ARM公司的Cortex-M0概况介绍

概况

ARM公司的Cortex-M0应用于各种微控制器（MCU）中，并可让研发工程师以8位的价位创造32位的的效能，并将传统的8位和16位的处理器升级到更高效、更低功耗的32位处理器。

Cortex-M0是Cortex-M家族中的M0系列。最大特点是低功耗的设计。Cortex-M0为32位、3级流水线RISC处理器，其核心仍为冯.诺依曼结构，是指令和数据共享同一总线的架构。作为新一代的处理器，Cortex-M0的设计进行了许多的改革与创新，如系统存储器地址映像(system address map)、改善效率并增强确定性的嵌套向量中断系统(NVIC)与不可屏蔽中断(NMI)、全新的硬件除错单元等等，都带给了使用者全新的体验和更便利、更有效率的操作。

CortexM0其核心架构为ARMv6M，其运算能力可以达到0.9 DMIPS/MHz，而与其他的16位与8位处理器相比，由于CortexM0的运算性能大幅提高，所以在同样任务的执行上CortexM0只需较低的运行速度，而大幅降低了整体的动态功耗。

技术架构

Cortex—M0属于ARMv6-M架构，包括1颗专为嵌入式应用而设计的ARM核、紧耦合的可嵌套中断微控制器NVIC、可选的唤醒中断控制器WIC，对外提供了基于AMBA结构（高级微控制器总线架构）的AHB-lite总线和基于CoreSight技术的SWD或JTAG调试接口，如图所示。Cortex-M0微控制器的硬件实现包含多个可配置选项：中断数量、WIC、睡眠模式和节能措施、存储系统大小端模式、系统滴答时钟等，半导体厂商可以根据应用需要选择合理的配置。

Cortex-M0 架构

特点

1）能耗效率

CortexM0的运行效率很高（0.9DMIPS/MHz），能在较少的周期里完成一项任务。这意味着CortexM0可以在大部分的时间里处于休眠状态，消耗很少的能量，具有良好的能耗效率。同样较小的逻辑门数也降低了待机电流。而高效的中断控制器（NVIC）需要很小的中断开销。

2）代码密度

Cortex-M0基于Thumb-2的指令集，比用8位或者16位架构实现的代码还要少，因此用户可以选择具有较小Flash空间的芯片。可以降低系统功耗。 [1]

3）易于使用

Cortex-M0适用于C语言编程，并且被许多编译器支持。可以用C语言直接编程中断例程，而无需使用汇编语言。同时Cortex-M0还被多种开发工具支持。包括很多开源的嵌入式操作系统同样支持Cortex-M0。

应用领域

ARM凭借其作为低能耗技术的领导者和创建超低能耗设备的主要推动者的丰富专业技术，使得Cortex-M0处理器在不到12K门的面积内能耗仅有85微瓦/MHz(0.085毫瓦)。该处理器把ARM的MCU路线图扩展到超低能耗MCU和SoC应用中，如医疗器械、电子测量、照明、智能控制、游戏装置、紧凑型电源、电源和马达控制、精密模拟系统和IEEE 802.15.4(ZigBee)及Z-Wave系统。Cortex-M0处理器还适合拥有诸如智能传感器和调节器的可编程混合信号市场，这些应用在传统上一直要求使用独立的模拟设备和数字设备。

中断响应

所有中断源，在没有其它因素影响的情况下，从产生中断到执行中断处理程序第一条语句的间隔是12个CPU时钟周期，即如果CPU时钟频率为72MHz时，中断响应时间为12/72MHz=167ns。