ARM發(fā)布用于數(shù)字信號(hào)控制的CORTEX-M4處理器

ARM公司今天發(fā)布了創(chuàng)新的Cortex-M4處理器，為數(shù)字信號(hào)控制(DSC)應(yīng)用提供高效的解決方案。同時(shí)，ARM公司也繼續(xù)保持了針對(duì)先進(jìn)的微控制器(MCU)應(yīng)用的ARM Cortex-M系列處理器在業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)地位。

Cortex-M4處理器完美融合了高效的信號(hào)處理能力以及Cortex-M 系列處理器諸多無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，包括低功耗、低成本和易于使用，旨在滿足那些新興的、靈活多變的解決方案的需求。這些解決方案的目標(biāo)應(yīng)用包括電機(jī)控制、汽車電子、電源管理、嵌入式音頻以及工業(yè)自動(dòng)化。

Cortex-M4處理器具有一個(gè)單時(shí)鐘周期乘法累加(MAC)單元、優(yōu)化的單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)指令、飽和運(yùn)算指令和一個(gè)可選的單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU)。這些數(shù)字信號(hào)處理功能基于一系列ARM Cortex-M系列處理器所采用的創(chuàng)新技術(shù)，包括：高性能32位內(nèi)核，可達(dá)1.25DMIPS/MHz;Thumb-2指令集，提供最佳的代碼密度;和一個(gè)嵌套向量中斷控制器，能完成出色的中斷處理。此外，該處理器還提供了一個(gè)可選的內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)，提供低成本的調(diào)試/追蹤功能和集成的休眠狀態(tài)，以增加靈活性。嵌入式開發(fā)者將得以快速設(shè)計(jì)并推出令人矚目的終端產(chǎn)品，具備最多的功能以及最低的功耗和尺寸。

為基于DSP技術(shù)的市場(chǎng)提供追蹤服務(wù)的領(lǐng)先市場(chǎng)調(diào)研公司Forward Concepts總裁Will Strauss表示：“嵌入式市場(chǎng)對(duì)于信號(hào)處理的要求已經(jīng)從專用處理器轉(zhuǎn)向了混合微控制器。這些產(chǎn)品能夠提供出色的數(shù)字信號(hào)控制，同時(shí)又能為有效地進(jìn)行其它處理操作提供靈活性。ARM的合作伙伴將從引入Cortex-M4處理器中獲益，因?yàn)镃ortex-M4不僅具備了最佳的數(shù)字信號(hào)控制操作所需的所有功能，還結(jié)合了深受市場(chǎng)認(rèn)可的Cortex-M系列處理器的低功耗特點(diǎn)。”

ARM物理IP系列能為Cortex-M4處理器提供最廣泛的代工廠和技術(shù)支持，以完成物理實(shí)現(xiàn)。這包括針對(duì)臺(tái)積電 CE018FG (180nm ULL)工藝提供的Cortex-M低功耗優(yōu)化包，專門滿足需要進(jìn)行超低功耗實(shí)現(xiàn)的合作伙伴所需。

針對(duì)那些定位于高性能MCU器件的合作伙伴，ARM同樣提供在領(lǐng)先的代工廠工藝上的物理IP解決方案。為實(shí)現(xiàn)下一代MCU器件所提出的150MHz目標(biāo)頻率，ARM針對(duì)65nm GLOBALFOUNDRIES 65LPe工藝的物理IP能夠僅以65000門和低于40µW/MHz的動(dòng)態(tài)功耗完成Cortex-M4處理器的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。如果添入FPU，也僅需增加 25000門電路，從而能夠以業(yè)界領(lǐng)先的尺寸完成該處理器的高性能實(shí)現(xiàn)。

Keil MDK-ARM(微控制器開發(fā)套件)為Cortex-M4提供了強(qiáng)大的開發(fā)工具支持，該開發(fā)套件中包括了業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的ARM編譯器，并提供對(duì)SIMD 和 FPU的擴(kuò)展支持。此外，MDK-ARM中還包括了Cortex-M4處理器指令的完整仿真的µVision4，以及具有先進(jìn)追蹤功能的目標(biāo)調(diào)試功能。

此外，Cortex-M4處理器還得到了來自ARM Connected Community成員提供的開發(fā)工具、調(diào)試器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)的支持。ARM Connected Community是業(yè)界最大的公司合作聯(lián)盟生態(tài)系統(tǒng)，其成員聯(lián)合起來共同為基于ARM架構(gòu)的產(chǎn)品提供從設(shè)計(jì)到制造的完整解決方案。以下將介紹更多細(xì)節(jié)。

Cortex微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)(CMSIS)

Cortex-M4處理器得到Cortex微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)(CMSIS)的完全支持。CMSIS是獨(dú)立于供應(yīng)商的Cortex-M處理器系列硬件抽象層，為外設(shè)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提供了一致的、簡(jiǎn)單的軟件接口。

ARM目前正在對(duì)CMSIS進(jìn)行擴(kuò)展，將加入支持Cortex-M4擴(kuò)展指令集的 C編譯器;同時(shí)，ARM也在開發(fā)一個(gè)優(yōu)化庫(kù)，方便MCU用戶開發(fā)信號(hào)處理程序。該優(yōu)化庫(kù)將包含數(shù)字濾波算法和其他基本功能，例如數(shù)學(xué)計(jì)算、三角計(jì)算和控制功能。數(shù)字濾波算法也將可以與濾波器設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)工具包(例如MATLAB和LabVIEW)配套使用。

此外，ARM還開發(fā)了一系列Cortex-M4硬件和軟件培訓(xùn)課程，以保證授權(quán)者能有效地將Cortex-M4處理器融入其設(shè)計(jì)，并以最低的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)和最短的上市時(shí)間實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的系統(tǒng)性能。

Cortex-M4處理器已被五家領(lǐng)先的MCU半導(dǎo)體公司授權(quán)獲得，其中包括恩智浦、意法半導(dǎo)體和德州儀器。

恩智浦半導(dǎo)體微控制器產(chǎn)品線總經(jīng)理Geoff Lees表示：“在我們的ARM Cortex-M產(chǎn)品線中加入ARM Cortex-M4處理器，是對(duì)我們?cè)械幕贑ortex-M3和Cortex-M0處理器的產(chǎn)品系列的一個(gè)補(bǔ)充，將使我們能夠?yàn)镸CU市場(chǎng)提供端到端的解決方案。Cortex-M4處理器的推出將促成新一代微控制器的誕生，它將能滿足信號(hào)處理市場(chǎng)對(duì)高性能、低成本的需求。”

意法半導(dǎo)體微控制器部門32位MCU市場(chǎng)經(jīng)理Semir Haddad表示：“Cortex-M4處理器將Cortex-M內(nèi)核的應(yīng)用擴(kuò)展到了需要大量數(shù)學(xué)計(jì)算的應(yīng)用。基于Cortex-M4處理器的產(chǎn)品線將完善我們的STM32微控制器產(chǎn)品線，從而使得我們的客戶在得益于STM32的可擴(kuò)展性特點(diǎn)的同時(shí)，還能獲得增強(qiáng)的信號(hào)處理能力。”

德州儀器全球Stellaris MCU營(yíng)銷總監(jiān)Jean Anne Booth表示：“Cortex M4處理器使得PID回路和上層運(yùn)動(dòng)控制能夠更好、更穩(wěn)定地工作，提高了開發(fā)者通過高效電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能的能力。同時(shí)，Cortex M4處理器也為使用如LabVIEW和Matlab/Simulink等元語(yǔ)言工具的廣大非程序員打開了通往ARM MCU世界的大門。此外，Cortex M4處理器還提供原生C/C++應(yīng)用的支持，使得在深度嵌入式系統(tǒng)中也能采用在工作站、手機(jī)和一般嵌入式處理器中所采用的相同算法，從而達(dá)到節(jié)省時(shí)間和降低風(fēng)險(xiǎn)的目的。”

ARM處理器部門營(yíng)銷副總裁Eric Schorn表示：“在過去一段時(shí)間內(nèi)，ARM曾經(jīng)在處理器中添加了DSP功能，并在應(yīng)用市場(chǎng)中取得了巨大的成功。但這是我們第一次在針對(duì)深度嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的處理器中采用數(shù)字信號(hào)控制功能。Cortex M4處理器的設(shè)計(jì)是為了滿足眾多嵌入式應(yīng)用對(duì)信號(hào)處理的日益增長(zhǎng)的需求，這些應(yīng)用包括電機(jī)控制、汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化、電源管理和音頻應(yīng)用。”