2023學(xué)年完整公開(kāi)課版認(rèn)識(shí)CortexM3處理器

單片機(jī)控制技術(shù)知識(shí)點(diǎn)：認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器123Cortex-M3處理器及特點(diǎn)STM32系列處理器

Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)

目錄單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器2006年ARM公司推出了基于ARMv7架構(gòu)的Cortex系列的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，以滿足各種技術(shù)的不同性能要求，包含A、R、M三個(gè)分工明確的系列——A系列：面向復(fù)雜的尖端應(yīng)用程序，用于運(yùn)行開(kāi)放式的復(fù)雜操作系統(tǒng)；R系列：適合實(shí)時(shí)系統(tǒng)；M系列：專門針對(duì)低成本的微控制領(lǐng)域。單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器一、Cortex-M3處理器及特點(diǎn)Cortex-M3簡(jiǎn)介基于哈佛架構(gòu)的3級(jí)流水線內(nèi)核Thumb-2指令集嵌套矢量中斷控制器（NVIC）存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU）ARMCoreSight調(diào)試跟蹤體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器一、Cortex-M3處理器及特點(diǎn)Cortex-M3的特點(diǎn)Cortex-M3是采用哈佛結(jié)構(gòu)的32位處理器內(nèi)核，擁有獨(dú)立的指令總線和數(shù)據(jù)總線，兩者共享同一個(gè)4GB存儲(chǔ)空間處理器核Cortex-M3NVICBusMatrixFPB（FlashPatchandBreakpoint）DWTITMMPUETMTPIUSW/SWJ-DP單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)Cortex-M3核的主要特點(diǎn)使用Thumb-2指令集，集Thumb指令集和ARM指令集優(yōu)點(diǎn)于一體；采用Harvard結(jié)構(gòu)，同時(shí)存取指令和數(shù)據(jù)；三段流水線；可在單周期內(nèi)完成32位乘法；硬件除法；有Thumb和Debug兩種操作狀態(tài)；有Handler和Thread兩種操作模式；快速進(jìn)入和退出中斷服務(wù)程序；可中斷連續(xù)LDM/STM、PUSH/POP指令；支持ARMv6類型的BE8/LE；支持ARMv6

非對(duì)齊訪問(wèn)。嵌套矢量中斷控制器（NestedVectoredInterrupt

Controller，NVIC）特點(diǎn)外部中斷數(shù)量可配置為從1到240個(gè)；用來(lái)表示優(yōu)先權(quán)等級(jí)的位數(shù)可配置為從3到8；支持電平觸發(fā)和脈沖觸發(fā)中斷；中斷優(yōu)先級(jí)可動(dòng)態(tài)重置；支持優(yōu)先權(quán)分組；支持尾鏈技術(shù)；進(jìn)入和退出中斷無(wú)需指令，中斷進(jìn)入時(shí)可自動(dòng)保存處理器狀態(tài)，退出時(shí)可自動(dòng)恢復(fù)處理器狀態(tài)；單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)BusMatrix（總線矩陣）有如下外部總線接口Icode總線：從代碼空間預(yù)取指令及向量；DCode總線：從代碼空間存取數(shù)據(jù)或進(jìn)行調(diào)試訪問(wèn)；System總線：從系統(tǒng)空間預(yù)取指令及向量、存取數(shù)據(jù)或進(jìn)行調(diào)試訪問(wèn)；PPB總線：用于從系統(tǒng)空間存取數(shù)據(jù)或進(jìn)行調(diào)試訪問(wèn)。單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)BusMatrix負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)以下控制：非對(duì)齊訪問(wèn)；位操作：控制由位段別名到位段區(qū)域的轉(zhuǎn)換訪問(wèn)；寫緩沖。FPB（FlashPatchandBreakpoint）

FPB有8個(gè)比較器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)從代碼空間到系統(tǒng)空間的轉(zhuǎn)換訪問(wèn)和硬件斷點(diǎn)：6個(gè)可獨(dú)立配置的指令比較器，用于轉(zhuǎn)換從代碼空間到系統(tǒng)空間的指令預(yù)取，或執(zhí)行硬件斷點(diǎn)；2個(gè)常量比較器用于轉(zhuǎn)換從代碼空間到系統(tǒng)空間的常量訪問(wèn)。單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)觀測(cè)與跟蹤單元（DataWatchpointand

Trace、DWT）DWT有4個(gè)比較器可配置為硬件斷點(diǎn)、ETM觸發(fā)器、PC采樣事件觸發(fā)器或數(shù)據(jù)地址采樣觸發(fā)器；DWT有幾個(gè)計(jì)數(shù)器或數(shù)據(jù)匹配事件觸發(fā)器用于性能剖析；DWT可配置用于在定義的時(shí)間間隔發(fā)出PC采樣信息，而且可發(fā)出中斷事件信息。單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)測(cè)量跟蹤宏單元（InstrumentationTrace

Macrocell，ITM）軟件跟蹤：軟件可直接寫ITM單元內(nèi)部的激勵(lì)寄存器，使之向外發(fā)送相關(guān)信息包；硬件跟蹤：DWT產(chǎn)生信息包，由ITM向外發(fā)送；時(shí)間戳：ITM可產(chǎn)生與所發(fā)送信息包相關(guān)的時(shí)間戳包，并向外發(fā)送。單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MemoryProtectionUnit，MPU）MPU提供以下支持：存儲(chǔ)保護(hù)；保護(hù)區(qū)域重疊；訪問(wèn)允許控制；向系統(tǒng)傳遞存儲(chǔ)器屬性。通過(guò)以上支持，MPU可：實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)管理優(yōu)先規(guī)則；分離存儲(chǔ)過(guò)程；實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)訪問(wèn)規(guī)則。單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)嵌入式跟蹤宏單元（EmbeddedTraceMacrocell

，ETM）TPIU單元是ITM單元、ETM單元與片外跟蹤分析器之間傳遞跟蹤數(shù)據(jù)的橋梁。TPIU單元兼容CoreSight調(diào)試體系結(jié)構(gòu)。單片機(jī)控制技術(shù)認(rèn)識(shí)Cortex-M3處理器二、Cortex-M3處理器基本結(jié)構(gòu)SW/SWJ-DP對(duì)于此調(diào)試接口，外部調(diào)試口有兩種可能的實(shí)現(xiàn)方法：

串行JTAG調(diào)試接口SWJ-DP：SWJ-DP是一個(gè)結(jié)合JTAG-DP和SW-DP的標(biāo)準(zhǔn)Co