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痞子衡嵌入式:ARM Cortex-M内核那些事(2)- 第一款微控制器

发布时间:2021-03-18 发布时间:
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1.天生荣耀:ARM Cortex-M处理器由来

  ARM公司自2004年推出ARMv7内核架构时,摒弃了以往"ARM+数字"这种处理器命名方法(ARM11之前的处理器统称经典处理器系列),重新启用Cortex来命名,并将Cortex系列细分为三大类:

  • Cortex-A系列:面向性能密集型系统的应用处理器内核

  • Cortex-R系列:面向实时应用的高性能内核

  • Cortex-M系列:面向各类嵌入式应用的微控制器内核

  Cortex-M系列主要是用来取代经典处理器ARM7系列(比如基于ARMv4架构的ARM7TDMI),Cortex-M比ARM7的架构高了3代,性能也有较大提升,所以新的设计推荐使用Cortex-M,关于从ARM7到Cortex-M的移植详见ARM官网指导 ARM7处理器系列,想要对ARM内核版本演变有更多了解,可以看看我的另一篇博客 ARM内核体系架构编年史(精简版)。

2.羽翼渐丰:ARM Cortex-M处理器家族

  从2004年ARM公司推出第一款基于ARMv7M架构的Cortex-M3处理器开始,至今(2018)为止Cortex-M处理器家族已经发展到了Cortex-M33,下面是具体各处理器的发布时间及特点:

  • Cortex-M3:2004年10月发布,基于ARMv7M架构,面向标准嵌入式市场的高性能低成本的ARM处理器

  • Cortex-M1:2007年03月发布,基于ARMv6M架构,专门面向FPGA中设计实现的ARM处理器

  • Cortex-M0:2009年02月发布,基于ARMv6M架构,面积最小以及能耗极低的ARM处理器

  • Cortex-M4:2010年02月发布,基于ARMv7M架构,在M3基础上增加浮点、DSP功能以满足数字信号控制市场的ARM处理器

  • Cortex-M0+:2012年03月发布,基于ARMv6M架构,在M0基础上进一步降低功耗的ARM处理器

  • Cortex-M7:2014年09月发布,基于ARMv7M架构,在M4基础上进一步提升计算性能和DSP处理能力的ARM处理器,主要面向高端嵌入式市场

  • Cortex-M23:2016年11月发布,基于ARMv8M baseline架构,在M0/M0+基础上加入TrustZone安全特性支持的ARM处理器,满足IoT物联网安全要求。

  • Cortex-M33:2016年11月发布,基于ARMv8M mainline架构,在M3/M4基础上加入TrustZone安全特性支持的ARM处理器,满足IoT物联网安全要求。

  关于ARM Cortex-M具体特点 详见官网介绍 ARM Cortex-M内核系列介绍

  备注:每个Cortex-Mx处理器并非只有一个版本,以Cortex-M3为例,至今已有4个版本:r0p0、 r1p0、 r1p1、 r2p0,版本间有微小差异,详见 ARM Cortex-M系列内核文档

3.初露锋芒:第一款Cortex-Mx微控制器产品

  ARM公司提供了强大的Cortex-M处理器,接下来就到了各大半导体OEM厂商施展身手的时候了,谁都知道,抢占市场先机很重要,接下来让我们看看到底是谁分别抢先发布了ARM Cortex-Mx第一款微控制器:

  • 2006年03月,流明诺瑞Luminary Micro(09年被TI收购)率先推出了第一款基于ARM Cortex-M3处理器的Stellaris LM3S系列MMCU,但当时反响寥寥,直到2007年6月ST同样推出基于该内核的STM32 F1系列MCU才使之大放光芒。

  • 2009年03月,恩智浦半导体NXP率先推出了第一款基于ARM Cortex-M0处理器的LPC1100系列MCU。

  • 2010年08月,飞思卡尔半导体Freescale(15年被NXP并购)率先推出了第一款基于ARM Cortex-M4处理器的Kinetis K系列MCU。

  • 2012年11月,恩智浦半导体NXP继续率先推出了第一款基于ARM Cortex-M0+处理器的LPC800系列MCU。

  • 2014年09月,意法半导体ST率先推出了第一款基于ARM Cortex-M7处理器的STM32 F7系列MCU。

4.逐鹿中原:Cortex-Mx微控制器产品市场份额

  有的时候,抢占了先机,但不一定能笑到最后,打江山容易守江山难。Cortex-M微控制器市场发展至今,天下大势,分分合合,各半导体厂商为了争夺市场份额,各显神通:

  • 意法半导体:主打通用市场份额、产品价格优势第一,旗下产品线STM32囊括Cortex-M家族全系列,对于竞争对手的合并动作不以为意。

  • 恩智浦半导体:主打汽车半导体市场、产品线广度第一,并购飞思卡尔后,旗下Kinetis产品线(Cortex-M0+/4/7)以及LPC产品线(Cortex-M0/0+/3/4)整合出最广产品线。

  • 赛普拉斯半导体:主打存储器领域市场、产品总数量第一,收购飞索半导体Spansion以及博通IoT部门后,造就最多产品数。

  此外一些知名半导体厂商在Cortex-M产品市场份额争夺战中渐渐掉了队,比如收购Luminary的德州仪器TI,因为其DSP产品超强计算能力以及MSP430产品超低功耗优势,导致其对于Cortex-M产品推广未尽全力;还有8/16位 MCU时代霸主爱特梅尔Atmel(16年被Microchip收购),其8051及AVR产品的优势导致其在Cortex-M之战中失了先机。


  Cortex-M处理器还在继续发展,32bit微控制器市场风云变幻,谁都不知道到底下一秒鹿死谁手。

关键字:ARM  Cortex-M内核  微控制器

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