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前言：本文章相当于学习笔记，摘录总结。推荐自行观看相关书籍（权威指南）。

1.1什么是ARM Coretex-M处理器

1.1.1Cortex-M3和Cortex-M4处理器

介绍Cortex-M3/M4以及特点

1.1.2Cortex-M处理器家族

Cortex-M3/M4是基于Armv7-M架构。

Cortex-M0/M0+是基于Armv6-M架构。

1.1.3处理器和微控制器的区别

Arm公司不生产微控制器，Arm公司设计处理器，然后授权处理器给其他芯片制造商去设计微控制器，而一个微控制器除了处理器，还包括其他部分，如下图。

1.1.4ARM和微控制器供应商

ARM公司提供处理器的设计源代码给微控制器供应商，微控制器供应商在此基础上二次开发，设计其他部分。

1.1.5选择Cortex-M3和Cortex-M4微控制器

Cortex-M微控制器有很多，从低成本到高性能的多处理器系统。产品中选择哪种微控制器，有很多考虑的因素。

1.2Cortex-M处理器的优势

1.2.1低功耗

1.2.2性能

可以处理许多复杂的应用场景

1.2.3能耗效率

1.2.4代码密度

Thumb ISA（指令集）提供了良好的代码密度，意味着完成相同的任务，所需代码更少，如此对flash的容量需求更少，芯片厂商可以设计更小封装的微控制器。

1.2.5中断

Cortex-M3/M4处理器具有可配置的中断控制器，支持240个中断向量，（8~256）个中断优先级。中断嵌套由硬件自动处理，具有零等待状态存储器的系统的中断等待仅为12个周期。

12个周期指的是从硬件触发中断信号，到CPU执行中断服务程序（ISR）第一条指令，中间只隔了12个CPU时钟周期。

具有零等待状态存储器的系统：这是实现“仅12个周期”的前提条件。

为什么会有这个前提条件：

• 很多单片机内部Flash（闪存）比CPU主频慢，CPU读取指令时需要插入“等待周期”（让CPU干等着）。

• “零等待”意味着存储器（Flash或SRAM）的速度跟得上CPU，读取指令不需要插入任何等待周期。

• 正因如此，CPU在响应中断时，取中断向量（去哪个地址执行）、取第一条指令都能无缝衔接，不会因为存储器太慢而把12个周期拖长到几十个周期。

1.2.6易于使用

几乎所有代码都可以用C实现

1.2.7可扩展性

1.2.8调试特性

1.2.9OS支持

1.2.10多种系统特性

1.2.11软件可移植性和可重用性

1.2.12选择（设备、工具和OS等）

1.3ARM Cortex-M处理器应用

1.4ARM处理器和ARM微控制器的资源

1.4.1ARM网站上有什么

ARM参考文献

1.4.2微控制器供应商提供的文档

比如STM32参考手册

1.4.3工具供应商提供的文档

比如keil

1.4.4其他资源

1.5背景和历史

1.5.1ARM简史

1990年成立，除了处理器设计，ARM还提供外设和存储器控制器等系统级IP的授权。

1.5.2ARM处理器的发展

Cortex-M3发布前，ARM处理器已经有很多用在微控制器中，其中最成功的处理器之一为ARM7TDMI处理器。它支持两套指令集（32位ARM指令集、16位Thumb指令集），可同时使用这两套指令集。从那时起，为了应对不同的应用，ARM继续开发新的处理器，例如ARM9、ARM11。在ARM11发布之后，ARM决定将优化的Thumb-2指令集等新技术应用在微控制器和汽车部件等低成本市场上。

ARM通过多样化的CPU，从而扩展产品线，Cortex这以新的处理器名也是因此而来，其包含三类：

• A类用于高性能的开放应用平台（比如应用在linux、安卓）
• B类用于需要实时性能的高端嵌入式系统（比如应用在汽车、移动通信基带控制器）
• M类用于深度嵌入式微控制器系统（比如应用在微控制器和混合信号设计的小型应用）

1.5.3Thumb ISA的架构版本

ARM开发新的处理器、新的指令集，架构特性也不断更新。

一个架构有不同的版本。比如ARMv7架构被分为了3类：

* Cortex-A处理器:ARMv7-A架构。
* Cortex-R处理器:ARMv7-R架构。
* Cortex-M处理器:ARMv7-M 和 ARMv6-M架构。

随着Cortex-M3处理器的成功，另外一种名为ARMv6-M架构也出现了，以满足超低功耗设计的需要。它使用和ARMv7-M架构相同的编程模型和异常处理方法(如NVIC),并且主要使用ARMv6 的Thumb 指令，以降低设计的复杂度。Cortex-M0,Cortex-M0+和Cortex-M1处理器基于ARMv6-M架构。

原先的处理器同时支持32位ARM指令和16位Thumb指令，但是需要处理在两种指令状态进行切换。而Thumb-2指令集天生支持16位和32位指令，无需切换。

比如：不支持Thumb-2指令集的处理器在需要处理复杂计算时，就需要切换到ARM状态。

1.5.4处理器命名

1.5.5关于ARM生态系统

个人理解：

ARM架构相当于一个“规范”，规范更新迭代也就是下图：

不同架构支持不同的指令集，比如v7架构支持Thumb-2指令集。

一个架构有不同的版本，相当于特调版本，如：ARMv7-A架构、ARMv7-R架构、ARMv7-M。

处理器就是根据特调版本规范设计出来的。