高效能微處理器現(xiàn)身 - 高整合度多核架構誕生　M2M系統(tǒng)開發(fā)可望加速

　　高效能微處理器現(xiàn)身

　　為滿足更廣泛的M2M應用需求，微處理器供應商專門針對M2M應用重新設計并開發(fā)一系列低功耗解決方案。全新解決方案提供深度休眠狀態(tài)等先進功能，可迅速切斷整個設備的電源并中斷處理功能，盡量減少設備空轉時間。這些功能可優(yōu)化電源效率，僅需一小顆電池就可維持設備的多年運行。

　　M2M技術是一項前瞻技術，許多開發(fā)者在尋找資源和指導內容時會遇到一些困難。如今，有一個龐大且不斷壯大的M2M開發(fā)者社群可以為開發(fā)者排憂解難。在這里，開發(fā)者可以為M2M應用開發(fā)以及這些應用所使用的低功耗處理器找到包含公用程式、專業(yè)知識和開放原始碼的整合式開發(fā)環(huán)境。

　　［@B］M2M創(chuàng)新技術加快上市時程［@C］ M2M創(chuàng)新技術加快上市時程

　　業(yè)界預整合M2M模組可提供一整套M2M生態(tài)系統(tǒng)，其內容包括：

　　多核架構

　　包括蜂巢式連接設備和一個專門用于M2M應用的處理器。此架構將M2M生態(tài)系統(tǒng)整合在一個模組上，不但可以簡化系統(tǒng)設計、降低系統(tǒng)總成本，還可以大幅降低功耗。

　　確保云端服務的內部連接

　　內部連接可將機器資料與企業(yè)應用程序簡單地整合在一起。便捷的遠端系統(tǒng)管理可輕松拓展至數(shù)百萬臺設備。這些整合的云端功能可為OEM提供預先封裝在嵌入式應用程序框架內的用戶身分模組（SIM）卡、應用程序資料和M2M設備的無線管理等所需的一切技術支援。

　　開放式應用架構

　　內含隨插即用功能區(qū)塊，包括大量M2M函式庫和開發(fā)工具，可為嵌入式軟件開發(fā)者節(jié)省時間，并將其產(chǎn)品快速推向市場。

　　透過在一個模組上提供一套完整的M2M生態(tài)系統(tǒng)，業(yè)界廠商在簡化嵌入式無線通訊的整合、縮短M2M應用上市時間的方向邁出了重要一步。最終，開發(fā)者能夠將更多的時間花費在核心應用和商業(yè)模型的開發(fā)和創(chuàng)新方面，而不必擔心整合無線通訊所面臨的挑戰(zhàn)。

　　Cortex-M0結合NVIC　提升M2M方案功耗表現(xiàn)

　　ARM 在研發(fā)低功耗技術方面經(jīng)驗豐富，所生產(chǎn)的微處理器特別適用于手持設備和電池驅動設備。ARM Cortex-M系列處理器經(jīng)過特殊設計和優(yōu)化，專用于對成本和電源敏感的嵌入式應用。其中包括適用于終端應用的MCU和混合訊號設備，例如智能型儀器表、人機周邊設備、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家用電器、消費類產(chǎn)品和醫(yī)療儀器等。

　　許多微控制器用于電池供電設備中，而對于此類設備而言，高效處理控制任務至關重要。微控制器可用于控制多種周邊設備，包括類比數(shù)位轉換器（ADC）、數(shù)位類比轉換器（DAC）、液晶顯示器（LCD）、SD 卡、通用輸入/輸出（I/O）接腳等。在某些情況下，周邊設備控制過程占用了微控制器的大多數(shù)執(zhí)行時間。

　　考慮到上述應用，Cortex-M0處理器也像該系列中的所有處理器一樣，具有許多創(chuàng)新功能。憑藉這些功能，控制器不但可以最大程度地減小體積，還可以在超低能耗下提供最佳性能。

　　「中斷」是大多數(shù)嵌入式軟件的一個主要功能，而對于用于控制低功耗系統(tǒng)的微控制器而言，對中斷進行有效的即時回應十分關鍵。這些低功耗系統(tǒng)通常以「快速運行后停止」這一方法實現(xiàn)節(jié)能效果。如同電池供電設備，在此類系統(tǒng)中功耗也非常重要，但有效的低延遲中斷處理對于低功耗操作而言，同時還可以將微控制器從休眠狀態(tài)（處理器暫停，直到須要透過周邊事件執(zhí)行某項操作）中喚醒。

　　為滿足這一要求，Cortex-M0處理器緊密整合一個可配置的嵌套式向量中斷控制器（NVIC），以提供業(yè)界理想的中斷處理能力。通過將處理器內核與NVIC緊密整合，Cortex-M0處理器可快速執(zhí)行插斷服務常式 （ISR），并可大幅縮短中斷延遲時間。為優(yōu)化低功耗設計，NVIC整合睡眠模式，該模式包括一個可使整個設備迅速斷電的深度休眠功能。

　　Cortex-M系列便于使用

　　除中斷處理之外，還有許多其他因素使Cortex-M系列處理器易于學習和使用。Cortex-M系列處理器經(jīng)過專門設計，對C語言十分友好，幾乎所有操作都可以在C語言環(huán)境中實現(xiàn)程式設計。指令集可高效處理8位元、16位元、32位元甚至64位元資料。此外，由ARM自主研發(fā)的Cortex微控制器軟件介面標準（CMSIS）可使學習過程變得更加輕松。CMSIS-Core函式庫為處理器特色提供接取功能標頭檔（Accesss Function Header File），使周邊設備定義外觀在基于Cortex-M處理器的不同設備中實現(xiàn)標準化。

　　所有主要的微控制器供應商均提供與CMSIS相容的裝置驅動程式庫，便于軟件開發(fā)者在基于Cortex-M處理器的設備上進行軟件開發(fā)。CMSIS-Core函式庫中包含用于設置和使用周邊設備的所有周邊設備暫存器定義和驅動程式功能。此外，CMSIS-Core函式庫的使用不受工具限制，具有更好的軟件可攜性，從而為軟件投資提供保障。

　　CMSIS的另一個有用部分是免費的數(shù)位訊號處理器（DSP）庫，它允許軟件開發(fā)者使用Cortex-M處理器快速方便地創(chuàng)建 DSP應用，而毋須支付任何版稅或許可費用。DSP庫針對Cortex-M4處理器進行優(yōu)化，但在性能要求較低時，也可以在Cortex-M0處理器上運行。

　　對于復雜專案的開發(fā)，ARM軟件生態(tài)系統(tǒng)絕對是一個不可或缺的資源。超過三十個作業(yè)系統(tǒng)可在Cortex-M系列處理器上工作。此外，工具供應商和微控制器供應商還提供大量的中介軟件套裝軟件，其中包括許多免費的存儲庫。

　　通過mbed為開發(fā)者提供說明

　　為幫助開發(fā)者快速輕松地開發(fā)MCI設計原型，ARM與其合作伙伴以及快速壯大的線上社群聯(lián)合開發(fā)了線上mbed平臺。 mbed平臺提供了一個基于標準的C/C++ 軟件發(fā)展包（SDK）、一個微控制器硬件開發(fā)包（HDK）以及一些受支援的開發(fā)板、一個線上編譯器和線上開發(fā)者協(xié)作工具，旨在說明開發(fā)者快速、專業(yè)地開發(fā)出基于 ARM微控制器的產(chǎn)品原型。

　　適用于蜂巢式連接設備的節(jié)能架構

　　如今，OEM和企業(yè)可以構建出比以往更加節(jié)能、更加靈活的M2M解決方案。 ARM Cortex-M的低功耗微處理器與司亞樂預整合多核架構結合，使新解決方案具有以下優(yōu)勢：

　　．憑藉預整合架構、M2M開發(fā)工具以及業(yè)界開發(fā)社群的鼎力支援，可縮短產(chǎn)品上市時間。

　　．與傳統(tǒng)系統(tǒng)架構相比，預整合模組尺寸更小，再加上可使用更小電池運行的低功耗ARM微處理器，可減小尺寸、降低功耗。

　　．開發(fā)者毋須執(zhí)行復雜且耗時的基礎系統(tǒng)整合任務，提高工作效率；M2M方案可使用更少元件，從而降低整體開發(fā)成本并縮短上市時間。

　?。甅2M方案采用適用于蜂巢式連接和M2M應用的專用應用程序內核，從而提高性能。

　?。A整合模組可減少潛在攻擊者的侵入點，并根據(jù)每個應用的具體需求量身訂制一系列安全功能，顯著提高安全性。

　?。捎诓捎脼檫m應不同市場運營商網(wǎng)路的獨特要求而開發(fā)的預整合硬件、軟件和云端管理區(qū)塊，從而減少測試和認證要求，進而簡化部署過程。

　?。畈l(fā)展的M2M開發(fā)者社群可提供支援、開發(fā)和原型設計的相關工具，因此規(guī)模較小以及新進入M2M領域的公司仍可創(chuàng)新、成功開發(fā)M2M應用。

　　未來M2M創(chuàng)新合作伙伴關系

　　全新M2M技術創(chuàng)新成果著實能帶來誘人的回報，但OEM和企業(yè)須對自己充滿信心，即使他們在以不同的方式實現(xiàn)目標，也要相信自己一定可以取得成功。OEM正在從需要技術供應商和無線供應商，轉變?yōu)樾枰苤铝τ谡f明他們解決商業(yè)挑戰(zhàn)并走向成功的合作伙伴。

　　（本文作者Pauzet任職于司亞樂、Maidment任職于ARM）