让下一代智能互联嵌入式应用开发更简化
时间:2021-08-13 00:10点击量:


本文摘要:Cortex-M处理器家族是一系列具备扩展性,兼容性,节约能源和更容易用于的处理器,目的协助开发人员符合未来智能网络嵌入式应用的必须。2010年发售的Cortex-M4是创建在Cortex-M3的基础上并重新加入了一系列专门为数字信号处理自定义的指令集拓展,并配上附加的性能平均1.25DMIPS/MHz的单精度浮点单元。自发售以来,有10家以上的半导体厂商发售了基于Cortex-M4的标准化MCU产品,以及十分普遍的基于Cortex-M4的sensorhub产品。

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Cortex-M处理器家族是一系列具备扩展性,兼容性,节约能源和更容易用于的处理器,目的协助开发人员符合未来智能网络嵌入式应用的必须。2010年发售的Cortex-M4是创建在Cortex-M3的基础上并重新加入了一系列专门为数字信号处理自定义的指令集拓展,并配上附加的性能平均1.25DMIPS/MHz的单精度浮点单元。自发售以来,有10家以上的半导体厂商发售了基于Cortex-M4的标准化MCU产品,以及十分普遍的基于Cortex-M4的sensorhub产品。

  在过去的几年里,对反对网络的嵌入式系统的功能特性和处置能力的市场需求显得更为严苛。即使是最简单的系统,也预期反对多种相连方式,图形用户界面,人机界面,语音辨识或其他大自然的交互方式。处理器必须显得更为强劲,并能获取更好的本地处置能力。

在汽车行业和工业自动化中应用于的微控制器必须反对更高的处置能力和CPU性能提高,对计算精度和短时间内处置大量数据的拒绝在很快提升。这些未来系统的拒绝还包括:以较低的成本获取更好的功能,减少连接性,更佳的代码反复利用,以及提升能效。正是侧重这样的未来市场需求,ARM和合作伙伴一起设计了当前Cortex-M家族中性能最弱的ARMCortex-M7处理器。

  近观Cortex-M7  Cortex-M7需要应付最严苛的应用环境,并解决了以前基于Cortex-M处理器的解决方案所面对的问题,性能超过了上一代Cortex-M4的两倍,约为5CoreMark/MHz。Cortex-M7是专门各种嵌入式应用,还包括微控制器,汽车控制器,工业控制系统和无线通信控制器(例如无线网络)设计的。对于那些熟知Cortex-M系列CPU的嵌入式应用开发者来说,Cortex-M7基于Cortex-M架构,从架构上相容从Cortex-M0以来的所有产品(图1)。

图1  ARMCortex-M7处理器特性  Cortex-M7包括六阶段的微克量流水线,并和凸耦合内存、高速缓存和大内存反对选项构建在一起以获取整数、浮点和DSP处置能力并确保确定性的不道德。Cortex-M7先进设备的流水线能获取相对于Cortex-M4更高的性能,容许在每个时钟周期继续执行两条指令。

  Cortex-M7研发的众多重点是相对于之前的Cortex-M系列处理器提升IPC(instructions-per-clock)效率。Cortex-M7是Cortex-M家族中第一个提升最低64KB指令和数据内存选项的处理器,高速缓存能获取对更大的存储器系统的有效地操作者(外存一般来说比处理器快很多)。此外还加到了紧耦合内存模块,构建ECC反对。

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对内存的快速访问使得高速中断处置和动态应用于处置沦为有可能。这样的构建使得工程师们可以在内部内存中继续执行大部分代码,以增加对外部存储器读写访问,从而降低功耗。

  Cortex-M7也获取了对每个内部内存单元减少ECC反对的选项,以提升系统的可靠性。对于等价解决方案,如果某个内存方位的单个比特值被毁坏,该数据可被校正和完全恢复。除了ECC,存储器系统也可以通过附加的存储器维护单元(MPU)原作8或16个区域为受保护区域以强化系统可靠性。  为了反对提升了的CPU处置能力,内存系统也从32位AXI总线改良为64位AXI总线,64位AXI比32位AXI获取了更大的比特率,并反对多个outstandingtransfer以最大化系统性能。

为了更容易构建在先前的Cortex-M设计中用于的传统外围设备,还有一个附加的较低延后AHB外设总线模块。为了容许灵活性的中断管理和较低中断延后,构建嵌套矢量中断控制器(NVIC)用1到240个中断,以及3至8位可编程优先级寄存器构建与处理器的密切构建。

此外,还有ETM反对,专门CoreSight(ARM反对全系统调试和追踪的架构)设计。  Cortex-M7包括的双精度反对可选项,更进一步不断扩大了Cortex-M家族的浮点能力。

如果FPU不存在时,还反对整数和浮点指令的所发。鉴于不存在大量基于Cortex-M7的MCU应用于,它还具备几乎的强劲的调试功能,以及附加的全指令和数据追踪反对。对早已用于了Cortex-M4处理器的设备,在应用于对性能的拒绝提升时,前述特性使得Cortex-M7沦为一种极具吸引力的解决方案。


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