《Cortex-M0權(quán)威指南》之Cortex-M0技術(shù)綜述

　　Cortex-M0 處理器簡介

　　1. Cortex-M0 處理器基于馮諾依曼架構(gòu)(單總線接口)，使用32位精簡指令集(RISC)，該指令集被稱為Thumb指令集。與之前相比，新的指令集增加了幾條ARMv6架構(gòu)的指令，并且加入了eThumb-2指令集的部分指令。Thumb-2技術(shù)擴(kuò)展了Thumb的應(yīng)用，允許所有的操作都可以在同一種CPU狀態(tài)下執(zhí)行。Thumb指令集既包括16位指令，也包括32位指令。C編譯器生成的指令大部分是16位的，當(dāng)16位的指令無法實(shí)現(xiàn)所需要的操作時，32位指令就會發(fā)揮作用。這樣以來，在代碼密度得到提升的同時，還避免了兩套指令集之間進(jìn)行切換帶來的開銷

　　2. Cortex-M0總共支持56個基本指令，其中某些指令可能會有多種形式。相對于Cortex-M0較小的指令集，其處理器的能力可不一般，因?yàn)門humb是經(jīng)過高度優(yōu)化的指令集。從理論來說，由于讀寫存儲是的指令是相互獨(dú)立的，而且算數(shù)或邏輯操作的指令使用寄存器，Cortex-M0處理器可以被歸到加載-存儲(load-store)結(jié)構(gòu)中。

　　3. 處理器核心包括：

　　寄存器組 包含16個32位寄存器，其中有一些特殊寄存器

　　算術(shù)邏輯單元

　　數(shù)據(jù)總線

　　控制邏輯

　　流水線根據(jù)設(shè)計(jì)可分為三種狀態(tài)： 取指、譯碼、執(zhí)行。

　　4. 嵌套向量中斷控制器(NVIC)可以處理最多32個中斷請求和一個不可屏蔽中斷(NMI)輸入。

　　5. NVIC需要比較這個在執(zhí)行中斷和請求中斷的優(yōu)先級，，然后自動執(zhí)行高優(yōu)先級的中斷。

　　6. 如果要處理一個中斷，NVIC會和處理器進(jìn)行通信，通知處理器執(zhí)行中斷處理程序。

　　7. 喚醒中斷控制器(WIC)為可選的單元，在低功耗應(yīng)用中，在關(guān)閉了處理器大部分模塊后，微控制器會進(jìn)入待機(jī)裝填，此時，WIC可以在NVIC和處理器處于休眠的情況下，執(zhí)行中斷屏蔽功能。當(dāng)WIC檢測到一個中斷時，會通知電源管理部分給系統(tǒng)商店，讓NVIC和處理器內(nèi)核執(zhí)行剩余的中斷處理。

　　8. 關(guān)于調(diào)試子系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)試事件發(fā)生時，處理器內(nèi)核會被置于暫停狀態(tài)，這是開發(fā)人員可以檢查當(dāng)前處理器的狀態(tài)。硬件調(diào)試工具有JTAG和SWD(串行線調(diào)試)。 

　　ARM Cortex-M0 處理器的特性

　　系統(tǒng)特性

　　thumb指令集，具有高效和高代碼密度

　　高性能，最高達(dá)到0.9DMIPS/MHz

　　內(nèi)置的嵌套向量中斷控制器(NVIC)，中斷配置和異常處理容易

　　確定的中斷響應(yīng)事件，中斷等待事件可以被設(shè)定為固定值或最短事件(最小16個時鐘周期)

　　不可屏蔽中斷(NMI)，對高可靠性系統(tǒng)非常重要

　　內(nèi)置的系統(tǒng)節(jié)拍定時器(systick)。24位定時器，可被操作系統(tǒng)使用，或者用作通用定時器，架構(gòu)中已經(jīng)包含專用的異常類型

　　請求管理調(diào)用，具有SVC異常和PendSV異常(可掛起的管理服務(wù))，支持嵌入式os的多種操作

　　架構(gòu)定義的休眠模式和進(jìn)入休眠的指令，休眠特性能大大降低能量的消耗。由于進(jìn)入休眠狀態(tài)需要使用特定的指令，而不是使用寄存器，架構(gòu)定義的休眠模式也提高了軟件的可移植性。

　　異常處理可以捕獲到系統(tǒng)中的多種錯誤。

　　應(yīng)用特性

　　中斷數(shù)量可配置

　　支持大端或小端存儲器

　　可選擇的喚醒中斷控制器(WIC)，處理器可以在休眠狀態(tài)下掉電以降低功耗，而WIC可以在中斷發(fā)生時喚醒系統(tǒng)