ARM Cortex-M/R/A 芯片分析

市場上的嵌入式芯片千千萬萬，那么對于我們初學的開發(fā)者，該怎么選擇，怎么下手呢。

其實我們只要理清楚思路，每一個芯片背后肯定包含一個內核以及他的架構和指令集。比如我們以前學習意法半導體的STM32 MCU 它是ST公司生產的芯片，內部是ARM Cortex-M3/M4內核，采用ARMv7架構（哈弗結構）。所以我們學完STM32，就其他類型的單片機就觸類旁通了。（類似STM32的單片機有很多，比如NXP的 等等，但是這么多芯片，ARM公司卻從來不生產芯片，他只轉讓內核的設計方案，所以這些芯片不過是在Cortex-M核的基本上增加片上外設）

所以現在學習嵌入式Linux也是同樣如此，我們選定一款學習板，不管哪個公司生產的芯片，哪個機構組合的開發(fā)板，只要理清楚芯片、內核、架構之間的關系，學會一種典型芯片的開發(fā)方法，那么再上手其他的芯片，就有相應的開發(fā)經驗了。

我手頭有一塊

這是ARM設計內核的一個演變，從以前的ARM7 ARM9 ARM11到現在的Cortex系列。Cortex根據不同的應用又可以分為幾個大類：

Cortex-M Embedded Microcontroller Processors 小型微控制器的應用程序

Cortex-R Embedded Real-time Applications Processors 用于實時性能要求較高的應用程序

Cortex-A Application Processors 通常用于需要操作系統或高性能支持的應用程序

就Cortex-M處理器核心來講，ARM已經擁有非常豐富的產品類型。Cortex-M0是同系列的首款處理器，設計初衷是利用其小體積、低功耗的優(yōu)勢，滿足深度嵌入、成本敏感的應用程序的要求，例如智能傳感器節(jié)點。Cortex-M3處理器和Cortex-M4處理器則主要針對大眾市場的微控制器。Cortex-M7處理器則是整個系列的最高端產品，性能更高，可以處理計算強度極高的工作負載，也包括信號處理?；贏RMv6-M和ARMv7-M架構的Cortex-M處理器，以簡單易用的編程模型，通過搭載高度可配置核心，滿足多種不同設備的應用。

對多數嵌入式應用而言，盡管Cortex-M核心擁有簡單易操作的強大優(yōu)勢，但仍有很多用例需要更豐富、更強大的環(huán)境。一方面，這些應用對效率和功耗依然十分敏感；但另一方面，諸如Linux或Android的操作平臺依舊不可或缺。遷移至類似操作系統，應用程序即可利用規(guī)模更大、內容更豐富、設計更精致的軟件生態(tài)系統。

Cortex-M處理器關注的重點不是運行更高層次的操作系統，因此也不需要考慮運行負責操作系統的必備功能。例如，Cortex-M沒有內存管理單元（MMU），不支持虛擬存儲環(huán)境，因此也就不支持這類操作系統。如果應用程序需要更豐富的操作環(huán)境，通常第一個選擇是“超高效率”的Cortex-A核心。這些核心可以為平臺操作系統提供更高級的功能支持，同時保持對很高的功耗效率。

得益于此，ARM Cortex-A處理器在深度嵌入式應用程序中得到廣泛部署，尤其是在需要Linux或其他復雜操作系統的市場中，其采納更為普遍。

Cortex-A32是ARMv8-A 架構中能效最高的CPU，是可穿戴設備、物聯網及富嵌入式應用的理想選擇，而且尤其適合需要使用Linux等平臺操作系統的應用。

Cortex-A32是ARM架構中獨一無二的產品，擁有重要地位。Cortex-A32基于ARMv8-A架構，卻是針對32位設計的處理器。下圖介紹了Cortex-A32與ARMv8-A架構的匹配程度，并與Cortex-A35進行了對比。

Cortex-A32和ARMv8-A

Cortex-A35可以實現兩種執(zhí)行態(tài)，分別為32位AArch32及64位AArch64，從而充分發(fā)揮ARMv8-A架構的64位操作能力；相對比，Cortex-A32僅支持32位AArch32執(zhí)行態(tài)，這一決定不僅進一步壓縮產品面積，對于不需要64位操作能力的用例，還可以帶來顯著的功耗優(yōu)化。無可否認，部分嵌入式應用可以從64位獲益；但許多其他應用都是32位的，將來很長一段時間市場也會依舊如此，Cortex-A32則專為這些應用程序量身打造。