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用于高性能數(shù)字信號控制的Cortex-M4處理器

2010-02-23 14:19:19 本站原創(chuàng)

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　ARM公司發(fā)布了創(chuàng)新的Cortex-M4處理器，為數(shù)字信號控制（DSC）應(yīng)用提供高效的解決方案。同時(shí)，ARM公司也繼續(xù)保持了針對先進(jìn)的微控制器（MCU）應(yīng)用的ARM Cortex-M系列處理器在業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)地位。

　　Cortex-M4處理器完美融合了高效的信號處理能力以及Cortex-M 系列處理器諸多無可比擬的優(yōu)勢，包括低功耗、低成本和易于使用，旨在滿足那些新興的、靈活多變的解決方案的需求。這些解決方案的目標(biāo)應(yīng)用包括電機(jī)控制、汽車電子、電源管理、嵌入式音頻以及工業(yè)自動(dòng)化。

　　Cortex-M4處理器具有一個(gè)單時(shí)鐘周期乘法累加（MAC）單元、優(yōu)化的單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）指令、飽和運(yùn)算指令和一個(gè)可選的單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元（FPU）。這些數(shù)字信號處理功能基于一系列ARM Cortex-M系列處理器所采用的創(chuàng)新技術(shù)，包括：高性能32位內(nèi)核，可達(dá)1.25DMIPS/MHz；Thumb-2指令集，提供最佳的代碼密度；和一個(gè)嵌套向量中斷控制器，能完成出色的中斷處理。此外，該處理器還提供了一個(gè)可選的內(nèi)存保護(hù)單元（MPU），提供低成本的調(diào)試/追蹤功能和集成的休眠狀態(tài)，以增加靈活性。嵌入式開發(fā)者將得以快速設(shè)計(jì)并推出令人矚目的終端產(chǎn)品，具備最多的功能以及最低的功耗和尺寸。

　　為基于DSP技術(shù)的市場提供追蹤服務(wù)的領(lǐng)先市場調(diào)研公司Forward Concepts總裁Will Strauss表示：“嵌入式市場對于信號處理的要求已經(jīng)從專用處理器轉(zhuǎn)向了混合微控制器。這些產(chǎn)品能夠提供出色的數(shù)字信號控制，同時(shí)又能為有效地進(jìn)行其它處理操作提供靈活性。ARM的合作伙伴將從引入Cortex-M4處理器中獲益，因?yàn)镃ortex-M4不僅具備了最佳的數(shù)字信號控制操作所需的所有功能，還結(jié)合了深受市場認(rèn)可的Cortex-M系列處理器的低功耗特點(diǎn)。”

　　ARM物理IP系列能為Cortex-M4處理器提供最廣泛的代工廠和技術(shù)支持，以完成物理實(shí)現(xiàn)。這包括針對臺積電 CE018FG （180nm ULL）工藝提供的Cortex-M低功耗優(yōu)化包，專門滿足需要進(jìn)行超低功耗實(shí)現(xiàn)的合作伙伴所需。

　　針對那些定位于高性能MCU器件的合作伙伴，ARM同樣提供在領(lǐng)先的代工廠工藝上的物理IP解決方案。為實(shí)現(xiàn)下一代MCU器件所提出的150MHz目標(biāo)頻率，ARM針對65nm GLOBALFOUNDRIES 65LPe工藝的物理IP能夠僅以65000門和低于40µW/MHz的動(dòng)態(tài)功耗完成Cortex-M4處理器的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。如果添入FPU，也僅需增加25000門電路，從而能夠以業(yè)界領(lǐng)先的尺寸完成該處理器的高性能實(shí)現(xiàn)。

　　Keil MDK-ARM（微控制器開發(fā)套件）為Cortex-M4提供了強(qiáng)大的開發(fā)工具支持，該開發(fā)套件中包括了業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的ARM編譯器，并提供對SIMD 和 FPU的擴(kuò)展支持。此外，MDK-ARM中還包括了Cortex-M4處理器指令的完整仿真的µVision4，以及具有先進(jìn)追蹤功能的目標(biāo)調(diào)試功能。

　　此外，Cortex-M4處理器還得到了來自ARM Connected Community成員提供的開發(fā)工具、調(diào)試器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的支持。ARM Connected Community是業(yè)界最大的公司合作聯(lián)盟生態(tài)系統(tǒng)，其成員聯(lián)合起來共同為基于ARM架構(gòu)的產(chǎn)品提供從設(shè)計(jì)到制造的完整解決方案。以下將介紹更多細(xì)節(jié)。

　　Cortex微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)（CMSIS）

　　Cortex-M4處理器得到Cortex微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)（CMSIS）的完全支持。CMSIS是獨(dú)立于供應(yīng)商的Cortex-M處理器系列硬件抽象層，為外設(shè)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提供了一致的、簡單的軟件接口。

　　ARM目前正在對CMSIS進(jìn)行擴(kuò)展，將加入支持Cortex-M4擴(kuò)展指令集的 C編譯器；同時(shí)，ARM也在開發(fā)一個(gè)優(yōu)化庫，方便MCU用戶開發(fā)信號處理程序。該優(yōu)化庫將包含數(shù)字濾波算法和其他基本功能，例如數(shù)學(xué)計(jì)算、三角計(jì)算和控制功能。數(shù)字濾波算法也將可以與濾波器設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)工具包（例如MATLAB和LabVIEW）配套使用。

　　此外，ARM還開發(fā)了一系列Cortex-M4硬件和軟件培訓(xùn)課程，以保證授權(quán)者能有效地將Cortex-M4處理器融入其設(shè)計(jì)，并以最低的市場風(fēng)險(xiǎn)和最短的上市時(shí)間實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的系統(tǒng)性能。

　　Cortex-M4處理器已被五家領(lǐng)先的MCU半導(dǎo)體公司授權(quán)獲得，其中包括恩智浦、意法半導(dǎo)體和德州儀器。

　　恩智浦半導(dǎo)體微控制器產(chǎn)品線總經(jīng)理Geoff Lees表示：“在我們的ARM Cortex-M產(chǎn)品線中加入ARM Cortex-M4處理器，是對我們原有的基于Cortex-M3和Cortex-M0處理器的產(chǎn)品系列的一個(gè)補(bǔ)充，將使我