【E課堂】Cortex-M3掃盲

　　Q1: Cortex-M3是什么?

　　A: 它是ARM在重視MCU市場后，設(shè)計(jì)的一個(gè)用于32位單片機(jī)的處理器內(nèi)核。Cortex-M3一經(jīng)推出就得到整個(gè)業(yè)界的追捧，其先進(jìn)的架構(gòu)和很多突破性的特性更是促使MCU業(yè)界迎來“新生代”。Cortex-M3對應(yīng)的ARM架構(gòu)版本號是ARMv7M(注意，不要與ARM7混淆，ARM7對應(yīng)的ARM架構(gòu)版本是ARMv4T)。和以前一樣，ARM自己并不生產(chǎn)Cortex-M3芯片，而是由授權(quán)給與ARM合作的半導(dǎo)體廠家，并由它們根據(jù)自己的強(qiáng)項(xiàng)添加不同的片上外設(shè)，制造出各有千秋的Cortex-M3芯片。

　　Q2: 現(xiàn)在有哪些比較好的資料可以學(xué)習(xí)Cortex-M3?

　　A: 主要有三類文檔

　　1. ARM提供的官方權(quán)威文檔。主要的兩本是《Cortex-M3 Technical Reference Manual》以及《ARMv7-M Architecture Application Level Reference Manual》。前者有周立功先生組織翻譯的中文版。不管怎么說，這兩本資料都是權(quán)威到“古文觀止”級的，但同時(shí)也是天書，絕對能讓大多數(shù)新手看得“老虎，老鼠，傻傻分不清楚”。推薦大家把它們作為后備的參考資料，待到遇到疑難雜癥時(shí)再去求助它們。

　　2. 其他人寫的講解Cortex-M3的書籍。目前最著名的一本是《The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3》。它從零開始講，但又不知不覺把我們帶到很深，閱讀時(shí)強(qiáng)烈推薦順序閱讀。我翻譯了本書，中文版名為《Cortex-M3權(quán)威指南》，并且把電子版放到了本站上。該電子版是一個(gè)初稿，里面肯定還有一些錯(cuò)誤。我已經(jīng)和北航出版社聯(lián)系好本書的出版，大約是2008年11月，屆時(shí)會盡可能改正錯(cuò)誤并進(jìn)行大量的潤色。

　　3. 每個(gè)提供Cortex-M3芯片的廠商，也會提供芯片的datasheet、用戶manual、外設(shè)驅(qū)動程序庫、應(yīng)用筆記等。但這些資料更側(cè)重于具體講解如何使用這款芯片，甚至是直接就可以移植的代碼，它們不以講解Cortex-M3本身的知識為重點(diǎn)。

　　Q3: Cortex-M3有哪些優(yōu)點(diǎn)值得讓我成為它的粉絲?

　　A: 這是個(gè)大問題。在這里只簡要地說明幾個(gè)重要的。

　　1. 從性能指標(biāo)上講，它高性能，低功耗，實(shí)時(shí)性好，調(diào)試機(jī)制完善、代碼密度高、更對C程序的品位、帶硬件乘除法、位操作強(qiáng)大……

　　2. 從商業(yè)模式上講，它是開放的。有很多廠家提供CM3芯片。因此東方不亮西方亮，不會因某款芯片停產(chǎn)就陷入困境。而且競爭的環(huán)境也使價(jià)格更平易近人。

　　3. 從承前毖后上講，它的指令集和開發(fā)環(huán)境都同以前的ARM產(chǎn)品一脈相承，轉(zhuǎn)型成本低。

　　4. 最后還有一個(gè)最重要的，也可以認(rèn)為是前3條的結(jié)果：它正一路飆紅。這意味著容易找到知音，心里話有處說，本版面也力爭做到一個(gè)討論熱烈、每個(gè)人都能積極各抒己見的地方。

　　Q4: 目前有哪些半導(dǎo)體廠家在提供Cortex-M3芯片?

　　A: 截至2008年7月18日，比較知名的，已經(jīng)提供Cortex-M3芯片的有(按提供日期排序)

　　LuminaryMicro。網(wǎng)址：http://www.luminarymicro.com/。

　　ST。網(wǎng)址：http://www.stmicroelectronics.co … tml-pages-stm32.htm

　　即將提供Cortex-M3芯片的還有ATMEL和NXP。它們已經(jīng)把寶寶的名字取好了：ATMEL的以AT91SAM3開頭，NXP的以LPC1000開頭。我估計(jì)還有其它很多半導(dǎo)體廠商也在醞釀中。

　　每個(gè)廠家生產(chǎn)的CM3芯片都有自己的強(qiáng)項(xiàng)和特色，相信廠家的網(wǎng)站會不厭其煩地娓娓道來的

　　Q5: Cortex-M3現(xiàn)在正處于生命期的哪個(gè)階段

　　A: 如果說Cortex-M3是一顆明星，它正處于進(jìn)入“主星序”的階段。如果說Cortex-M3是一個(gè)漂亮的小姑娘，她正從童年走向青年，但已經(jīng)是魅力四射萬眾矚目了。

　　Q6: Cortex-M3芯片大約賣多少錢?

　　A: 因?yàn)槎ㄎ皇荕CU(單片機(jī))，所以無論腳數(shù)和價(jià)格都與中高檔8位單片機(jī)在同一檔次上。因?yàn)镃M3內(nèi)核占用硅片面積僅不到ARM7的1/4，所以比ARM7要便宜。決定芯片價(jià)格的主要還是存儲器和外設(shè)特性。欲知最新詳情，還請查閱半導(dǎo)體廠家的網(wǎng)站。

　　Q7: 如果使用Cortex-M3芯片，需要哪些開發(fā)工具?

　　A:

　　1. 在開發(fā)環(huán)境的選擇上，可以使用KEIL出品的RealView MDK;還有IAR的Embedded workbench;亦可以使用codesourcery提供的免費(fèi)GCC工具鏈。

　　2. 在仿真器的選擇上，MDK標(biāo)配ULINK2/ULINK-ME;IAR標(biāo)配J-LINK。此外，半導(dǎo)體廠家也往往設(shè)計(jì)自己的仿真器，如ST公司的ST-LINK。

　　3. 在RTOS的選擇上，非常豐富。主要是ARTX-ARM, CMX-RTX, PowerPac, threadX, FreeRTOS, uC/OS-II等。另外，來自日本的優(yōu)異開源操作系統(tǒng)T-Kernel(TRON)也有望可以使用。

　　4. 在開發(fā)/評估板的選擇上，國內(nèi)主要有深圳英蓓特、南京萬利、上海沁科、武漢力源等公司提供板子。如果手頭富裕的話也可以使用ST的原裝板。又因它與單片機(jī)的腳數(shù)差不多，有點(diǎn)PCB基礎(chǔ)的朋友們也可以自己畫板。

　　Q8: Cortex-M3難不難，有什么好的學(xué)習(xí)方法?

　　A: CM3是新生代32位處理器內(nèi)核，如果非要了解CM3的每根毛孔不可，肯定是要學(xué)習(xí)很多內(nèi)容的。但是，如果有單片機(jī)基礎(chǔ)和C語言基礎(chǔ)，只需了解很少很表面的東西，就可以開始做實(shí)驗(yàn)和開發(fā)項(xiàng)目了。動手是極其重要的。當(dāng)年超女敢唱就會紅，這里也一樣，敢玩就會玩!其它問題，可以“邊干邊學(xué)”——連Linux都可以《邊干邊學(xué)》。在學(xué)習(xí)和工作的過程中如果碰了釘子，再參考大部頭的資料也不遲。CM3的設(shè)計(jì)使得它與C語言是天仙配，再加上開發(fā)工具的智能功能，甚至讓你不需要寫一句匯編。因此，CM3是個(gè)上手容易，但又博大精深的小尤物。當(dāng)你作為“唯物主義”者時(shí)，可以很快釋放它的能量變成財(cái)富;而當(dāng)你成為它的粉絲后，更可以發(fā)現(xiàn)它時(shí)常能激發(fā)你的創(chuàng)作靈感，用一次次的新驚喜來刷新易逝的感情。

　　Q9: 目前市面上還有哪些其它32位的，定位在MCU市場的處理器內(nèi)核?

　　A:

　　ARM有ARM7

　　ATMEL有“AVR32”

　　Microchip和MIPS有“M4K”(做成了PIC32單片機(jī))

　　FreeScale有“ColdFire”

　　日本瑞薩公布了RX系列的設(shè)計(jì)指標(biāo)，指出2009年將有產(chǎn)品

　　ARM還有高端32位嵌入式處理器內(nèi)核Cortex-R4/Cortex-R4F

　　Q10:你如何看待這些32位內(nèi)核之間的關(guān)系，它們的涌現(xiàn)說明了什么現(xiàn)象?

　　A: 競爭肯定是大家都能想到的主打歌。雖然Cortex-M3作為通用處理器內(nèi)核，其廠商支持度和公眾關(guān)注度最高，但其它內(nèi)核也有自己的獨(dú)到之處，誰也不是誰的超集或子集，誰也不是“萬能供血者”。每個(gè)人在選擇品牌時(shí)，除了對各內(nèi)核性能的主觀認(rèn)識，還與自己的行業(yè)風(fēng)俗、使用經(jīng)驗(yàn)、日久生情、初次邂逅以及項(xiàng)目機(jī)會有關(guān)。而這些內(nèi)核的涌現(xiàn)，尤其是最新的Cortex-M3、M4K以及孕育中的RX，正推動8位/16位MCU市場繼8051之后的再次蛻變——迎來以32位處理器為潮流的“美麗新世界”。因此它們之間也是互相推動的。