией ветвей . Второе по длине ядро ​​ARM Cortex-M, первое — Cortex-M85.
  • Наборы инструкций:
    • Большой палец-1 (весь).
    • Большой палец-2 (целый).
    • 32-битное аппаратное целочисленное умножение с 32-битным или 64-битным результатом, со знаком или без знака, сложение или вычитание после умножения. 32-битное умножение и MAC составляют 1 цикл.
    • 32-битное аппаратное целочисленное деление (2–12 тактов).
    • Поддержка арифметики насыщения .
    • Расширение DSP: 16/32-битный MAC с одним циклом , двойной 16-битный MAC с одним циклом, 8/16-битная SIMD . арифметика
  • От 1 до 240 прерываний плюс NMI .
  • Задержка прерывания 12 циклов.
  • Интегрированные режимы сна.

Варианты кремния:

  • Дополнительный модуль с плавающей запятой (FPU): (одинарной точности) или (одинарной и двойной точности), оба совместимы с IEEE-754-2008. Это называется расширением FPv5.
  • Дополнительный кэш ЦП : кэш инструкций от 0 до 64 КБ, кэш данных от 0 до 64 КБ, каждый с дополнительным ECC .
  • Дополнительная тесно связанная память (TCM): от 0 до 16 МБ инструкций-TCM, от 0 до 16 МБ данных-TCM, каждая с дополнительным ECC.
  • Дополнительный блок защиты памяти (MPU): 8 или 16 регионов.
  • Дополнительная встроенная макроячейка трассировки (ETM): только инструкции или инструкции и данные.
  • Дополнительный режим сохранения (с комплектом управления питанием руки) для спящих режимов.
  • Дополнительный режим с двойным резервированием пошаговый .

Чипсы

[ редактировать ]

На ядре Cortex-M7 созданы следующие микроконтроллеры:

Кортекс-М23

[ редактировать ]
Кортекс-М23
Архитектура и классификация
Микроархитектура Базовый уровень ARMv8-M
Набор инструкций Большой палец-1 (большинство) ,
Большой палец-2 (некоторые) ,
Разделить, TrustZone

Ядро Cortex-M23 было анонсировано в октябре 2016 года. [39] и основан на архитектуре ARMv8-M , анонсированной ранее в ноябре 2015 года. [40] Концептуально Cortex-M23 аналогичен Cortex-M0+ плюс инструкции целочисленного деления и функции безопасности TrustZone, а также имеет двухэтапный конвейер инструкций . [8]

Ключевые особенности ядра Cortex-M23: [23] [39]

  • Базовая архитектура ARMv8-M. [30]
  • 2-ступенчатый трубопровод. (аналог Cortex-M0+)
  • Инструкции по безопасности TrustZone .
  • 32-битное аппаратное целочисленное деление (17 или 34 цикла). (медленнее, чем деление во всех других ядрах)
  • Границы ограничения стека. (доступно только с опцией САУ)

Варианты кремния:

  • Скорость аппаратного целочисленного умножения: 1 или 32 цикла.
  • Скорость аппаратного целочисленного деления: максимум 17 или 34 цикла. В зависимости от делителя инструкция может выполняться за меньшее количество циклов.
  • Дополнительный блок защиты памяти (MPU): 0, 4, 8, 12, 16 регионов.
  • Дополнительный блок атрибуции безопасности (SAU): 0, 4, 8 регионов.
  • Однотактный порт ввода-вывода (доступен в M0+/M23).
  • Микробуфер трассировки (MTB)

Чипсы

[ редактировать ]

На ядре Cortex-M23 созданы следующие микроконтроллеры:

Кортекс-М33

[ редактировать ]
Кортекс-М33
Архитектура и классификация
Микроархитектура Основная линия ARMv8-M
Набор инструкций Большой палец-1 , Большой палец-2 ,
Насыщенный , DSP ,
Разделить, ФПУ (СП),
TrustZone , Сопроцессор

Ядро Cortex-M33 было анонсировано в октябре 2016 года. [39] и основан на архитектуре ARMv8-M , анонсированной ранее в ноябре 2015 года. [40] Концептуально Cortex-M33 похож на смесь Cortex-M4 и Cortex-M23 и также имеет трехэтапный конвейер команд . [9]

Ключевые особенности ядра Cortex-M33: [24] [39]

  • Основная архитектура ARMv8-M. [30]
  • 3-ступенчатый трубопровод.
  • Инструкции по безопасности TrustZone .
  • 32-битное аппаратное целочисленное деление (максимум 11 циклов).
  • Границы ограничения стека. (доступно только с опцией САУ)

Варианты кремния:

  • Дополнительный модуль с плавающей запятой (FPU): соответствует только одинарной точности IEEE-754 . Это называется расширением FPv5.
  • Дополнительный блок защиты памяти (MPU): 0, 4, 8, 12, 16 регионов.
  • Дополнительный блок атрибуции безопасности (SAU): 0, 4, 8 регионов.
  • Микробуфер трассировки (MTB)

Чипсы

[ редактировать ]

На ядре Cortex-M33 созданы следующие микроконтроллеры:

Следующие чипы имеют Cortex-M33 или M33F в качестве вторичного ядра:

Кортекс-М35П

[ редактировать ]
Кортекс-М35П
Архитектура и классификация
Микроархитектура Основная линия ARMv8-M
Набор инструкций Большой палец-1 , Большой палец-2 ,
Насыщенный , DSP ,
Разделить, ФПУ (СП),
TrustZone , Сопроцессор

Ядро Cortex-M35P было анонсировано в мае 2018 года и основано на архитектуре Armv8-M . Концептуально это ядро ​​Cortex-M33 с новым кэшем инструкций, а также новыми концепциями аппаратного обеспечения с защитой от несанкционированного доступа, заимствованными из семейства ARM SecurCore, а также настраиваемыми функциями четности и ECC. [10]

В настоящее время информация о Cortex-M35P ограничена, поскольку его техническое справочное руководство и общее руководство пользователя еще не выпущены.

Чипсы

[ редактировать ]

На ядре Cortex-M35P созданы следующие микроконтроллеры:

Кортекс-М52

[ редактировать ]
Кортекс-М52
Архитектура и классификация
Микроархитектура ARMv8.1-M Магистральный гелий
Набор инструкций Большой палец-1 , Большой палец-2 ,
Насыщенный , DSP ,
Разделить, ФПУ (VFPv5),
TrustZone , Сопроцессор, MVE

Ядро Cortex-M52 было анонсировано в ноябре 2023 года и основано на архитектуре Armv8.1-M . Он имеет четырехэтапный конвейер инструкций. [11]

Ключевые особенности ядра Cortex-M52 включают в себя:

  • Архитектура ARMv8.1-M Mainline/Helium. [30]
  • 4-ступенчатый трубопровод.
  • Границы ограничения стека (доступно только с опцией SAU).

Варианты кремния:

  • Гелий (векторное расширение M-профиля, MVE)
  • Числа с плавающей запятой одинарной и двойной точности.
  • Поддержка расширения цифровой обработки сигналов (DSP)
  • TrustZone Поддержка расширения безопасности
  • Поддержка безопасности и надежности (RAS)
  • Поддержка сопроцессора
  • Безопасный и незащищенный MPU с 0, 4, 8, 12 или 16 областями.
  • SAU с 0, 4 или 8 регионами
  • Кэш инструкций размером до 64 КБ.
  • Кэш данных размером до 64 КБ
  • ECC для кэшей и TCM
  • 1–480 прерываний
  • 3–8 бит приоритета исключения
  • Внутренние и внешние опции WIC, дополнительные CTI, ITM и DWT
  • Пользовательские инструкции ARM

Чипсы

[ редактировать ]
  • По состоянию на декабрь 2023 года никаких чипов анонсировано не было.

Кортекс-М55

[ редактировать ]
Кортекс-М55
Архитектура и классификация
Микроархитектура ARMv8.1-M Магистральный гелий
Набор инструкций Большой палец-1 , Большой палец-2 ,
Насыщенный , DSP ,
Разделить, ФПУ (VFPv5),
TrustZone , Сопроцессор, MVE

Ядро Cortex-M55 было анонсировано в феврале 2020 года и основано на архитектуре Armv8.1-M . Он имеет четырех- или пятиэтапный конвейер инструкций. [12]

Ключевые особенности ядра Cortex-M55 включают в себя:

  • Архитектура ARMv8.1-M Mainline/Helium. [30]
  • 4-ступенчатый трубопровод.
  • Границы ограничения стека (доступно только с опцией SAU).

Варианты кремния:

  • Гелий (векторное расширение M-профиля, MVE)
  • Числа с плавающей запятой одинарной и двойной точности.
  • Поддержка расширения цифровой обработки сигналов (DSP)
  • TrustZone Поддержка расширения безопасности
  • Поддержка безопасности и надежности (RAS)
  • Поддержка сопроцессора
  • Безопасный и незащищенный MPU с 0, 4, 8, 12 или 16 областями.
  • SAU с 0, 4 или 8 регионами
  • Кэш инструкций размером 4 КБ, 8 КБ, 16 КБ, 32 КБ, 64 КБ.
  • Кэш данных размером 4 КБ, 8 КБ, 16 КБ, 32 КБ, 64 КБ
  • ECC для кэшей и TCM
  • 1–480 прерываний
  • 3–8 бит приоритета исключения
  • Внутренние и внешние опции WIC, дополнительные CTI, ITM и DWT
  • Пользовательские инструкции ARM

Чипсы

[ редактировать ]

Кортекс-М85

[ редактировать ]
Кортекс-М85
Архитектура и классификация
Микроархитектура ARMv8.1-M Магистральный гелий
Набор инструкций Большой палец-1 , Большой палец-2 ,
Насыщенный , DSP ,
Разделить, ФПУ (VFPv5),
TrustZone , Сопроцессор, MVE

Ядро Cortex-M85 было анонсировано в апреле 2022 года и основано на архитектуре Armv8.1-M . Он имеет 7-этапный конвейер инструкций. [13]

Варианты кремния:

  • Дополнительный кэш ЦП : кэш инструкций от 0 до 64 КБ, кэш данных от 0 до 64 КБ, каждый с дополнительным ECC .
  • Дополнительная тесно связанная память (TCM): от 0 до 16 МБ инструкций-TCM, от 0 до 16 МБ данных-TCM, каждая с дополнительным ECC.
  • Дополнительный блок защиты памяти (MPU): 16 регионов. Могут иметь отдельные режимы для безопасного и незащищенного режима, если TrustZone . реализован
  • До 480 прерываний и NMI
  • 3–8 бит приоритета исключения
  • Дополнительный режим с двойным резервированием пошаговый .

Чипсы

[ редактировать ]

Инструменты разработки

[ редактировать ]
Основная статья: Список инструментов разработки ARM Cortex-M

Документация

[ редактировать ]

Документация по чипам ARM обширна. Раньше документация по 8-битным микроконтроллерам обычно помещалась в один документ, но по мере развития микроконтроллеров появилось и все необходимое для их поддержки. Пакет документации для чипов ARM обычно состоит из набора документов от производителя микросхемы, а также поставщика ядра ЦП ( ARM Limited ).

Типичное дерево документации сверху вниз:

Дерево документации (сверху вниз)
  1. Сайт производителя микросхем.
  2. Маркетинговые слайды производителя микросхем.
  3. Спецификация производителя микросхемы для конкретного физического чипа.
  4. Справочное руководство производителя микросхем, в котором описываются общие периферийные устройства и аспекты семейства физических микросхем.
  5. Основной веб-сайт ARM.
  6. Общее руководство пользователя ядра ARM.
  7. Техническое справочное руководство по ядру ARM.
  8. Справочное руководство по архитектуре ARM.

Производители микросхем имеют дополнительные документы, такие как: руководства пользователя оценочной платы, рекомендации по применению, руководства по началу работы, документы библиотеки программного обеспечения, список ошибок и многое другое. см . в разделе «Внешние ссылки» Ссылки на официальные документы Arm .

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Веб-сайт ARM Cortex-M; АРМ Лимитед.
  2. ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М0 Дом» . АРМ Лимитед .
  3. ^ «Кортекс-М0+ Дом» . АРМ Лимитед .
  4. ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М1 Дом» . АРМ Лимитед .
  5. ^ «Кортекс-М3 Дом» . АРМ Лимитед .
  6. ^ «Кортекс-М4 Дом» . АРМ Лимитед .
  7. ^ Перейти обратно: а б с «Кортекс-М7 Дом» . АРМ Лимитед .
  8. ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М23 Дом» . АРМ Лимитед .
  9. ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М33 Дом» . АРМ Лимитед .
  10. ^ Перейти обратно: а б с «Кортекс-М35П Дом» . АРМ Лимитед .
  11. ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М52 Дом» . АРМ Лимитед .
  12. ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М55 Дом» . АРМ Лимитед .
  13. ^ Перейти обратно: а б «Кортекс-М85 Дом» . АРМ Лимитед .
  14. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р «Справочное руководство по архитектуре ARMv6-M» . АРМ Лимитед .
  15. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р «Справочное руководство по архитектуре ARMv7-M» . АРМ Лимитед .
  16. ^ Перейти обратно: а б с д Разработка встроенного программного обеспечения Cortex-M3; Примечание приложения 179; АРМ Лимитед.
  17. ^ Перейти обратно: а б с «Техническое справочное руководство Cortex-M0» . АРМ Лимитед .
  18. ^ Перейти обратно: а б с д «Техническое справочное руководство Cortex-M0+» . АРМ Лимитед .
  19. ^ Перейти обратно: а б с «Техническое справочное руководство Cortex-M1» . АРМ Лимитед .
  20. ^ Перейти обратно: а б с «Техническое справочное руководство Cortex-M3» . АРМ Лимитед .
  21. ^ Перейти обратно: а б с «Техническое справочное руководство Cortex-M4» . АРМ Лимитед .
  22. ^ Перейти обратно: а б с д «Техническое справочное руководство Cortex-M7» . АРМ Лимитед .
  23. ^ Перейти обратно: а б с «Техническое справочное руководство Cortex-M23» . АРМ Лимитед .
  24. ^ Перейти обратно: а б с «Техническое справочное руководство Cortex-M33» . АРМ Лимитед .
  25. ^ Перейти обратно: а б «Техническое справочное руководство Cortex-M52» . АРМ Лимитед .
  26. ^ Перейти обратно: а б «Техническое справочное руководство Cortex-M55» . АРМ Лимитед .
  27. ^ Перейти обратно: а б «Техническое справочное руководство Cortex-M85» . АРМ Лимитед .
  28. ^ Перейти обратно: а б с «Комплект проектирования системы Cortex-M (CMSDK)» . Арм Холдингс . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
  29. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Руководство по программированию ARM Cortex-M для инструкций барьера памяти; Раздел 3.6 Требования к реализации системы; ПриложениеNote 321; АРМ Лимитед.
  30. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л «Справочное руководство по архитектуре ARMv8-M» . АРМ Лимитед .
  31. ^ 32-битные микроконтроллеры PIC и SAM; Микрочип.
  32. ^ Фингас, Джон (25 февраля 2014 г.). «Freescale делает самый маленький в мире чип контроллера ARM еще меньше» . Проверено 2 октября 2014 г.
  33. ^ GOWIN Semiconductor присоединяется к ARM DesignStart, предлагая бесплатные процессоры ARM Cortex-M1 для своих семейств продуктов FPGA.
  34. ^ Cortex-M1 DesignStart FPGA XilinxEdition; АРМ Лимитед.
  35. ^ Садасиван, Шьям. «Введение в процессор ARM Cortex-M3» (PDF) . АРМ Лимитед. Архивировано из оригинала (PDF) 26 июля 2014 г.
  36. ^ «Глубокий обзор Samsung Exynos 7420 — внутри современной 14-нм SoC» . АнандТех . Проверено 15 июня 2015 г.
  37. ^ Cortex-M3 DesignStart FPGA XilinxEdition
  38. ^ «ARM расширяет рынок микроконтроллеров высокопроизводительным процессором Cortex-M7» . АРМ Лимитед (Пресс-релиз). 24 сентября 2014 г.
  39. ^ Перейти обратно: а б с д Новые процессоры ARM Cortex-M предлагают следующий отраслевой стандарт безопасного Интернета вещей; АРМ Лимитед; 25 октября 2016 г.
  40. ^ Перейти обратно: а б Архитектура ARMv8-M упрощает безопасность встраиваемых интеллектуальных устройств; АРМ Лимитед; 10 ноября 2015 г.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Руководство дизайнера по семейству процессоров Cortex-M ; 3-е изд.; Тревор Мартин; 648 страниц; 2022 год; ISBN   978-0323854948 .
  • Полное руководство по процессорам ARM Cortex-M0 и Cortex-M0+ ; 2-е изд.; Джозеф Ю; 784 страницы; 2015 г.; ISBN   978-0128032770 .
  • Полное руководство по процессорам ARM Cortex-M3 и Cortex-M4 ; 3-е изд; Джозеф Ю; 864 страницы; 2013 г.; ISBN   978-0124080829 .
  • Полное руководство по процессорам ARM Cortex-M23 и Cortex-M33 ; 1-е изд; Джозеф Ю; 928 страниц; 2020; ISBN   978-0128207352 .
  • Микроконтроллеры с C: Cortex-M и выше ; 1-е изд; Клаус Элк; 227 страниц; 2023 год; ISBN   979-8862003437 .
  • Встраиваемые системы с микроконтроллерами ARM Cortex-M на языке ассемблера и C ; 4-е изд; Ифэн Чжу; 730 страниц; 2023 год; ISBN   978-0982692677 .
  • Сборка ARM для встраиваемых приложений ; 5-е изд; Дэниел Льюис; 379 страниц; 2019 год; ISBN   978-1092542234 .
  • Программирование на языке ассемблера: ARM Cortex-M3 ; 1-е изд; Винсент Маут; 256 страниц; 2012 г.; ISBN   978-1848213296 .
  • Цифровая обработка сигналов и приложения с использованием ARM Cortex-M4 ; 1-е изд; Дональд Рей; 320 страниц; 2015 г.; ISBN   978-1118859049 .
  • Практическая работа с ОСРВ с микроконтроллерами ; 1-е изд; Брайан Эймос; 496 страниц; 2020; ISBN   978-1838826734 .
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с ARM Cortex-M .
Официальные документы ARM Cortex-M
РУКА
основной 		Кусочек
ширина 		РУКА
веб-сайт 		ARM универсальный
руководство пользователя 		Технические характеристики ARM
справочное руководство 		ARM-архитектура
справочное руководство
Кортекс-М0 32 Связь Связь Связь АРМв6-М
Кортекс-М0+ 32 Связь Связь Связь АРМв6-М
Кортекс-М1 32 Связь Связь Связь АРМв6-М
Кортекс-М3 32 Связь Связь Связь АРМв7-М
Кортекс-М4 32 Связь Связь Связь ARMv7E-M
Кортекс-М7 32 Связь Связь Связь ARMv7E-M
Кортекс-М23 32 Связь Связь Связь АРМв8-М
Кортекс-М33 32 Связь Связь Связь АРМв8-М
Кортекс-М35П 32 Связь Н/Д Н/Д АРМв8-М
Кортекс-М52 32 Связь Н/Д Связь ARMv8.1-М
Кортекс-М55 32 Связь Связь Связь ARMv8.1-М
Кортекс-М85 32 Связь Связь Связь ARMv8.1-М
Краткие справочные карточки
  • Инструкции: Thumb-1 ( 1 ), ARM и Thumb-2 ( 2 ), векторные числа с плавающей запятой ( 3 ) Arm.com
  • Коды операций: Thumb-1 ( 1 , 2 ), ARM ( 3 , 4 ), Директивы ассемблера GNU ( 5 ).
Миграция
Другой
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ARM_Cortex-M&oldid=1238120490#Cortex-M4"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8c91931718dede30742337944b22d79c__1722570600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8c/9c/8c91931718dede30742337944b22d79c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
ARM Cortex-M - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)