Cortex-M3

在上一篇文档中,我们向大家分享了如何使用IAR本身自带半主机（semihost）模式来调试程序，但是每10ms输出一个字符的速度实在让人难以接受。今天就向大家介绍一个输出速率更快的，使用同样方便的调试方法-SWO引脚的使用。

在Cortex-M3\M4系列MCU中，内核的调试组件都有一个仪器化跟踪单元（ITM）。ITM的一个主要的用途，就是支持调试信息的输出（例如，printf格式输出）。ITM包含了32个刺激端口，允许不同的软件把数据输出到不同的端口，从而让调试主机可以把它们的信息分离开。每个端口都可以独立的使能/除能，还可以允许或禁止用户进程对它执行写操作。那么这些与MCU的SWO引脚有什么关系呢？刚才我们有说ITM包含了32个端口，其中SWO引脚，就是ITM模块的端口0，我们可以直接用它来输出一些调试信息。那么现在就看看如何使用它吧。

把MCU的SWO引脚同J-link等调试工具连接在一起，因为K64开发板已经直接引出SWD接口了，所以我们就直接连接了J-Link。如图 2所示，第6脚就是SWO引脚。

摘要：设计一款具有自主吸尘功能并且结构简单、成本低的小型家用吸尘机器人，实现了室内半自动或者全自动的清洁工作，从一定程度上代替人们做繁杂的家务。在硬件选型上，以ARM Cortex™⁃M3处理器为核心，设计了专门的电机驱动板，通过光电编码反馈电路实现行走模块的闭环控制。主要对传感器模块进行开发，通过合理布置传感器，采用多种传感器融合，使超声波和红外光电传感器协调工作实现对远近距离障碍物的精确检测，提高了对障碍物的准确识别，能够实现自主避障吸尘。

随着人们生活水平的日益提高，我国人口的老龄化也越来越明显，吸尘机器人作为服务机器人的一种，能够代替人进行清扫房间、车间、墙壁等一些简单劳动。使服务机器人有了广阔的市场，已成为一些企业和科研院所研究的焦点。目前市场上的吸尘机器人虽然也具有智能性，但大多由于结构不尽合理、通用性差、集成度高而导致成本高，不利于普及。在研究总结市场上相对成熟产品的基础上，基于ARM Cortex™⁃M3处理器设计一款具备自我导航功能的室内吸尘机器人。外形紧凑、结构简单、运行平稳、噪音小，并且成本低，操作方便，还具有可扩展接口，用户能够根据实际需要对其功能做进一步开发。

1、吸尘机器人总体构成

WiFi物联网小车设计方案，采用电脑上位机软件通过无线WiFi 控制小车的运动，采集小车的信息。与传统的“智能小车”相比，主要特点在于使用32 位高性能单片机控制、互联网通信机制和电脑上位机软件控制。此方案融合了电脑软件、网络通信、图像处理、图形显示、运动控制、速度采集和温度采集等技术，具有“物联网”的相关特点。传统的小车控制大多使用红外通信，使用遥控器进行控制，不但受到距离的限制，而且远没有电脑软件直观美观。互联网通信使小车具备远程控制的能力，这是红外通信望尘莫及的。此外，本方案小车控制芯片采用Cortex-M3单片机，该单片机具有极丰富的外设，这给小车以后功能升级和扩展奠定了基础。

1、总体设计方案

一、uCOS II在ARM处理器上移植过程中的中断处理
　　
uCOS II是一个源码公开、可移植、可固化、可剪裁和抢占式的实时多任务操作系统，其大部分源码是用ANSI C编写，与处理器硬件相关的部分使用汇编语言编写。总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，以便于移植到任何一种其它的CPU上。
　　
uCOS II最多可支持56个任务，其内核为占先式，总是执行就绪态的优先级最高的任务，并支持Semaphore （信号量）、Mailbox （邮箱）、MessageQueue（消息队列）等多种常用的进程间通信机制。与大多商用RTOS不同的是，uCOS II公开所有的源代码。并可以免费获得，只对商业应用收取少量License费用。
　　
uCOS II移植跟OS_CUP_C.C、OS_CPU_A.S、OS_CPU.H 3个文件有关，中断处理的移植占据了很大一部分内容。作为移植的一个重点，本文以标准中断（IRQ）为例讨论了移植中的中断处理。
　　
1、uCOS II系统结构

最近写一个程序，需要在用户模式下关中断，但ARM 7的体系结构决定了中断必须在特权模式下才可以更改，所以想到使用ARM的软中断来实现关中断和开中断。

使用软中断，首先要有硬件指令的支持，ARM有条指令是SWI。

SWI 指令的格式为：

SWI {条件} 24 位的立即数

SWI 指令用于产生软件中断，以便用户程序能调用操作系统的系统例程。操作系统在 SWI 的异常处理程序中提供相应的系统服务，指令中 24 位的立即数指定用户程序调用系统例程的类型，相关参数通过通用寄存器传递，当指令中 24 位的立即数被忽略时，用户程序调用系统例程的类型由通用寄存器 R0 的内容决定，同时，参数通过其他通用寄存器传递。

指令示例：

SWI 0x02 ；该指令调用操作系统编号位02的系统例程。

在keil MDK中，关键字__svc可以产生硬件SWI指令，使得处理器能响应软件中断。关键字__svc、keil MDK帮助文件中这样描述：

__svc 关键字声明超级用户调用 (SVC) 函数，该函数最多使用四个类似于整数的参数，并通过 value_in_regs 结构最多返回四个结果。

__svc 是一个函数限定符。它影响函数的类型。

正如前文已经多次提到的，向量中断控制器，简称NVIC，是Cortex‐M3 不可分离的一部分，它与CM3 内核的逻辑紧密耦合，有一部分甚至水乳交融在一起。NVIC 与CM3 内核同声相应，同气相求，相辅相成，里应外合，共同完成对中断的响应。NVIC 的寄存器以存储器映射的方式来访问，除了包含控制寄存器和中断处理的控制逻辑之外，NVIC 还包含了MPU的控制寄存器、SysTick 定时器以及调试控制。本章中，我们将体检NVIC 的中断处理控制逻辑。MPU 与调试控制逻辑在后续章节中讨论。

NVIC 共支持1 至240 个外部中断输入（通常外部中断写作IRQs）。具体的数值由芯片厂商在设计芯片时决定。此外，NVIC 还支持一个“永垂不朽”的不可屏蔽中断（NMI）输入。NMI 的实际功能亦由芯片制造商决定。在某些情况下，NMI 无法由外部中断源控制。

NVIC 的访问地址是0xE000_E000。所有NVIC 的中断控制/状态寄存器都只能在特权级下访问。不过有一个例外——软件触发中断寄存器可以在用户级下访问以产生软件中断。所有的中断控制／状态寄存器均可按字／半字／字节的方式访问。此外，有几个中断屏蔽寄存器也与中断控制密切相关，它们是第三章中讲到的“特殊功能寄存器”，只能通过MRS/MSR及CPS 来访问。

要使用低成本的 32位处理器，开发人员面临两种选择，基于Cortex-M3内核或者ARM7TDMI内核的处理器。如何做出选择？选择标准又是什么？本文主要介绍了ARM Cortex-M3内核微控制器区别于ARM7的一些特点，帮助您快速选择。

1．ARM实现方法

ARM Cortex-M3是一种基于ARM V7架构的最新ARM嵌入式内核，它采用哈佛结构，使用分离的指令和数据总线；ARM7是冯诺伊曼结构冯诺伊曼结构下，数据和指令共用一条总线。从本质上来说，哈佛结构在物理上更为复杂，但是处理速度明显加快。根据摩尔定理，复杂性并不是一件非常重要的事，而吞吐量的增加却极具价值。

ARM公司对Cortex-M3的定位是：向专业嵌入式市场提供低成本、低功耗的芯片。在成本和功耗方面，Cortex-M3具有相当好的性能，ARM公司认为它特别适用于汽车和无线通信领域。和所有的ARM内核一样，ARM公司将内该设计授权给各个制造商来开发具体的芯片。迄今为止，已经有多家芯片制造商开始生产基于Cortex-M3内核的微控制器。