עמוק עמוק לתוך זרוע קורטקס-מ מיקרובקרים עבור Embedded יישומים

מערכות Embedded כוח העולם המודרני, פועל בשקט בתוך מיליארדי מכשירים - מתרמוסטטי בית חכם ועוקבים אחר כושר ללבוש יחידות בקרה מורכבים מנוע רכב וכלי נשק תעשייתיים.בלבן של רבים מהמערכות האלה הוא מיקרובקר (MCU), ובין המשפחות המאומץות ביותר הוא סדרת ARMx Corte-M., המיועדת מהבסיס ליישומים סטפטוניסטיים, בזמן אמתיים, , סוללת מיקרו-קורטקס-בקר פשוטה ביותר, אינה מצריכת בקרה נמוכה, היא בעלת עוצמה מתאימה ביותר, שאינה ממערכות אבטחה, שאינה ממערכות ARMx, ואינה דורשת יותר, שאינה מתאימה ביותר, ואינה דורשת גישה לכדי יכולת סטנדרטית, ואינה דורשת יותר, והיא מתאימה ביותר, והיא מתאימה ביותר, והיא משלבת, ואינה דורשת יותר, והיא משלבת יותר, שאינה מתאימה ביותר, והיא משלבת את כל דבר, שאינה מתאימה ביותר, והיא משלבת את כל קיבולת של מערכת בקרה נמוכה, שאינה מתאימה ביותר, היא סדרת ARMx-קורטיקטרה-מסטרוולטרית, שאינה מתאימה ביותר, שאינה מתאימה ביותר, שאינה מתאימה ביותר, היא סדרת ARMx, שאינה מתאימה ביותר, שאינה מתאימה ביותר, שאינה מתאימה ביותר, ואינה מספקת, ואינה מאפשרת גישה לטכניקה, היא סדרת ARMx-קורט

אדריכלות ARM Cortex-M

משפחת ARM Cortex-M בנויה על ארכיטקטורת 32 סיביות RISC (החינוך מחדש Set Computing) שלא כמו מעבדי יישומים (Cortex-A), Cortex-M מכשירים מתאימים לפעולה חשוף-מטאל ו RTOS מבוסס עם טיפול בהפרעות דטרמיוניות.ה הליבה משתמשת ב-FLT:0Thumb-2FLT:1 מוגדר הדרכה, אשר משלבת 16 סיביות ו-bit עם יישום זה הוא לעתים קרובות עיבוד.

עוד אלמנט אדריכלי מוגדר הוא ה-FLT:0 (Nested Vectored Interrupt Controller) NVIC)FLT:1, אשר מספק טיפול קצר-עוצמה, preitized להפריע טיפול. NVIC מאפשר עד 240 מקורות להפריע עם רמות רזולוציה של רזולוציה, המאפשר תגובה בזמן אמת, בנוסף, הארכיטקטורה כוללת מחזור יחיד, חומרה מתחלק (על יחידות זיכרון) ו- MPU-HDR) יחידות הגנה אופציונליות רבות (R).

תכונות מפתח ויתרונות

• (ב) ⁇ 0 (Ultra-Low Power Contion:BuildFLT:1 , Cortex-M מכשירים ליישם מצבי שינה מרובים (ראה FLT:2Sleep, Deep Sleep, StandbyFLT 3: 3) המאפשרים צריכת חשמל לרדת לרמות תת-מיקרו-וואט, מה שהופך אותם אידיאליים עבור יישומים המופעלים על ידי סוללות ואנרגיה.
• (FLT:0) ביצועים אובייקטיביים:FLT:1השילוב של שלבים צינורות קצרים, ספקולציות סניף (על ליבות גבוהות יותר), ותיקון מהיר / חישוב מבטיח ביצוע צפוי - חיוני עבור לולאות בקרה וערימות תקשורת.
• (FLT:0) משפחה נוחה:FLT:1 עם ליבות החל קורטקס-M0+ הפשוט לביצועים הגבוהים ביותר קורטקס-M7 ו-Acorx-M55 עשירי תכונה, מפתחים יכולים לבחור את האיזון המדויק של ביצועים, כוח, תכונות הדרושים.
• (FLT:0Rich Ecosystem:FLT:1 מבחר עצום של לוחות פיתוח (למשל, STM32 Nucleo, NXP LPCXpresso, Microchip SAM), IDEs (Keil MDK, IAR EWARM, פלטפורמה), תוכנה בינונית (lwIP, FreeOS, mbedOS), ו- תמיכה קהילתית נרחבת מאיצה את הפיתוח.
• (FLT:0)Hardware Securitymia:FLT:1 Cores כמו Cortex-M23 ו- M33 כוללים טכנולוגיית TrustZone עבור בידוד קוד מאובטח ולא בטוח, בעוד M55 מוסיף וקטורים של Helium עבור עומסי עבודה של AI.
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קורטקס-מ וריאציות השימוש שלהם

קורטקס-M0 / M0+

ליבות ברמת כניסה אלה יש טביעת רגל מינימלית - M0+ הוא הליבה היעילה ביותר של 32 סיביות זמין, הדורשות פחות מ-12,000 שערים.הם אידיאליים עבור משימות בקרה פשוטות, ממשקי חיישן, ומוצרים צרכניים רגישים בעלות. יישומים אופייניים כוללים נורות אור חכמות, בקרה מרחוק וחיישנים פשוטים.

קורטקס-M3

M3 הציג צינור תלת-שלבי עם ספקולציות סניף ובקר מצב שינה משולב.זה נפוץ בשליטה תעשייתית, אלקטרוניקה גוף רכב, ומכשירים רפואיים שבהם נדרשת ביצועים מתונה וכוח נמוך.הטיפול ה ⁇ סטי שלה ממקורות להפריע מרובים הופך אותו מועדף עבור מערכות מבוססות RTOS.לדוגמה, סדרת STMF1 MCUs M3 והפך לתעשיית סטנדרטית.

קורטקס-M4

M4 מוסיף יחידה צף חד-חשיבות (FPU) ו- DSP הרחבות עם הוראות SIMD מחזור יחיד.זה הופך אותו מתאים היטב לעיבוד אודיו, אלגוריתמי בקרה מוטוריים, וההמרות כוח דיגיטלי. מיקרו-בקרים רבים ב- STM32F4 ו-Kinetis K6x משפחות ממינוף הליבה של M4 עבור יישומים כמו בקרים, קידודים, רמקולים חכמים, ורמקולים חכמים.

קורטקס-M7

M7 הוא הליבה ביצועים גבוהים עם צינור סופר-על של שישה שלבים, תחזית סניף, וגזרות הוראה נפרדת / נתונים.It כולל גם זיכרון משותף הדוק (TCM) עבור גישה לעוצמה נמוכה ⁇ סטית. Capable של מתן מעל 5 CoreMark / MHz במודולים אופטימיזציה, M7 מטרות אוטומציה תעשייתית מורכבת, DSP אודיו גבוה (למשל, במודולים של רכב), ו-C.

קורטקס-M23 / M55 / M55

(הופנה מהדף ARMv8-M Architecture with TrustZone Security הרחבs.The FLT:0M23oriFLT:1 הוא כוח נמוך, אח בטוח מול M0+, בעוד ה-FLT:2M33reaFLT 3: משלב אבטחה עם יכולות DSP/FPU.

יישומים אמיתיים בעולם

קורטקס-M מיקרובקרס כוח מגוון יוצא דופן של מכשירים:

• (FLT:0)Consumer Electronicseur:FLT:1 רכזות בית חכם, רובוט ואקום ועוזרי קול משתמשים ב- M4 ו- M7 ליבות לעיבוד נתוני חיישן, ביצוע הכרה קולית ושליטה בפועלים.
• (FLT:0) מנוע:0 (Autoph:FLT:1 ממצלמות ADAS peripheral (M4/M7) למודולים של שליטה בגוף ומנועי חלונות חשמליים (M0+/M3), אלה MCUs לעמוד בסטנדרטים של אמינות AEC-Q100 מחרוזת.
• (FLT:0)Industrial Automation:FLT:1 מתכנתים לוגיים ניתנים להגדרה (PLCs), כונן מוטורי וחיישנים ניטור מצב מסתמכים על M4 ו- M7 ליבות לשליטה בזמן אמת ועיבוד אותות מתקדם.
• (FLT:0) מכשירים רפואיים:FLT:1 מוניטורים של מטופלים ניידים, משאבות אינפוזיה, ועטי אינסולין משתמשים M0+ ו- M3 ליבות עבור פעולה אמינה, נמוכה עוצמה. Secure M33 ליבות משמשים יותר ויותר לטיפול בנתונים המטופל.
• (FLT:0) Wearables & IoT:03F1) Smartwatches, להקות כושר וחיישנים סביבתיים ליהנות ממצבי הכוח הנמוכים של M0+ / M4 ושילוב הקישוריות האלחוטית (כחול, לרה) המוצעים על ידי רבים של יישום SoC.

כלי פיתוח ומערכת אקולוגית

מערכת האקולוגית של Cortex-M היא אחת העשירות בעולם המוטבע. ספקים מרכזיים כמו STMicroelectronics, NXP, Microchip, רנסס, ו- Silicon Labs מציעים משפחות בעלות ערך רב המשתף את ליבת הפיתוח של Cortex-M.

• (FLT:0Keil MDKearFLT:1 - תקן התעשייה עם ARM C / C + מפרש, debugger, ותוכנות ביניים נרחבות (RTX5 RTOS, מערכות קבצים, ערימה USB).
• (ב) ,0) ,IAR Embedded Workbenchoverph:1 , ידוע עבור אופטימיזציה אגרסיבית ותמיכה מצוינת עבור פיזור כוח נמוך.
• (ב) ו[[1924]]]] ו[[1924]]]] ו[[1924]]]]]] ו[[1924]]]]]] ו[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]] ו[[1924]]
• (FLT:0)PlatformIOFLT:1 - מערכת אקולוגית בקוד פתוח תומכת במשפחות רבות של MCU ומסגרות (Arduino, mbed, וכו ').
• (FLT:0)Zephyr, FreeRTOS, ו-ShaveXFLT:1 - אפשרויות RTOS עם נמלים ייעודיים עבור Cortex-M, מתן תזמון, סינכרוניזציה וניהול כוח נמוך.

(הופנה מהדף ה-MCU, ARM מספק תיעוד נרחב ב-FLT:0developer.arm.comFLT:1, בעוד ויקיפדיה'sFLT:2ARM Cortex-MoriLT 3: מציע סקירה מקיפה של תכונות ליבה שונות ויישומים.

בחירת ה-Cortttttttex-M הנכון לפרויקט שלך

בחירת וריאנט MCU כרוך איזון ביצועים, כוח, עלות, דרישות היקפיות. עבור נקודות אלחוטיות פשוטות IoT, הליבה M0+ עם תהליך הארכה נמוכה ורדיו משולב עשוי להיות אידיאלי. עבור יישום בקרה מוטורי הדורש זמן אמת-זמן אמתי (שליטה מוכוונת שדה), M4 עם FPU ו-reרזולוציה גבוהה PWMrs הוא התאמה טבעית.

מסקנה

(ARM Cortex-M microcontroller) הפכה אבן הפינה של עיצוב מוטבע מודרני, המספק שילוב משכנע של ביצועים, יעילות כוח ורמתיות.אם אתה בונה חיישן רפואי חד פעמי או בקר רובוטי רב-אקסי, יש קורטקס-M הליבה העומדת בצרכים שלך.עם חדשנות מתמשכת בתחום האבטחה, עיבוד וטכניקות כוח נמוך, משפחת Cortex-M נשאר ללכת לאדריכלות של 1F2:2K2Kertsk שלך.