ARM發(fā)布用于數(shù)字信號控制的CORTEX-M4處理器

ARM公司今天發(fā)布了創(chuàng)新的Cortex-M4處理器，為數(shù)字信號控制(DSC)應用提供高效的解決方案。同時，ARM公司也繼續(xù)保持了針對先進的微控制器(MCU)應用的ARM Cortex-M系列處理器在業(yè)界的領導地位。

Cortex-M4處理器完美融合了高效的信號處理能力以及Cortex-M 系列處理器諸多無可比擬的優(yōu)勢，包括低功耗、低成本和易于使用，旨在滿足那些新興的、靈活多變的解決方案的需求。這些解決方案的目標應用包括電機控制、汽車電子、電源管理、嵌入式音頻以及工業(yè)自動化。

Cortex-M4處理器具有一個單時鐘周期乘法累加(MAC)單元、優(yōu)化的單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)指令、飽和運算指令和一個可選的單精度浮點運算單元(FPU)。這些數(shù)字信號處理功能基于一系列ARM Cortex-M系列處理器所采用的創(chuàng)新技術，包括：高性能32位內核，可達1.25DMIPS/MHz;Thumb-2指令集，提供最佳的代碼密度;和一個嵌套向量中斷控制器，能完成出色的中斷處理。此外，該處理器還提供了一個可選的內存保護單元(MPU)，提供低成本的調試/追蹤功能和集成的休眠狀態(tài)，以增加靈活性。嵌入式開發(fā)者將得以快速設計并推出令人矚目的終端產(chǎn)品，具備最多的功能以及最低的功耗和尺寸。

為基于DSP技術的市場提供追蹤服務的領先市場調研公司Forward Concepts總裁Will Strauss表示：“嵌入式市場對于信號處理的要求已經(jīng)從專用處理器轉向了混合微控制器。這些產(chǎn)品能夠提供出色的數(shù)字信號控制，同時又能為有效地進行其它處理操作提供靈活性。ARM的合作伙伴將從引入Cortex-M4處理器中獲益，因為Cortex-M4不僅具備了最佳的數(shù)字信號控制操作所需的所有功能，還結合了深受市場認可的Cortex-M系列處理器的低功耗特點。”

ARM物理IP系列能為Cortex-M4處理器提供最廣泛的代工廠和技術支持，以完成物理實現(xiàn)。這包括針對臺積電 CE018FG (180nm ULL)工藝提供的Cortex-M低功耗優(yōu)化包，專門滿足需要進行超低功耗實現(xiàn)的合作伙伴所需。

針對那些定位于高性能MCU器件的合作伙伴，ARM同樣提供在領先的代工廠工藝上的物理IP解決方案。為實現(xiàn)下一代MCU器件所提出的150MHz目標頻率，ARM針對65nm GLOBALFOUNDRIES 65LPe工藝的物理IP能夠僅以65000門和低于40µW/MHz的動態(tài)功耗完成Cortex-M4處理器的標準實現(xiàn)。如果添入FPU，也僅需增加 25000門電路，從而能夠以業(yè)界領先的尺寸完成該處理器的高性能實現(xiàn)。

Keil MDK-ARM(微控制器開發(fā)套件)為Cortex-M4提供了強大的開發(fā)工具支持，該開發(fā)套件中包括了業(yè)內標準的ARM編譯器，并提供對SIMD 和 FPU的擴展支持。此外，MDK-ARM中還包括了Cortex-M4處理器指令的完整仿真的µVision4，以及具有先進追蹤功能的目標調試功能。

此外，Cortex-M4處理器還得到了來自ARM Connected Community成員提供的開發(fā)工具、調試器和實時操作系統(tǒng)(RTOS)的支持。ARM Connected Community是業(yè)界最大的公司合作聯(lián)盟生態(tài)系統(tǒng)，其成員聯(lián)合起來共同為基于ARM架構的產(chǎn)品提供從設計到制造的完整解決方案。以下將介紹更多細節(jié)。

Cortex微控制器軟件接口標準(CMSIS)

Cortex-M4處理器得到Cortex微控制器軟件接口標準(CMSIS)的完全支持。CMSIS是獨立于供應商的Cortex-M處理器系列硬件抽象層，為外設和實時操作系統(tǒng)提供了一致的、簡單的軟件接口。

ARM目前正在對CMSIS進行擴展，將加入支持Cortex-M4擴展指令集的 C編譯器;同時，ARM也在開發(fā)一個優(yōu)化庫，方便MCU用戶開發(fā)信號處理程序。該優(yōu)化庫將包含數(shù)字濾波算法和其他基本功能，例如數(shù)學計算、三角計算和控制功能。數(shù)字濾波算法也將可以與濾波器設計工具和設計工具包(例如MATLAB和LabVIEW)配套使用。

此外，ARM還開發(fā)了一系列Cortex-M4硬件和軟件培訓課程，以保證授權者能有效地將Cortex-M4處理器融入其設計，并以最低的市場風險和最短的上市時間實現(xiàn)最優(yōu)的系統(tǒng)性能。

Cortex-M4處理器已被五家領先的MCU半導體公司授權獲得，其中包括恩智浦、意法半導體和德州儀器。

恩智浦半導體微控制器產(chǎn)品線總經(jīng)理Geoff Lees表示：“在我們的ARM Cortex-M產(chǎn)品線中加入ARM Cortex-M4處理器，是對我們原有的基于Cortex-M3和Cortex-M0處理器的產(chǎn)品系列的一個補充，將使我們能夠為MCU市場提供端到端的解決方案。Cortex-M4處理器的推出將促成新一代微控制器的誕生，它將能滿足信號處理市場對高性能、低成本的需求。”

意法半導體微控制器部門32位MCU市場經(jīng)理Semir Haddad表示：“Cortex-M4處理器將Cortex-M內核的應用擴展到了需要大量數(shù)學計算的應用。基于Cortex-M4處理器的產(chǎn)品線將完善我們的STM32微控制器產(chǎn)品線，從而使得我們的客戶在得益于STM32的可擴展性特點的同時，還能獲得增強的信號處理能力。”

德州儀器全球Stellaris MCU營銷總監(jiān)Jean Anne Booth表示：“Cortex M4處理器使得PID回路和上層運動控制能夠更好、更穩(wěn)定地工作，提高了開發(fā)者通過高效電機控制實現(xiàn)節(jié)能的能力。同時，Cortex M4處理器也為使用如LabVIEW和Matlab/Simulink等元語言工具的廣大非程序員打開了通往ARM MCU世界的大門。此外，Cortex M4處理器還提供原生C/C++應用的支持，使得在深度嵌入式系統(tǒng)中也能采用在工作站、手機和一般嵌入式處理器中所采用的相同算法，從而達到節(jié)省時間和降低風險的目的。”

ARM處理器部門營銷副總裁Eric Schorn表示：“在過去一段時間內，ARM曾經(jīng)在處理器中添加了DSP功能，并在應用市場中取得了巨大的成功。但這是我們第一次在針對深度嵌入式設備設計的處理器中采用數(shù)字信號控制功能。Cortex M4處理器的設計是為了滿足眾多嵌入式應用對信號處理的日益增長的需求，這些應用包括電機控制、汽車電子、工業(yè)自動化、電源管理和音頻應用。”