Cortex-M0微控制器概述及性能分析.pdf

Cortex-M0微控制器概述及性能 分析 目录 • NXP 微控制器介绍 • Cortex-M0介绍 • LPC111x系列产品介绍 • LPC111x微控制器性能分析 • 开发工具 NXP 微控制器介绍 NXP微控制器 所有的微控制器都是不同的 ARM公司提供了同样的物理IP – 处理器核、内部总线和中断控制器等 – 但最终的结果是不一样的 架构选择、实现、性能优化及电源管理等带来很大的不同 – 微控制器厂商的实现将会影响到芯片的性能、功耗和应用难度等 例如： – Flash存储器性能 – 外设稳定性 – 集成度 – 调试功能 改变微控制器世界 Cortex-M0介绍 ARM Cortex-M0处理器 32为ARM RISC处理器 – 16位Thumb指令集 功耗与面积高度优化 – 设计专用于低成本、低功耗场合 中断现场自动保存 – 极低的进入与退出中断的软件开销 确定的指令执行时间 – 指令总是同时执行 Thumb指令集 32位的操作码，16位的指令系统 – 应用于ARM7TDMI （‘T’代表Thumb ） – 自ARM处理器问世以来都支持Thumb指令集 – 更小的代码规模 Thumb2指令集 – 处理器所有的操作都能在Thumb状态下完成 – 16位指令与32位指令并存 – Cortex系列处理器都能支持 指令集系统 基于ARM7TDMI 的16位Thumb指令系统 – 仅56条指令，且指令执行时间都是确定的 – 完成8、16或32位的数据传输只需一条指令 Dhrystone – 0.9DMIPS/MHz 内部寄存器 所有的寄存器都是32位的 – 特殊指令能够支持对8/16/32位数据的处理 13个通用寄存器（R0 ~ R12） – R0 – R7 （低位寄存器） – R8 – R12 （高位寄存器） 3个特殊功能寄存器（R13 ~ R15） – 堆栈指针R13 （SP ） – 连接寄存器R14 （LR） – 程序计数器R15 （PC） 程序状态寄存器组（xPSR ） 指令行为 绝大多数指令占用2字节的存储空间 指令执行占用确定的时间 – 数据处理（例如加，移位，逻辑或）1个时钟周期内完成 – 数据传送（例如加载，存储）需2个时钟周期 – 分支转移指令只需3个时钟周期 指令都是基于32位的数值操作 – 处理器的寄存器和算术逻辑单元（ALU ）都是32位宽的！ 示例：16位乘法 下面以对一个设备的10位模数转换器（ADC ）操作处理 的来作比较 – 转换数据基本的滤除处理操作需一次16位的乘法操作 – 对16位乘法操作对比如下 嵌套向量中断控制器（NVIC） NVIC更有效地处理异常中 – “咬尾中断”机制和晚到异常 断 处理 – 集成于处理器内部，与CPU 完全确定的异常处理时间 内核紧密耦合 – 异常处理花销的周期总是保 – 高效处理系统异常（ 持一定 Exceptions）和中断（ – 16