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痞子衡嵌入式:ARM Cortex-M核心那些事(2)- 第一款微控制器

從2004年ARM公司推出第一款基于ARMv7M架構的Cortex-M3處理器開始,至今(2016)為止Cortex-M處理器家族已經發展到了Cortex-M7

  大家好,我是痞子衡,是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是第一款Cortex-M微控制器。

  ARM公司自2004年推出ARMv7核心架構時,摒棄了以往"ARM+數字"這種處理器命名方法(ARM11之前的處理器統稱經典處理器系列),重新啟用Cortex來命名,并将Cortex系列細分為三大類:

Cortex-A系列:面向性能密集型系統的應用處理器核心 Cortex-R系列:面向實時應用的高性能核心 Cortex-M系列:面向各類嵌入式應用的微控制器核心

  Cortex-M系列主要是用來取代經典處理器ARM7系列(比如基于ARMv4架構的ARM7TDMI),Cortex-M比ARM7的架構高了3代,性能也有較大提升,是以新的設計推薦使用Cortex-M,關于從ARM7到Cortex-M的移植詳見ARM官網指導 ARM7處理器系列,想要對ARM核心版本演變有更多了解,可以看看我的另一篇部落格 ARM核心體系架構編年史(精簡版)。

  從2004年ARM公司推出第一款基于ARMv7M架構的Cortex-M3處理器開始,至今(2018)為止Cortex-M處理器家族已經發展到了Cortex-M33,下面是具體各處理器的釋出時間及特點:

Cortex-M3:2004年10月釋出,基于ARMv7M架構,面向标準嵌入式市場的高性能低成本的ARM處理器 Cortex-M1:2007年03月釋出,基于ARMv6M架構,專門面向FPGA中設計實作的ARM處理器 Cortex-M0:2009年02月釋出,基于ARMv6M架構,面積最小以及能耗極低的ARM處理器 Cortex-M4:2010年02月釋出,基于ARMv7M架構,在M3基礎上增加浮點、DSP功能以滿足數字信号控制市場的ARM處理器 Cortex-M0+:2012年03月釋出,基于ARMv6M架構,在M0基礎上進一步降低功耗的ARM處理器 Cortex-M7:2014年09月釋出,基于ARMv7M架構,在M4基礎上進一步提升計算性能和DSP處理能力的ARM處理器,主要面向高端嵌入式市場 Cortex-M23:2016年11月釋出,基于ARMv8M baseline架構,在M0/M0+基礎上加入TrustZone安全特性支援的ARM處理器,滿足IoT物聯網安全要求。 Cortex-M33:2016年11月釋出,基于ARMv8M mainline架構,在M3/M4基礎上加入TrustZone安全特性支援的ARM處理器,滿足IoT物聯網安全要求。 Cortex-M35P:2018年05月釋出,基于ARMv8M mainline架構,在M33基礎上加入防禦實體攻擊能力的ARM處理器,滿足IoT物聯網安全要求。

  關于ARM Cortex-M具體特點 詳見官網介紹 ARM Cortex-M核心系列介紹

  備注:每個Cortex-Mx處理器并非隻有一個版本,以Cortex-M3為例,至今已有4個版本:r0p0、 r1p0、 r1p1、 r2p0,版本間有微小差異,詳見 ARM Cortex-M系列核心文檔

  ARM公司提供了強大的Cortex-M處理器,接下來就到了各大半導體OEM廠商施展身手的時候了,誰都知道,搶占市場先機很重要,接下來讓我們看看到底是誰分别搶先釋出了ARM Cortex-Mx第一款微控制器:

2006年03月,流明諾瑞Luminary Micro(09年被TI收購)率先推出了第一款基于ARM Cortex-M3處理器的Stellaris LM3S系列MMCU,但當時反響寥寥,直到2007年6月ST同樣推出基于該核心的STM32 F1系列MCU才使之大放光芒。 2009年03月,恩智浦半導體NXP率先推出了第一款基于ARM Cortex-M0處理器的LPC1100系列MCU。 2010年08月,飛思卡爾半導體Freescale(15年被NXP并購)率先推出了第一款基于ARM Cortex-M4處理器的Kinetis K系列MCU。 2012年11月,恩智浦半導體NXP繼續率先推出了第一款基于ARM Cortex-M0+處理器的LPC800系列MCU。 2014年09月,意法半導體ST率先推出了第一款基于ARM Cortex-M7處理器的STM32 F7系列MCU。 2018年06月,微芯半導體Microchip率先推出了第一款基于ARM Cortex-M23處理器的SAM L1x系列MCU。

  有的時候,搶占了先機,但不一定能笑到最後,打江山容易守江山難。Cortex-M微控制器市場發展至今,天下大勢,分分合合,各半導體廠商為了争奪市場佔有率,各顯神通:

意法半導體:主打通用市場佔有率、産品價格優勢第一,旗下産品線STM32囊括Cortex-M家族全系列,對于競争對手的合并動作不以為意。 恩智浦半導體:主打汽車半導體市場、産品線廣度第一,并購飛思卡爾後,旗下Kinetis産品線(Cortex-M0+/4/7)以及LPC産品線(Cortex-M0/0+/3/4)整合出最廣産品線。 賽普拉斯半導體:主打存儲器領域市場、産品總數量第一,收購飛索半導體Spansion以及博通IoT部門後,造就最多産品數。

  此外一些知名半導體廠商在Cortex-M産品市場佔有率争奪戰中漸漸掉了隊,比如收購Luminary的德州儀器TI,因為其DSP産品超強計算能力以及MSP430産品超低功耗優勢,導緻其對于Cortex-M産品推廣未盡全力;還有8/16位 MCU時代霸主愛特梅爾Atmel(16年被Microchip收購),其8051及AVR産品的優勢導緻其在Cortex-M之戰中失了先機。

  Cortex-M處理器還在繼續發展,32bit微控制器市場風雲變幻,誰都不知道到底下一秒鹿死誰手。

參考資料:

[1]. 你知道哪家半導體擁有最多種基于Cortex-M 核心的MCU?

[2]. 忘掉MCU吧 解析Cortex-M4的時代

[3]. 【揭秘】9年時間,ST如何把STM32出貨從0做到16億的?

[4]. 恩智浦+飛思卡爾後你需要知道的十件事

[5]. Cypress與Spansion都聯姻了,你還在等什麼?

[6]. 非ARM架構MCU四面楚歌,搶來的Atmel适合Microchip嗎?

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  衡傑(痞子衡),目前就職于恩智浦MCU系統部門,擔任嵌入式系統應用工程師。

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