Cortex-M4

面对日益严苛的环境要求，新唐科技Cortex-M4微控制器系列挑战极致，推升工作温度范围从-40 ℃至125 ℃，再攀新高峰 

极海半导体工业级高性能APM32F407xG系列新品MCU，是极海首款基于ARM® Cortex®-M4内核的MCU。

东芝今日宣布，已开始量产M4G组中用于高速数据处理的20种新器件。M4G组是TXZ+TM族高级系列的新成员，采用40nm工艺制造。

东芝今日宣布，已开始量产M4K组12款面向电机控制的新产品，这也是TXZ+TM族高级系列的首批产品。

日前，业界领先的半导体供应商兆易创新(GigaDevice)正式发布基于120MHz Cortex®-M4内核的GD32F303/305/307多个系列主流型微控制器新品，以增强的处理效能和丰富的系统资源为市场主流应用注入澎湃动力。作为GD32微控制器家族的最新成员， GD32F3系列率先提供了3大系列37个产品型号，包括LQFP144、LQFP100、LQFP64和 LQFP48等4种封装类型选择。从而以前所未有的设计灵活性和兼容度轻松应对飞速发展的产业升级挑战。目前，该系列产品已经开始提供样片，并将于四月份正式投入量产及全面供货。

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兆易创新GigaDevice GD32F403系列通用MCU基于168MHz Cortex®-M4内核并支持快速DSP和浮点运算功能，持续以业界领先的处理效率和均衡的接口资源配置，为工业制造、智能硬件和物联网等高性能计算需求提供高性价比入门之选。

日前，业界领先的半导体供应商兆易创新(GigaDevice)推出基于168MHz Cortex-M4内核的GD32F403系列高性能基本型微控制器新品，以均衡的系统资源和外设配置为高级运算需求提供了高性价比的入门之选。作为GD32微控制器家族的最新成员， GD32F403系列提供了20个产品型号，包括LQFP144、LQFP100、LQFP64和BGA100等4种封装类型选择。从而以极佳的设计灵活性和兼容度轻松应对飞速发展的智能应用挑战。目前，该系列产品已经开始提供样片，并将于三月份正式投入量产及全面供货。

Cortex-M4微控制器(MCU)将可加速马达控制设计。精准的马达控制须仰赖精密且复杂的算法才能达到，而Cortex-M4微控制器运算能力达100MHz，并具备DSP及硬件浮点运算单元，可有效执行马达控制所需的高阶计算，有助减轻开发负担。

透过内建Cortex-M4核心的微控制器(MCU)，再搭配智能型连接的接口设备，将可轻松执行复杂的马达控制算法。本文将以永磁同步马达(PMSM)磁场定向控制(FOC)之中的方程式为例进行探讨，并显示如何利用CMSIS数字信号处理器(DSP)链接库进行处理。本范例使用的相同原则，可应用至其他控制算法及马达类型。此外，也将探讨智能型接口设备为何不需要第二个核心，并说明使用单一业界标准核心搭配CMSIS DSP链接库的众多优点。

在探讨控制算法及方程式之前，了解永磁同步马达的架构及运作相当重要。基本上，简易的三相永磁同步马达包含永磁转子及固定式定子，并且搭配了三个正弦分布绕组(图1)。

关于systick在Cortex-M4中有讲到，我们大家平常在单片机开发中经常会使用到延时函数，一般的，我们会使用变量自加循环判断的方法来实现软件延时。但是这种方法有个弊端——延时时间不精确。

主要体现在：

1、在C语言编写的延时函数中，每条函数语句的执行时间可能不同，这样，在实现延时的过程中，想通过增加或减少函数语句来实现延时的增加或减小控制起来不太方便，时间的精确性当然很难控制；

2、由于各种不同的控制器运行的主频可能不同，执行相同的延时函数所需要的的时间值可能就不同。这样，使得这种延时函数在不同的平台上移植起来时间的精确性就更不可靠。所以，我们就不使用这样的延时方法。

从ARM Cortex-M0内核开始，一直到现在的ARM Cortex-M4，这些内核中都搭载了systick滴答定时器，它放在了NVIC中，主要目的是为了给操作系统提供一个滴答中断。当然，毕竟它也是一个定时器，我们就可以利用它来做到精确的软件延时。

最近在关注Cortex-M处理器，针对目前进入大众视野的M0、M3、M4做了如下简单对比，内容来自ARM等官网，这里仅仅是整理了下，看起来更直观点，

Cortex-M 系列针对成本和功耗敏感的 MCU 和终端应用（如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、大型家用电器、消费性产品和医疗器械）的混合信号设备进行过优化。.

<strong>一、比较 Cortex-M 处理器</strong>

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Cortex-M 系列处理器都是二进制向上兼容的，这使得软件重用以及从一个

大部分采用Cortex-M3/M4 MCU的目标应用是便携式的，并且供电电源来自电池或能源收集系统，因此我们所探讨的大部分概念涉及如何减少系统整体能耗的技术。然而，在许多情况下，这些节能技术也是处理器应用设计的有力工具，可提供：

●更符合成本效益的解决方案

●更大的升级和采用新特性的设计冗余

●有助于产品在激烈竞争市场上脱颖而出的性能和特性

<strong><font size="5">小知识：Cortex-M3对比Cortex-M4</font></strong>

Cortex-M3架构背后的指导思路是设计一种既要满足应用的成本效益又要提供高性能计算和控制1的处理器。类似的应用包括汽车车身系统、工业控制系统和无线网络/传感器产品等。M3系列为32位的ARM处理器架构引进了多项重要特性，包括：

●不可屏蔽式中断

●高度确定性、嵌套、向量式中断

●原子位操作

●可选的存储保护（MPU）

除了绝佳的计算性能，Cortex-M3处理器先进的中断结构还能确保系统迅速响应真实世界的事件，同时仍然提供极低的动态与静态功耗。