基本介紹
基本簡介,信號控制,特性,處理技術,主要功能,
基本簡介
Cortex-M4ARMCortex™-M4處理器是由ARM專門開發的最新嵌入式處理器，在M3的基礎上強化了運算能力，新加了浮點、DSP、並行計算等，用以滿足需要有效且易於使用的控制和信號處理功能混合的數位訊號控制市場。其高效的信號處理功能與Cortex-M處理器系列的低功耗、低成本和易於使用的優點的組合，旨在滿足專門面向電動機控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業自動化市場的新興類別的靈活解決方案。
信號控制
Cortex-M4提供了無可比擬的功能，以將32位控制與領先的數位訊號處理技術集成來滿足需要很高能效級別的市場。Cortex-M4處理器採用一個擴展的單時鐘周期乘法累加(MAC)單元、最佳化的單指令多數據（SIMD）指令、飽和運算指令和一個可選的單精度浮點單元(FPU)。這些功能以表現ARMCortex-M系列處理器特徵的創新技術為基礎。包括：
a)RISC處理器核心：高性能32位CPU、具有確定性的運算、低延遲3階段管道，可達1.25DMIPS/MHz；
b)Thumb-2®指令集：16/32位指令的最佳混合、小於8位設備3倍的代碼大小、對性能沒有負面影響。提供最佳的代碼密度；
c)低功耗模式：集成的睡眠狀態支持、多電源域、基於架構的軟體控制；
d)嵌套矢量中斷控制器(NVIC)：低延遲、低抖動中斷回響、不需要彙編編程、以純C語言編寫的中斷服務例程。能完成出色的中斷處理；
e)工具和RTOS支持：廣泛的第三方工具支持、Cortex微控制器軟體接口標準(CMSIS)、最大限度地增加軟體成果重用。
f)CoreSight調試和跟蹤：JTAG或2針串列線調試(SWD)連線、支持多處理器、支持實時跟蹤。此外，該處理器還提供了一個可選的記憶體保護單元（MPU），提供低成本的調試/追蹤功能和集成的休眠狀態，以增加靈活性。嵌入式開發者將得以快速設計並推出令人矚目的終端產品，具備最多的功能以及最低的功耗和尺寸。
特性
ARMCortex™-M4處理器核心是在Cortex-M3核心基礎上發展起來的，其性能比Cortex-M3提高了20%。新增加了浮點、DSP、並行計算等。用以滿足需要有效且易於使用的控制和信號處理功能混合的數位訊號控制市場。其高效的信號處理功能與Cortex-M處理器系列的低功耗、低成本和易於使用的優點相結合。
Cortex-M4提供了無可比擬的功能，將32位控制與領先的數位訊號處理技術集成來滿足需要很高能效級別的市場。
Cortex-M4處理器採用一個擴展的單時鐘周期乘法累加（MAC）單元、最佳化的單指令多數據（SIMD）指令、飽和運算指令和一個可選的單精度浮點單元（FPU)。這些功能以表現
ARMCortex-M系列處理器特徵的創新技術為基礎。包括
·RISC處理器核心，高性能32位CPU、具有確定性的運算、低延遲3階段管道，可達1.25DMIPS/MHz；
·Thumb-2指令集，16/32位指令的最佳混合、小於8位設備3倍的代碼大小、對性能沒有負面影響，提供最佳的代碼密度；
·低功耗模式，集成的睡眠狀態支持、多電源域、基於架構的軟體控制；
·嵌套矢量中斷控制器（NVIC），低延遲、低抖動中斷回響、不需要彙編編程、以純C語言編寫的中斷服務例程，能完成出色的中斷處理；
·工具和RTOS支持，廣泛的第三方工具支持、Cortex微控制器軟體接口標準（CMSIS）、最大限度地增加軟體成果重用;
·CoreSight調試和跟蹤，JTAG或2針串列線調試（SWD）連線、支持多處理器、支持實時跟蹤。
此外，該處理器還提供了一個可選的記憶體保護單元（MPU），提供低成本的調試/追蹤功能和集成的休眠狀態，以增加靈活性。嵌入式開發者將得以快速設計並推出令人矚目的終端產品，具備最多的功能以及最低的功耗和尺寸。
處理技術
Cortex-M4 處理器已設計為具有適用於數位訊號控制市場的多種高效信號處理功能。Cortex-M4 處理器採用擴展的單周期乘法累加 (MAC) 指令、最佳化的 SIMD 運算、飽和運算指令和一個可選的單精度浮點單元 (FPU)。這些功能以表現 ARM Cortex-M 系列處理器特徵的創新技術為基礎。
| 硬體體系結構 | 單周期 16、32 位 MAC |
|---|---|
用於指令提取的 32 位 AHB-Lite 接口 用於數據和調試訪問的 32 位 AHB-Lite 接口 | 大範圍的 MAC 指令 32 或 64 位累加選擇 指令在單個周期中執行 |
單周期 SIMD 運算 | 單周期雙 16 位 MAC |
4 路並行 8 位加法或減法 2 路並行 16 位加法或減法 指令在單個周期中執行 | 2 路並行 16 位 MAC 運算 32 或 64 位累加選擇 指令在單個周期中執行 |
浮點單元 | 其他 |
符合 IEEE 754 標準 單精度浮點單元 用於獲得更高精度的融合 MAC | 飽和數學 桶形移位器 |
主要功能
| Cortex-M4 功能 | |
|---|---|
體系結構 | ARMv7E-M (Harvard) |
ISA 支持 | Thumb® / Thumb-2 |
DSP 擴展 | 單周期 16、32 位 MAC 單周期雙 16 位 MAC 8、16 位 SIMD 運算 硬體除法（2-12 個周期） |
浮點單元 | 單精度浮點單元 符合 IEEE 754 |
管道 | 3 階段 + 分支預測 |
Dhrystone | 1.25 DMIPS/MHz |
記憶體保護 | 帶有子區域和後台區域的可選 8 區域 MPU |
中斷 | 不可禁止的中斷 (NMI) + 1 到 240 個物理中斷 |
中斷延遲 | 12 個周期 |
中斷間延遲 | 6 個周期 |
中斷優先權 | 8 到 256 個優先權 |
喚醒中斷控制器 | 最多 240 個喚醒中斷 |
睡眠模式 | 集成的 WFI 和 WFE 指令和“退出時睡眠”功能。 睡眠和深度睡眠信號。 隨 ARM 電源管理工具包提供的可選保留模式 |
位操作 | 集成的指令和位段 |
調試 | 可選 JTAG 和串列線調試連線埠。最多 8 個斷點和 4 個檢測點。 |
跟蹤 | 可選指令跟蹤 (ETM)、數據跟蹤 (DWT) 和測量跟蹤 (ITM) |
