Cortex-M3掃盲

A: 它是ARM在重視MCU市場(chǎng)后，設(shè)計(jì)的一個(gè)用于32位單片機(jī)的處理器內(nèi)核。Cortex-M3一經(jīng)推出就得到整個(gè)業(yè)界的追捧，其先進(jìn)的架構(gòu)和很多突破性的特性更是促使MCU業(yè)界迎來(lái)“新生代”。Cortex-M3對(duì)應(yīng)的ARM架構(gòu)版本號(hào)是ARMv7M（注意，不要與ARM7混淆，ARM7對(duì)應(yīng)的ARM架構(gòu)版本是ARMv4T）。和以前一樣，ARM自己并不生產(chǎn)Cortex-M3芯片，而是由授權(quán)給與ARM合作的半導(dǎo)體廠家，并由它們根據(jù)自己的強(qiáng)項(xiàng)添加不同的片上外設(shè)，制造出各有千秋的Cortex-M3芯片。

Q2: 現(xiàn)在有哪些比較好的資料可以學(xué)習(xí)Cortex-M3?

A: 主要有三類(lèi)文檔

1. ARM提供的官方權(quán)威文檔。主要的兩本是《Cortex-M3 Technical Reference Manual》以及《ARMv7-M Architecture Application Level Reference Manual》。前者有周立功先生組織翻譯的中文版。不管怎么說(shuō)，這兩本資料都是權(quán)威到“古文觀止”級(jí)的，但同時(shí)也是天書(shū)，絕對(duì)能讓大多數(shù)新手看得“老虎，老鼠，傻傻分不清楚”。推薦大家把它們作為后備的參考資料，待到遇到疑難雜癥時(shí)再去求助它們。

2. 其他人寫(xiě)的講解Cortex-M3的書(shū)籍。目前最著名的一本是《The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3》。它從零開(kāi)始講，但又不知不覺(jué)把我們帶到很深，閱讀時(shí)強(qiáng)烈推薦順序閱讀。我翻譯了本書(shū)，中文版名為《Cortex-M3權(quán)威指南》，并且把電子版放到了本站上。該電子版是一個(gè)初稿，里面肯定還有一些錯(cuò)誤。我已經(jīng)和北航出版社聯(lián)系好本書(shū)的出版，大約是2008年11月，屆時(shí)會(huì)盡可能改正錯(cuò)誤并進(jìn)行大量的潤(rùn)色。

3. 每個(gè)提供Cortex-M3芯片的廠商，也會(huì)提供芯片的datasheet、用戶(hù)manual、外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)、應(yīng)用筆記等。但這些資料更側(cè)重于具體講解如何使用這款芯片，甚至是直接就可以移植的代碼，它們不以講解Cortex-M3本身的知識(shí)為重點(diǎn)。

Q3: Cortex-M3有哪些優(yōu)點(diǎn)值得讓我成為它的粉絲？

A: 這是個(gè)大問(wèn)題。在這里只簡(jiǎn)要地說(shuō)明幾個(gè)重要的。

1. 從性能指標(biāo)上講，它高性能，低功耗，實(shí)時(shí)性好，調(diào)試機(jī)制完善、代碼密度高、更對(duì)C程序的品位、帶硬件乘除法、位操作強(qiáng)大……

2. 從商業(yè)模式上講，它是開(kāi)放的。有很多廠家提供CM3芯片。因此東方不亮西方亮，不會(huì)因某款芯片停產(chǎn)就陷入困境。而且競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境也使價(jià)格更平易近人。

3. 從承前毖后上講，它的指令集和開(kāi)發(fā)環(huán)境都同以前的ARM產(chǎn)品一脈相承，轉(zhuǎn)型成本低。

4. 最后還有一個(gè)最重要的，也可以認(rèn)為是前3條的結(jié)果：它正一路飆紅。這意味著容易找到知音，心里話有處說(shuō)，本版面也力爭(zhēng)做到一個(gè)討論熱烈、每個(gè)人都能積極各抒己見(jiàn)的地方。

Q4: 目前有哪些半導(dǎo)體廠家在提供Cortex-M3芯片？

A: 截至2008年7月18日，比較知名的，已經(jīng)提供Cortex-M3芯片的有（按提供日期排序）

LuminaryMicro。網(wǎng)址：http://www.luminarymicro.com/。

ST。網(wǎng)址：http://www.stmicroelectronics.co … tml-pages-stm32.htm

即將提供Cortex-M3芯片的還有ATMEL和NXP。它們已經(jīng)把寶寶的名字取好了：ATMEL的以AT91SAM3開(kāi)頭，NXP的以LPC1000開(kāi)頭。我估計(jì)還有其它很多半導(dǎo)體廠商也在醞釀中。

每個(gè)廠家生產(chǎn)的CM3芯片都有自己的強(qiáng)項(xiàng)和特色，相信廠家的網(wǎng)站會(huì)不厭其煩地娓娓道來(lái)的

Q5: Cortex-M3現(xiàn)在正處于生命期的哪個(gè)階段

A: 如果說(shuō)Cortex-M3是一顆明星，它正處于進(jìn)入“主星序”的階段。如果說(shuō)Cortex-M3是一個(gè)漂亮的小姑娘，她正從童年走向青年，但已經(jīng)是魅力四射萬(wàn)眾矚目了。

Q6: Cortex-M3芯片大約賣(mài)多少錢(qián)？

A: 因?yàn)槎ㄎ皇荕CU(單片機(jī))，所以無(wú)論腳數(shù)和價(jià)格都與中高檔8位單片機(jī)在同一檔次上。因?yàn)镃M3內(nèi)核占用硅片面積僅不到ARM7的1/4，所以比ARM7要便宜。決定芯片價(jià)格的主要還是存儲(chǔ)器和外設(shè)特性。欲知最新詳情，還請(qǐng)查閱半導(dǎo)體廠家的網(wǎng)站。

Q7: 如果使用Cortex-M3芯片，需要哪些開(kāi)發(fā)工具？

A:

1. 在開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇上，可以使用KEIL出品的RealView MDK；還有IAR的Embedded workbench；亦可以使用codesourcery提供的免費(fèi)GCC工具鏈。

2. 在仿真器的選擇上，MDK標(biāo)配ULINK2/ULINK-ME；IAR標(biāo)配J-LINK。此外，半導(dǎo)體廠家也往往設(shè)計(jì)自己的仿真器，如ST公司的ST-LINK。

3. 在RTOS的選擇上，非常豐富。主要是ARTX-ARM, CMX-RTX, PowerPac, threadX, FreeRTOS, uC/OS-II等。另外，來(lái)自日本的優(yōu)異開(kāi)源操作系統(tǒng)T-Kernel(TRON)也有望可以使用。

4. 在開(kāi)發(fā)/評(píng)估板的選擇上，國(guó)內(nèi)主要有深圳英蓓特、南京萬(wàn)利、上海沁科、武漢力源等公司提供板子。如果手頭富裕的話也可以使用ST的原裝板。又因它與單片機(jī)的腳數(shù)差不多，有點(diǎn)PCB基礎(chǔ)的朋友們也可以自己畫(huà)板。

Q8: Cortex-M3難不難，有什么好的學(xué)習(xí)方法？

A: CM3是新生代32位處理器內(nèi)核，如果非要了解CM3的每根毛孔不可，肯定是要學(xué)習(xí)很多內(nèi)容的。但是，如果有單片機(jī)基礎(chǔ)和C語(yǔ)言基礎(chǔ)，只需了解很少很表面的東西，就可以開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目了。動(dòng)手是極其重要的。當(dāng)年超女敢唱就會(huì)紅，這里也一樣，敢玩就會(huì)玩！其它問(wèn)題，可以“邊干邊學(xué)”——連Linux都可以《邊干邊學(xué)》。在學(xué)習(xí)和工作的過(guò)程中如果碰了釘子，再參考大部頭的資料也不遲。CM3的設(shè)計(jì)使得它與C語(yǔ)言是天仙配，再加上開(kāi)發(fā)工具的智能功能，甚至讓你不需要寫(xiě)一句匯編。因此，CM3是個(gè)上手容易，但又博大精深的小尤物。當(dāng)你作為“唯物主義”者時(shí)，可以很快釋放它的能量變成財(cái)富；而當(dāng)你成為它的粉絲后，更可以發(fā)現(xiàn)它時(shí)常能激發(fā)你的創(chuàng)作靈感，用一次次的新驚喜來(lái)刷新易逝的感情。

Q9: 目前市面上還有哪些其它32位的，定位在MCU市場(chǎng)的處理器內(nèi)核？

A:

ARM有ARM7

ATMEL有“AVR32”

Microchip和MIPS有“M4K”（做成了PIC32單片機(jī)）

FreeScale有“ColdFire”

日本瑞薩公布了RX系列的設(shè)計(jì)指標(biāo)，指出2009年將有產(chǎn)品

ARM還有高端32位嵌入式處理器內(nèi)核Cortex-R4/Cortex-R4F

Q10:你如何看待這些32位內(nèi)核之間的關(guān)系，它們的涌現(xiàn)說(shuō)明了什么現(xiàn)象？

A: 競(jìng)爭(zhēng)肯定是大家都能想到的主打歌。雖然Cortex-M3作為通用處理器內(nèi)核，其廠商支持度和公眾關(guān)注度最高，但其它內(nèi)核也有自己的獨(dú)到之處，誰(shuí)也不是誰(shuí)的超集或子集，誰(shuí)也不是“萬(wàn)能供血者”。每個(gè)人在選擇品牌時(shí)，除了對(duì)各內(nèi)核性能的主觀認(rèn)識(shí)，還與自己的行業(yè)風(fēng)俗、使用經(jīng)驗(yàn)、日久生情、初次邂逅以及項(xiàng)目機(jī)會(huì)有關(guān)。而這些內(nèi)核的涌現(xiàn)，尤其是最新的Cortex-M3、M4K以及孕育中的RX，正推動(dòng)8位/16位MCU市場(chǎng)繼8051之后的再次蛻變——迎來(lái)以32位處理器為潮流的“美麗新世界”。因此它們之間也是互相推動(dòng)的。