英國(guó)·劍橋—2010年2月22日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)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)界內(nèi)保持了保持了領(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 系列處理器眾多無與倫比的優(yōu)勢(shì)，包括功耗低、低成本低和使用簡(jiǎn)單，滿足那些新興的宗旨、解決方案靈活多變的需求。這些解決方案的目標(biāo)應(yīng)用包括電機(jī)控制、電源管理、嵌入式音頻、汽車電子以及工業(yè)自動(dòng)化。

　　Cortex-M4處理器具有飽和運(yùn)算指令、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）指令和可選的單浮點(diǎn)運(yùn)算單元（FPU）。這些數(shù)字信號(hào)處理功能基于采用了創(chuàng)新技術(shù)的一系列ARM Cortex-M系列處理器所，包括：一個(gè)嵌套向量中斷控制器，中斷處理完成很出色；和高性能32位內(nèi)核，可達(dá)1.25DMIPS/MHz;Thumb-2指令集，提供的代碼密度。另外，該處理器還提供了可選的內(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)，使靈活性增加。嵌入式開發(fā)者將得以快速設(shè)計(jì)并推出了終端產(chǎn)品，具備功能多、尺寸和功耗。

　　ARM物理IP系列能提供廣泛的代工廠和技術(shù)支持用來完成Cortex-M4處理器的物理實(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，專門滿足進(jìn)行超低功耗實(shí)現(xiàn)的需要的合作伙伴。

　　為基于DSP技術(shù)的市場(chǎng)提供追蹤服務(wù)的市場(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，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不但結(jié)合了Cortex-M系列處理器功耗低的特點(diǎn)，還具備了所有功能所需要的的數(shù)字信號(hào)控制操作。"

　　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)FPU和SIMD的擴(kuò)展支持。此外，MDK-ARM中還包括了完整仿真的μVision4的Cortex-M4處理器指令,以及目標(biāo)調(diào)試功能具有的先進(jìn)追蹤功能。

　　對(duì)于那些定位于高性能MCU器件的合作伙伴，ARM同樣提供在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)。添入FPU也僅需增加25000門電路就能夠?qū)崿F(xiàn)以業(yè)界的尺寸的高性能處理器。

　　另外，ARM Connected Community成員提供了Cortex-M4處理器開發(fā)工具、調(diào)試器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的支持。業(yè)界的公司合作聯(lián)盟生態(tài)系統(tǒng)ARM Connected Community，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)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)提供了簡(jiǎn)單的、一致的軟件接口。

　　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，例如三角計(jì)算、數(shù)學(xué)計(jì)算和控制功能。數(shù)字濾波算法也將能配套使用于設(shè)計(jì)工具包（例如LabVIEW和MATLAB）和濾波器設(shè)計(jì)工具。

　　另外，ARM還開發(fā)了一系列Cortex-M4軟件和硬件培訓(xùn)課程，以保證授權(quán)者將Cortex-M4處理器有效地融入其設(shè)計(jì)中，并以短的上市時(shí)間和的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)性能。

　　目前，有包括恩智浦和意法半導(dǎo)體等五家的MCU半導(dǎo)體公司獲得了Cortex-M4處理器授權(quán)。

　　恩智浦半導(dǎo)體總經(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，它使信號(hào)處理市場(chǎng)對(duì)高性能、低成本的需求得到滿足。"

　　意法半導(dǎo)體市場(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?；贑ortex-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獲得增強(qiáng)的信號(hào)處理能力的同時(shí)，還能得益于STM32的可擴(kuò)展性特點(diǎn)。"

　　ARM處理器部門營(yíng)銷副總裁Eric Schorn表示："在曾經(jīng)一段時(shí)間內(nèi)，ARM在處理器中添加了DSP功能，并且在應(yīng)用市場(chǎng)中取得了巨大成功。但這是我們首次采用數(shù)字信號(hào)控制功能在深度嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的處理器中。Cortex M4處理器的設(shè)計(jì)是為了滿足對(duì)信號(hào)處理的日益增長(zhǎng)的眾多嵌入式應(yīng)用（包括工業(yè)自動(dòng)化、音頻應(yīng)用、電機(jī)控制、汽車電子和電源管理）的需求。"

    Cortex-M4基本結(jié)構(gòu)框圖如下：