1.ARM架构简单介绍5 o) t. e; Z$ p# Q7 z6 K1 N % @7 X* ?5 I: \& \- }; S" ~ 市场上成百上千种的 ARM 芯片,如果我们去看它们的内核,却只有不多的几种。2 `& u2 E' o7 F) v. E 从时间上来看,从1985年设计的 26 位地址总线的 ARMv1, 到 ARMv2, 一直发展到最近支持64位地址总线的 ARMv8。 ( z! l- b) [- V2 u7 i: [2 E 最近这几年,在每一代 ARMvx 核心的基础上,根据不同的应用场景,又做了扩充或裁剪,形成三大架构: A(Applications) 高性能,一般需要运行Linux等操作系统。/ N' O3 y& c' e9 H- G! J; d8 _ R(Real-time) 需要实时处理的系统,一般应用与网络处理器,嵌入式控制系统。 4 W1 {4 G$ d- T6 `9 W M(Microcontroller) 小体积,低功耗,一般应用于嵌入式系统。 ARMv1 - ARMv5 已经成为历史了。我们对最新的 ARMv6 - ARMv8 做一个简要区分:2 a; I2 N' u3 v: c* W5 i x; X ARMv8-A 高性能,支持64位指令集,同时兼容以前的32/16位指令集。针对安全应用引入Trustzone。 t: Y. h7 u t , y( }, F: R, R- H2 z8 |3 M1 H 典型芯片如华为的麒麟系列,Kirin990 内部集成了4颗 Cortex-A76,4颗 Cortex-A55,每一颗频率都可以跑到 2GHz以上。同样高通的骁龙865也是集成8颗 ARMv8-A 架构的内核。 * D) e- k' {, e& r( | ARMv8-M* p0 [0 J2 Y, Y4 c! ?1 e" ^ 针对嵌入式应用,支持32位指令集,兼容以前指令集。引入Trustzone。加解密运算通过硬件加速。1 z" @' E, T& g! p1 ]- }/ ] 典型芯片如 STM32L552 (Cortex-M33 内核)。主频可以跑到 110 MHz。1 z) |5 Y" l. B4 d ; A; E9 }8 E& s( U' ]" N ARMv7-A8 h% p8 K. l! V4 x' Z 支持 arm 和 Thumb 指令集,支持虚拟地址存储管理(Virtual Address Support in the Memory Management Unit)。跑 Linux 这类操作系统一般需要 MMU。这种架构主要面向复杂应用。8 I# l4 I2 j& o( i" v . I+ S( D0 O# ]7 e 典型芯片如 STM32MP151 (Cortex-A7 内核) 。主频可以跑到 650 MHz。# P. h1 \6 Y2 X' x) Y ARMv7-R 支持 ARM 和 Thumb 指令集,但不支持虚拟地址管理。 ' A2 {! r2 o# f% g: H 典型芯片如 RM41L232 (Cortex-R4 内核)。主频可以跑到 80 MHz。- O$ H# a( t! E5 O9 ` 9 O2 S7 U: x' m! K3 p4 W( s ARMv7-M * Q2 p" G+ }" d$ m 只支持 Thumb 指令集。简化的流水线,更快的中断响应,针对嵌入式应用。 1 `( {0 H# O$ [5 p 典型芯片如 STM32F103 (Cortex-M3 内核)。主频可以跑到72MHz。5 E/ ?3 n0 a: y; Y" I1 k4 S. m* p ARMv6-M ARMv6-M 是 ARMv7-M 的一个子集。架构做了进一步简化,但是保持和 ARMv7-M 兼容。 . m- t2 O' y; A# r 典型芯片如 STM32F030 (Cortex-M0 内核)。主频可以跑到48MHz。 7 @9 B5 v% u) p ARMv5 及以前版本 @" q; f8 c, }/ w$ {7 @' }8 [5 H: d0 N 1 q W# V/ r. C( J1 H9 [ 早期架构,已不推荐使用。. v# y- Z; b7 d: a3 k: L0 j5 V, p) G 典型芯片:5 O- ?- B; g5 z, t + ?! r# {$ o" P H; V1 q* X' S+ b" x8 R ARM926 (ARMv5)% F1 [# A; G8 v. C3 A' ?" r" { 8 M2 i8 @6 S+ z ARM7TDMI (ARMv4)0 \( w8 N8 ^$ s. p6 T, j 2.STM32F030芯片简介* g! E* [2 w3 q: Z; S/ C STM32F030 的内核,采用了 ARMv6-M 架构的 Cortex-M0。这个系列提供了从 16K Flash, 4K RAM, TSSOP20 封装,到 256K Flash, 32K RAM, LQFP64封装的多种选择。/ }! N. f* B5 O4 W ; E" ~6 s/ E/ U 同时这颗芯片集成了最常用的 UART,I2C, USART, ADC 等模块。在掌握了它的开发方法后,很容易拓展到其它的芯片。 3.开发版 硬件可以选用官方的 NUCLEO-F030R8, C8 P3 d$ n" @& t& D( h, ?! G0 K8 \ : J& }% G V' X0 R) Z+ F) Z) t, B" J 如图,这个板子由两部分组成。上半部分是一个集成的下载调试工具 ST-LINK/V2,下半部分板子带一颗 STM32F030R8T6,简单的 32k 晶振,两个按键和一个LED 指示灯。它把所有的引脚都用排针引了出来,可以方便用户扩展电路做评估。 - U6 H }2 ?2 P8 Q" z! B7 D! U a 上半部分的调试器部分可以从板子上切割下来单独使用,调试用户做的板子。用户也可以从网上单独购买 ST-LINK/V2调试器。 4.集成开发环境(IDE)3 p1 Y/ @ d5 k9 D 5 f" F& o M( \7 q6 L" u; R) v 对于 STM32F0/L0/G0, 在 ST 的官方网站上可以下载到正版免费的 Keil。, g, C' j9 P# w% g0 J6 [# l6 {- B 0 E3 A1 O) Y- s' G% [ Arm Keil MDK for STM32F0, STM32L0 and STM32G0 这个版本没有时间限制,但是代码有 32K 的限制,对一般应用来说也够了。% Y& i) R% K, C9 r 5.软件代码 ST早期的代码都是基于 Standard Peripheral Library,最近ST的软件逐渐统一于 STMCube。它对软件进行了更科学的分层管理,更易于在不同的平台间移植。可以极大的缩短开发时间。如果是新项目,可以从 STMCube 入手。以前的软件库将逐渐淘汰。 对于STM32F030来说,对应的是 STM32CubeF0,在官网可以直接下载:. z- z& v& r3 F- |% z2 \) V, Z 7 C, y( o4 `# g( J& S |
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