最近在關(guān)注Cortex-M處理器，針對目前進(jìn)入大眾視野的M0、M3、M4做了如下簡單對比，內(nèi)容來自ARM等官網(wǎng)，這里僅僅是整理了下，看起來更直觀點(diǎn)，呵呵。

Cortex-M 系列針對成本和功耗敏感的?MCU?和終端應(yīng)用（如智能測量、人機(jī)接口設(shè)備、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家用電器、消費(fèi)性產(chǎn)品和醫(yī)療器械）的混合信號設(shè)備進(jìn)行過優(yōu)化。.

一、比較Cortex-M 處理器

Cortex-M 系列處理器都是二進(jìn)制向上兼容的，這使得軟件重用以及從一個 Cortex-M 處理器無縫發(fā)展到另一個成為可能。

M Cortex-M 技術(shù)

CMSIS

ARM?Cortex 微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn) (CMSIS)是?Cortex-M 處理器系列的與供應(yīng)商無關(guān)的硬件抽象層。?使用 CMSIS，可以為接口外設(shè)、實(shí)時操作系統(tǒng)和中間件實(shí)現(xiàn)一致且簡單的軟件接口，從而簡化軟件的重用、縮短新微控制器開發(fā)人員的學(xué)習(xí)過程，并縮短新產(chǎn)品的上市時間。

深入：嵌套矢量中斷控制器 (NVIC)

NVIC 是 Cortex-M 處理器不可或缺的部分，它為處理器提供了卓越的中斷處理能力。

Cortex-M 處理器使用一個矢量表，其中包含要為特定中斷處理程序執(zhí)行的函數(shù)的地址。接受中斷時，處理器會從該矢量表中提取地址。

為了減少門數(shù)并增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性，Cortex-M 處理器使用一個基于堆棧的異常模型。出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)會將關(guān)鍵通用寄存器推送到堆棧上。完成入棧和指令提取后，將執(zhí)行中斷服務(wù)例程或故障處理程序，然后自動還原寄存器以使中斷的程序恢復(fù)正常執(zhí)行。使用此方法，便無需編寫匯編器包裝器了（而這是對基于 C 語言的傳統(tǒng)中斷服務(wù)例程執(zhí)行堆棧操作所必需的），從而使得應(yīng)用程序的開發(fā)變得非常容易。NVIC支持中斷嵌套（入棧），從而允許通過運(yùn)用較高的優(yōu)先級來較早地為某個中斷提供服務(wù)。

在硬件中完成對中斷的響應(yīng)

Cortex-M 系列處理器的中斷響應(yīng)是從發(fā)出中斷信號到執(zhí)行中斷服務(wù)例程的周期數(shù)。它包括：?

??????檢測中斷

??????背對背或遲到中斷的最佳處理（參見下文）

??????提取矢量地址

??????將易損壞的寄存器入棧

??????跳轉(zhuǎn)到中斷處理程序

這些任務(wù)在硬件中執(zhí)行，并且包含在為 Cortex-M 處理器報出的中斷響應(yīng)周期時間中。在其他許多體系結(jié)構(gòu)中，這些任務(wù)必須在軟件的中斷處理程序中執(zhí)行，從而引起延遲并使得過程十分復(fù)雜。

NVIC 中的尾鏈

在背對背中斷的情況下，傳統(tǒng)系統(tǒng)會重復(fù)完整的狀態(tài)保存和還原周期兩次，從而導(dǎo)致更高的延遲。Cortex-M 處理器通過在 NVIC 硬件中實(shí)現(xiàn)尾鏈技術(shù)簡化了活動中斷和掛起的中斷之間的轉(zhuǎn)換。處理器狀態(tài)會在比軟件實(shí)現(xiàn)時間更少的周期內(nèi)自動保存在中斷條目上并在中斷退出時還原，從而顯著提升低 MHz 系統(tǒng)的性能。

NVIC 對遲到的較高優(yōu)先級中斷的響應(yīng)

如果在為上一個中斷執(zhí)行堆棧推送期間較高優(yōu)先級的中斷遲到，NVIC 會立即提取新的矢量地址來為掛起的中斷提供服務(wù)，如上所示。Cortex-M NVIC 對這些可能性提供具有確定性的響應(yīng)并支持遲到和搶占。

NVIC 進(jìn)行的堆棧彈出搶占

同樣，如果異常到達(dá)，NVIC 將放棄堆棧彈出并立即為新的中斷提供服務(wù)，如上所示。通過搶占并切換到第二個中斷而不完成狀態(tài)還原和保存，NVIC 以具有確定性的方式實(shí)現(xiàn)了縮短延遲。

二、為什么選擇

1、為什么選擇Cortex-M0

能耗最低的最小 ARM 處理器

Cortex-M0 的代碼密度和能效優(yōu)勢意味著它是各種應(yīng)用中 8/16 位設(shè)備的自然高性價比換代產(chǎn)品，同時保留與功能豐富的 Cortex-M3 處理器的工具和二進(jìn)制向上兼容性。

超低的能耗?

Cortex-M0 處理器在不到 12 K 門的面積內(nèi)能耗僅有 85 μW/MHz（0.085 毫瓦），所憑借的是作為低能耗技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)建超低能耗設(shè)備的主要推動者的無與倫比的 ARM 專門技術(shù)。

簡單

指令只有 56 個，這樣您便可以快速掌握整個 Cortex-M0 指令集（如果需要）；但其 C 語言友好體系結(jié)構(gòu)意味著這并不是必需的。可供選擇的具有完全確定性的指令和中斷計時使得計算響應(yīng)時間十分容易。

優(yōu)化的連接性

設(shè)計為支持低能耗連接，如 Bluetooth Low Energy (BLE)、IEEE 802.15 和 Z-wave，特別是在這樣的模擬設(shè)備中：這些模擬設(shè)備正在增加其數(shù)字功能，以有效地預(yù)處理和傳輸數(shù)據(jù)。

2、為什么選擇Cortex-M3

提供更高的性能和更豐富的功能

于 2004 年引進(jìn)、最近通過新技術(shù)進(jìn)行了更新并更新了可配置性的 Cortex-M3，是專門針對微控制器應(yīng)用開發(fā)的主流 ARM 處理器。

性能和能效?

具有高性能和低動態(tài)能耗，Cortex-M3 處理器提供領(lǐng)先的功效：在 90nmG 基礎(chǔ)上為 12.5 DMIPS/mW。將集成的睡眠模式與可選的狀態(tài)保留功能相結(jié)合，Cortex-M3處理器確保對于同時需要低能耗和出色性能的應(yīng)用不存在折衷。

全功能

該處理器執(zhí)行 Thumb?-2 指令集以獲得最佳性能和代碼大小，包括硬件除法、單周期乘法和位字段操作。Cortex-M3 NVIC 在設(shè)計時是高度可配置的，最多可提供 240 個具有單獨(dú)優(yōu)先級、動態(tài)重設(shè)優(yōu)先級功能和集成系統(tǒng)時鐘的系統(tǒng)中斷。

豐富的連接

功能和性能的組合使基于 Cortex-M3 的設(shè)備可以有效處理多個 I/O 通道和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如 USB OTG (On-The-Go)。?

3、為什么選擇Cortex-M4

-目標(biāo)用用：專門面向電動機(jī)控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動化市場的新興類別的靈活解決方案。

曾獲大獎的高能效數(shù)字信號控制

Cortex-M4 提供了無可比擬的功能，以將 32 位控制與領(lǐng)先的數(shù)字信號處理技術(shù)集成來滿足需要很高能效級別的市場。

易于使用的技術(shù)

Cortex-M4 通過一系列出色的軟件工具和??Cortex 微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn) (CMSIS)使信號處理算法開發(fā)變得十分容易。

三、規(guī)范

1、M0

ARM Cortex-M0 處理器執(zhí)行 Thumb 指令集，包括少量使用Thumb-2 技術(shù)的32 位指令。這是ARM Cortex-M3 和ARM Cortex-M4 支持的指令集的二進(jìn)制向上可兼容子集。

2、M3

內(nèi)核面積、頻率范圍和功耗取決于工藝、庫和優(yōu)化。上面引用的數(shù)字是使用通用 TSMC 工藝技術(shù)和 ARM 物理 IP 標(biāo)準(zhǔn)單元庫和 RAM 的合成核心的說明。面積數(shù)字包括 CM3Core、嵌套向量中斷控制器 (NVIC) 和總線矩陣，但不包括可選組件（包括內(nèi)存保護(hù)單元、嵌入式跟蹤宏單元、斷點(diǎn)單元、數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)單元和跟蹤端口接口單元）。

速度優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)是指為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)頻率性能而做出的庫選擇、合成流決策和折衷。面積優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)是指為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)面積密度而做出的庫選擇、合成流決策和折衷。

3、M4

內(nèi)核面積、頻率范圍和功耗取決于工藝、庫和優(yōu)化。上面引用的數(shù)字是使用低功耗工藝技術(shù)和 ARM 物理 IP 標(biāo)準(zhǔn)單元庫和 RAM 的合成內(nèi)核的說明。面積數(shù)字包括中央內(nèi)核（包括 DSP 擴(kuò)展、嵌套矢量中斷控制器 (NVIC) 和總線矩陣），但不包括可選組件（包括內(nèi)存保護(hù)單元、嵌入式跟蹤宏單元、斷點(diǎn)單元、數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)單元和 TracePort Interface Unit。

速度優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)是指為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)頻率性能而做出的庫選擇、合成流決策和折衷。面積優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)是指為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)面積密度而做出的庫選擇、合成流決策和折衷。

以下的一點(diǎn)為M4頁面特有的介紹：

系統(tǒng) IP

系統(tǒng) IP 組件對于在芯片上構(gòu)建復(fù)雜的系統(tǒng)至關(guān)重要，通過利用系統(tǒng) IP 組件，開發(fā)人員可以顯著縮短開發(fā)和驗(yàn)證周期，從而節(jié)省成本并縮短產(chǎn)品的上市時間。

注：以上內(nèi)容摘自http://www.arm.com/

?目前部分主流廠家的產(chǎn)品介紹：

德州儀器：

1、 -LM3Sxxxx系列（M3）

2、 LM4Fxxxx系列(M4)

意法半導(dǎo)體：

1、? STM32 F0xx系列（M0? 48MHZ）

2、?STM32 Lxxx系列(M3? 32MHZ)

3、? STM32 F1xx系列(M3? 72MHZ)

4、? STM32 F2xx系列(M3? 120MHZ)

5、? STM32 F3xx系列(M3? 120MHZ)??

6、? STM32 F4xx系列(M4? 168MHZ)

NXP：

1、 LPC11xx? LPC12xx系列（M0）

2、 LPC13xx? LPC17xx?LPC18xx 系列（M3）

3、 LPC43xx? 系列（M4）

飛思卡爾：

1、? Kinetis L系列（M0+）

2、? Kinetis X系列、K系列（M4）

Atmel:

1、 SAM3S/U/N系列（M3）

2、 SAM4S系列（M4）

3、 SAM7xxxx系列（ARM7）

4、 SAM9xxxx系列（ARM9）

英飛凌：

1、 XCM4000系列（M4，是英飛凌第一次推出ARM架構(gòu)的MCU）

富士通：

1、 FM3家族（M3）

SILICON LABS：

1、 SiM3C1xx（80MHZ）系列 （M3）

2、 SiM3U1xx（80MHZ? USB）系列（M3）

來源：https://blog.csdn.net/chiooo/article/details/50463520

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的关注Cortex-M处理器，M0、M3、M4简单对比的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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