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- UID
- 1029342
- 性别
- 男
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1．ARM实现方法
ARM Cortex是一种基于ARM7v架构的最新ARM嵌入式内核，它采用哈佛结构，使用分离的指令和数据总线(冯诺伊曼结构下，数据和指令共用一条总 线)。从本质上来说，哈佛结构在物理上更为复杂，但是处理速度明显加快。根据摩尔定理，复杂性并不是一件非常重要的事，而吞吐量的增加却极具价值。
ARM公司对Cortex的定位是：向专业嵌入式市场提供低成本、低功耗的芯片。在成本和功耗方面，Cortex具有相当好的性能，ARM公司认为它特别适用于汽车和无线通信领域。和所有的ARM内核一样，ARM公司将内该设计授权给各个制造商来开发具体的芯片。迄今为止，已经有多家芯片制造商开始生产基于Cortex内核的微控制器。
ARM7TDMI(包括ARM7TDMIS)系列的ARM内核也是面向同一类市场的。这类内核已经存在了十多年之久，并推动了ARM成为处理器内核领域的主导者。众多的制造商出售基于ARM7系列的处理器以及其他配套的系统软件、开发和调试工具。在许多方面，ARM7TDMI都可以称得上是嵌入式领域的实 干家。
2．两者差异
除了使用哈佛结构，Cortex还具有其它显著的优点：具有更小的基础内核，价格更低，速度更快。与内核集成在一起的是一些系统外设，如中断控制器、总线矩阵、调试功能模块，而这些外设通常都是由芯片制造商增加的。Cortex还集成了睡眠模式和可选的完整的八区域存储器保护单元。它采用THUMB-2指令集，最大限度降低了汇编器使用率。
3．指令集
ARM7可以使用ARM和Thumb两种指令集，而Cortex只支持最新的Thumb-2指令集。这样设计的优势在于：
●免去Thumb和ARM代码的互相切换，对于早期的处理器来说，这种状态切换会降低性能。
●Thumb-2指令集的设计是专门面向C语言的，且包括If/Then结构(预测接下来的四条语句的条件执行)、硬件除法以及本地位域操作。
●Thumb-2指令集允许用户在C代码层面维护和修改应用程序，C代码部分非常易于重用。
●Thumb-2指令集也包含了调用汇编代码的功能：Luminary公司认为没有必要使用任何汇编语言。
●综合以上这些优势，新产品的开发将更易于实现，上市时间也大为缩短。
4．中断
Cortex的另一个创新在于嵌套向量中断控制器NVIC(Nested Vector Interrupt Controller)。相对于ARM7使用的外部中断控制器，Cortex内核中集成了中断控制器，芯片制造厂商可以对其进行配置，提供基本的32个物理中断，具有8层优先级，最高可达到240个物理中断和256个中断优先级。此类设计是确定的且具有低延迟性，特别适用于汽车应用。
NVIC使用的是基于堆栈的异常模型。在处理中断时，将程序计数器，程序状态寄存器，链接寄存器和通用寄存器压入堆栈，中断处理完成后，在恢复这些寄存器。堆栈处理是由硬件完成的，无需用汇编语言创建中断服务程序的堆栈操作。
中断嵌套是可以是实现的。中断可以改为使用比之前服务程序更高的优先级，而且可以在运行时改变优先级状态。使用末尾连锁(tail-chaining)连续中断技术只需消耗三个时钟周期，相比于32个时钟周期的连续压、出堆栈，大大降低了延迟，提高了性能。
如果在更高优先级的中断到来之前，NVIC已经压堆栈了，那就只需要获取一个新的向量地址，就可以为更高优先级的中断服务了。同样的，NVIC不会用出堆栈的操作来服务新的中断。这种做法是完全确定的且具有低延迟性。
5．睡眠
Cortex的电源管理方案通过NVIC支持Sleep Now，Sleep on Exit，(退出最低优先级的ISR)和SLEEPDEEP modes这三种睡眠模式。为了产生定期的中断时间间隔，NVIC还集成了系统节拍计时器，这个计时器也可以作为RTOS和调度任务的心跳。这种做法与先前的ARM架构的不同之处就在于不需要外部时钟。 |
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