第一章cortex m3处理器简介

第一章

Cortex-M3处理器简介引言2006

年ARM

公司推出了基于ARMv7

架构的Cortex系列的标准体系结构，以满足各种技术的不同性能要求，包含A、R、M三个分工明确的系列：A

系列：面向复杂的尖端应用程序，用于运行开放式的复杂操作系统；R

系列：适合实时系统；M

系列：专门针对低成本的微控制领域。1.1

Cortex-M3

处理器特点1.2

Cortex-M3

处理器基本结构1.3

STM32

系列处理器1.1

Cortex-M3

处理器特点基于哈佛架构的3

级流水线内核Thumb-2

指令集嵌套矢量中断控制器（NVIC）存储器保护单元（MPU）ARM

CoreSight

调试跟踪体系结构1.2

Cortex-M3

处理器基本结构处理器核Cortex-M3NVICBus

MatrixFPB（Flash

Patch

and

Breakpoint）DWTITMMPUETMTPIUCortex-M3核的主要特点使用Thumb-2

指令集，集Thumb

指令集和ARM指令集优点于一体；采用Harvard结构，同时存取指令和数据；三段流水线；可在单周期内完成32

位乘法；硬件除法；有Thumb

和Debug

两种操作状态；有Handler

和Thread

两种操作模式；快速进入和退出中断服务程序；可中断连续LDM/STM、PUSH/POP

指令；支持ARMv6

类型的BE8/LE；支持ARMv6

非对齐访问。NVIC特点外部中断数量可配置为从1

到240

个；用来表示优先权等级的位数可配置为从3

到8；支持电平触发和脉冲触发中断；中断优先级可动态重置；支持优先权分组；支持尾链技术；进入和退出中断无需指令，中断进入时可自动保存处理器状态，退出时可自动恢复处理器状态；Bus

MatrixBus

matrix

有如下外部总线接口：Icode

总线：从代码空间预取指令及向量；DCode

总线：从代码空间存取数据或进行调试访问；System总线：从系统空间预取指令及向量、存取数据或进行调试访问；PPB总线：用于从系统空间存取数据或进行调试访问，Bus

matrix

负责实现以下控制：非对齐访问；位操作：控制由位段别名到位段区域的转换访问；写缓冲。FPB（Flash

Patch

and

Breakpoint）FPB有8个比较器，用来实现从代码空间到系统空间的转换访问和硬件断点：6个可独立配置的指令比较器，用于转换从代码空间到系统空间的指令预取，或执行硬件断点；2个常量比较器用于转换从代码空间到系统空间的常量访问。DWTDWT

有4

个比较器可配置为硬件断点、

ETM触发器、PC采样事件触发器或数据地址采样触发器；DWT有几个计数器或数据匹配事件触发器用于性能剖析；DWT可配置用于在定义的时间间隔发出PC

采样信息，而且可发出中断事件信息。ITM软件跟踪：软件可直接写ITM单元内部的激励寄存器，使之向外发送相关信息包；硬件跟踪：DWT

产生信息包，由ITM

向外发送；时间戳：ITM可产生与所发送信息包相关的时间戳包，并向外发送。MPUMPU

提供以下支持：存储保护；保护区域重叠；访问允许控制；向系统传递存储器属性。通过以上支持，MPU

可：实现存储管理优先规则；分离存储过程；实现存储访问规则。ETMTPIU

单元是ITM

单元、ETM

单元与片外跟踪分析器之间传递跟踪数据的桥梁。TPIU

单元兼容CoreSight

调试体系结构。SW/SWJ-DP对于此调试接口，外部调试口有两种可能的实现方法：串行JTAG

调试接口SWJ-DP：SWJ-DP是一个结合JTAG-DP

和SW-DP的标准

CoreSight

调试口；SW-DP

调试口：该调试口通过两个引脚（clock+data）实现与处理器内部AHB-AP

的接口。1.3

STM32

系列处理器1.3.1

STM32

处理器的分类1.3.2

STM32F10x

处理器的内部结构1.3.3

STM32

系列MCU

的优点1.3.4

STM32

处理器开发工具1.3.1

STM32

处理器的分类STM32

系列处理器目前分为2

个系列STM32F101

是标准型系列，工作在36MHz；STM32F103是增强型系列，工作在72MHz，带有更多片内RAM

和更丰富的外设。1.3.2

STM32F10x

处理器的内部结构基本型与增强型配置的差异1.3.3

STM32

系列MCU

的优点先进的内核结构：STM32系列使用了ARM最新的、先进架构的Cortex-M3

内核。优秀的功耗控制：STM32处理器具有三种低功耗模式和灵活的时钟控制机制，用户可以根据自己所需的耗电/性能要求进行合理的优化。1.3.3

STM32

系列MCU

的优点性能出众而且功能创新的片上外设：STM32处理器片上外围的优势来源于双APB总线结构，其中有一个高速APB（速度可达CPU的运行频率），连接到该总线上的外设能以更高的速度运行。针