《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，因為Thumb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，微控制器會進入待機裝填，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）。

thumb指令集，具有高效和高代碼密度

高性能，最高達到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入休眠的指令，休眠特性能大大降低能量的消耗。由于進入休眠狀態(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。

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)