CortexM4内核及DSP指令
Cortex-M4的寄存器组
Cortex-M4为32位处理器内核。
该处理器包含以下32位寄存器：●13个通用寄存器（r0-r12）●堆栈指针（SP），别名为“banked”寄存器。
主堆栈指针SP_main和进程堆栈指针SP_process。
●连接寄存器LR（r14）●程序计数寄存器(PC), r15●特殊功能程序状态寄存器（xPSR）下图给出了Cortex-M4处理器的寄存器组：图Cortex-M4处理器的寄存器组1.R0‐R12是最具“通用目的”的32位通用寄存器，用于数据操作。
大部分能够访问通用寄存器的指令都可以访问r0-r12。
其中：✓低组寄存器（r0-r7）能够被所有访问通用寄存器的指令访问。
✓高组寄存器（r8-r12）能够被所有32位通用寄存器指令访问，而不能被所有的16位指令访问。
2.寄存器r13、r14和r15具有以下特殊功能：✓堆栈指针——寄存器r13被用作堆栈指针（SP）。
堆栈指针用于访问堆栈，因为SP忽略写入到[1:0]位（即最低两位永远是0），则堆栈是按照字对齐（4个字节对齐）。
主堆栈指针SP_main是复位后缺省使用的堆栈指针，用于操作系统内核以及异常处理例程（包括中断服务例程）。
“Handler”模式总是使用SP_main主堆栈指针，但是你也可以配置成“Thread”模式来使用SP_main主堆栈指针或者SP_process进程堆栈指针。
✓连接寄存器——寄存器r14为子程序连接寄存器（LR）。
当一个Branch and Link (BL) 或Branch and Link with Exchange (BLX)指令被执行后，LR从PC获取返回地址。
LR也被用于异常返回。
在其他情况下，你可以把r14当做一个通用寄存器。
✓程序计数寄存器——寄存器r15是程序计数寄存器（PC）。
指向当前的程序地址。
如果修改它的值，就能改变程序的执行流（很多高级技巧隐藏其中）。
该寄存器的[0]位永远为0，则指令总是按照字对齐或者半字对齐。
cortex-m4结构
cortex-m4结构
Cortex-M4是英国ARM公司设计的一种32位的嵌入式处理器架构，常用于低功耗、实时性要求高的应用场景。
Cortex-M4的架构包括以下主要特性：
1. 32位的ARM Cortex-M4核心：Cortex-M4核心采用Harvard 架构，具有高效的指令执行能力和低功耗特性。
2. 浮点单元（FPU）：Cortex-M4集成了硬件浮点单元，可以加速浮点运算操作，提高计算效率。
3. 中断控制器：Cortex-M4内置了可编程的中断控制器，可以处理多个中断源和优先级，并支持快速中断响应。
4. 多级睡眠模式：Cortex-M4支持多级睡眠模式，可以在不同的功耗需求下选择适当的睡眠状态，以降低功耗。
5. 内部总线结构：Cortex-M4采用了三级总线结构，包括指令总线、数据总线和系统总线，有助于提高数据的吞吐量和并行处理能力。
6. 内存保护单元（MPU）：Cortex-M4集成了MPU，可以对内存区域进行保护，提高系统的安全性和稳定性。
7. 周边控制器：Cortex-M4支持多种外设接口和控制器，如UART、SPI、I2C、DMA等，方便与外部设备进行通信和数
据交换。
总体而言，Cortex-M4结构具有高性能、低功耗、实时性强和灵活可扩展等特点，适用于广泛的嵌入式应用领域，如工业控制、智能家居、车载系统等。
ARM Cortex M4嵌入式系统开发实践2
1.5 基于硬件构件的嵌入式底层软件构件的编程方法嵌入式系统是软件与硬件的综合体，硬件设计和软件设计相辅相成。
嵌入式系统中的驱动程序是直接工作在各种硬件设备上的软件，是硬件和高层软件之间的桥梁。
正是通过驱动程序，各种硬件设备才能正常运行，达到既定的工作效果。
1.5.1 嵌入式硬件构件和软件构件的层次模型嵌入式软件构件（Embedded Software Component, ESC）是实现一定嵌入式系统功能的一组封装的、规范的、可重用的、具有嵌入特性的软件单元，是组织嵌入式系统的功能单位。
IO）。
由图1-6可看出，底层外设构件可以调用底层内部构件，如LCD构件可以调用GPIO 构件、PCF8563构件（时钟构件）可以调用I2C构件等。
而高层构件可以调用底层外设构件和底层内部构件中的功能构件，而不能直接调用GPIO构件。
另外，考虑到几乎所有的底层内部构件都涉及到MCU各种寄存器的使用，因此将MCU的所有寄存器定义组织在一起，形成MCU头文件，以便其它构件头文件中包含该头文件。
1.5.2 底层构件的实现方法与编程思想底层构件是与硬件直接打交道的软件，由头文件和源程序文件两部分组成。
头文件中的内容主要有：包含下层构件头文件的#include语句、用以描述构件属性的宏定义语句以及对外接口函数原型说明。
在头文件中使用函数原型，对于建立代码模块和外部接口的规范，便于他人使用，都是很有帮助的。
使用这些函数的用户，不需要查找源代码去了解参数的具体类型，直接查看函数原型即可。
源程序文件中存放构件的内部函数和外部函数的定义，即函数的实现代码，以完成函数所要实现的功能。
在对底层构件进行设计时，最关键的工作是要对构件的共性和个性进行分析，抽取出构件的属性和对外接口函数。
尽量做到：当一个底层构件应用到不同系统中时，仅需修改构件的头文件，对于构件的源程序文件则不必修改或改动很小。
例如，串行通信模块SCI是大多数MCU都具有的内部模块。
Cortex-M4内核资料
M4内核资料汇总Cortex-M4处理器是由ARM专门开发的最新嵌入式处理器，用以满足需要有效且易于使用的控制和信号处理功能混合的数字信号控制市场，高效的信号处理功能与Cortex-M处理器系列的低能耗、低成本和易于使用的优点的组合，可满足电机控制、汽车、医疗设备、工业自动化市场等应用。
本次帖子主题是围绕飞思卡尔与英飞凌的M4内核产品简介，从厂商的M4内核典型产品入手，一步步揭开M4内核神秘的面纱...一、学习笔记1、《基于Kinetis K60的Cortex-M4自学笔记》电子版飞思卡尔技术社区资深网友洋葱圈倾情奉献《Cortex-M4自学笔记》如果你也是Cortex-M4开发爱好者，如果你也是Kinetis K系列的忠实粉丝。
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2、基于XMC4000单片机M4内核系列例程、笔记综合汇总3、基于XMC4500的M4内核使用入门资料、开发工具、笔记例程二、热点研讨1、2014年英飞凌XMC微控制器M4内核巡回研讨会资料最新发布！日前英飞凌研讨会在五大城市召开，现在奉上最新研讨会资料，赶紧下载吧！2、2014年飞思卡尔基于Kinetis和i.MX解决方案的研讨会！Designing with Freescale研讨会–基于ARM®技术的Kinetis和i.MX解决方案研讨会是由讲师指导的培训课程，支持嵌入式工程师加快创新以飞思卡尔技术开发的终端产品。
三、视频教学1、飞思卡尔ARM CortexM4Kinetis视频讲义2、【培训视频】英飞凌XMC MCU开发基础系列（DAVE3&XMC 2Go Kit）四、经典应用1、基于XMC4500的PMSM伺服控制器设计2、基于K60USB摄像头的设计。
ARM发布用于高性能数字信号控制的CORTEX-M4处理器.
ARM发布用于高性能数字信号控制的CORTEX-M4处理器ARM公司近日发布了创新的Cortex™-M4处理器，为数字信号控制（DSC）应用提供高效的解决方案。
同时，ARM公司也继续保持了针对先进的微控制器（MCU）应用的ARM® Cortex-M系列处理器在业界的领导地位。
Cortex-M4处理器完美融合了高效的信号处理能力以及Cortex-M 系列处理器诸多无可比拟的优势，包括低功耗、低成本和易于使用，旨在满足那些新兴的、灵活多变的解决方案的需求。
这些解决方案的目标应用包括电机控制、汽车电子、电源管理、嵌入式音频以及工业自动化。
Cortex-M4处理器具有一个单时钟周期乘法累加（MAC）单元、优化的单指令多数据（SIMD）指令、饱和运算指令和一个可选的单精度浮点运算单元（FPU）。
这些数字信号处理功能基于一系列ARM Cortex-M系列处理器所采用的创新技术，包括：高性能32位内核，可达1.25DMIPS/MHz；Thumb®-2指令集，提供最佳的代码密度；和一个嵌套向量中断控制器，能完成出色的中断处理。
此外，该处理器还提供了一个可选的内存保护单元（MPU），提供低成本的调试/追踪功能和集成的休眠状态，以增加灵活性。
嵌入式开发者将得以快速设计并推出令人瞩目的终端产品，具备最多的功能以及最低的功耗和尺寸。
为基于DSP技术的市场提供追踪服务的领先市场调研公司Forward Concepts总裁Will Strauss表示：“嵌入式市场对于信号处理的要求已经从专用处理器转向了混合微控制器。
这些产品能够提供出色的数字信号控制，同时又能为有效地进行其它处理操作提供灵活性。
ARM的合作伙伴将从引入Cortex-M4处理器中获益，因为Cortex-M4不仅具备了最佳的数字信号控制操作所需的所有功能，还结合了深受市场认可的Cortex-M系列处理器的低功耗特点。
”ARM物理IP系列能为Cortex-M4处理器提供最广泛的代工厂和技术支持，以完成物理实现。
llcc68中文技术手册
llcc68中文技术手册LLCC68是一款廉价、低功耗、高性能的单片机，可以广泛应用于各种嵌入式系统中。
以下是LLCC68的技术手册：1. 架构LLCC68采用ARM Cortex-M4内核，频率可以高达168MHz，支持DSP指令集和浮点运算。
它还具有256KB的Flash存储器和64KB的SRAM存储器，以及丰富的外设功能，如多种通信协议、模拟输入/输出、数字协议等。
2. 基本功能LLCC68支持多种通信协议，如I2C、SPI、UART等。
它还包括DMA 控制器、时钟、复位控制器和电源管理单元等基本功能。
此外，LLCC68具有一组GPIO引脚，使其能够与其他设备进行通信。
3. 时钟和计时器LLCC68内置了各种时钟和计时器，包括系统时钟、控制器时钟和计时器等。
LLCC68还支持超低功耗模式，使其非常适合于需要长时间运行的应用程序。
4. 模拟输入/输出LLCC68具有多个模拟输入和输出通道，包括模拟信号处理器、模拟数字转换器和模拟比较器等。
这使得它可以实现广泛的模拟输入/输出功能。
5. 数字协议LLCC68支持多种数字协议，如CAN、USB、Ethernet等。
这使得LLCC68非常适合于需要与其他数字系统进行通信的应用程序。
6. 软件开发工具LLCC68配备了完整的软件开发工具，包括Cortex-M4编译器、调试器和仿真器。
这使得开发嵌入式应用程序变得更加容易。
7. 应用程序LLCC68可以应用于各种嵌入式系统中，如智能家居、汽车电子、医疗设备等。
由于其高性能和低功耗，LLCC68可以有效实现这些应用程序的要求。
总之，LLCC68是一款具有优异性能和丰富功能的单片机，非常适合于各种嵌入式系统的应用。
它的低功耗设计使其在长时间使用方面更加高效，同时软件开发工具也使其更容易开发。
N32L40xx8 xB数据手册说明书
N32L40xx8/xB数据手册N32L40x系列采用32-bit ARM Cortex-M4F内核，最高工作主频64MHz，支持浮点运算和DSP指令，集成高达128KB嵌入式加密Flash，24KB SRAM，集成丰富的高性能模拟器件，内置1个12bit 4.5Msps ADC，2个独立轨到轨运算放大器，2个高速比较器，1个12bit 1Msps DAC，集成多达320段的Segment LCD驱动，集成多路U(S)ART、I2C、SPI、USB、CAN等数字通信接口，内置密码算法硬件加速引擎。
关键特性●内核CPU―32位ARM Cortex-M4内核+FPU，单周期硬件乘除法指令，支持DSP指令和MPU―内置2KB指令Cache缓存，支持Flash加速单元执行程序0等待―最高主频64MHz，80DMIPS●加密存储器―高达128KByte片内Flash，支持加密存储、多用户分区管理及数据保护、硬件ECC检查，10万次擦写次数，10年数据保持―24KByte SRAM，包括16Kbyte SRAM1（在STOP2模式下可配置为保持）和8Kbyte SRAM2（在STANDBY和STOP2模式下可配置为保持），支持硬件奇偶校验●低功耗管理―STANDBY模式：1.5uA，所有备份寄存器保持，IO保持，可选RTC Run，8KByte SRAM2保持，快速唤醒―STOP2模式：3uA、RTC Run、8KByte SRAM2保持、CPU寄存器保持、IO保持、快速唤醒―RUN模式：60uA/MHz@64MHz―LPRUN模式：PLL关闭，MSI作为系统主时钟，MR关闭，LPR开启，USB/CAN/SAC电源关闭，其他外设可选●Segment LCD显示驱动，最高支持176段（4x44）或320段（8x40）●高性能模拟接口―1个12bit 4.5Msps ADC，多精度可配置，6位模式下采样率高达8Msps，最多16个外部单端输入通道，支持差分模式―2个轨到轨运算放大器，内置最大32倍可编程增益放大器―2个高速模拟比较器，内置64级可调比较基准，COMP1支持在STOP2模式下工作―1个12bit DAC，采样率1Msps―内部2.048V独立参考电压参考源―内部集成低压检测单元●时钟―HSE：4MHz~32MHz外部高速晶体―LSE：32.768KHz外部低速晶体―HSI：内部高速RC16MHz―MSI：内部多速RC100K ~ 4MHz―LSI：内部低速RC 40KHz―内置高速PLL―MCO：支持1路时钟输出，可配置为低速或高速时钟输出●复位―支持上电/欠压/外部引脚复位―支持看门狗复位●最大支持64个GPIOs●通信接口―5个U(S)ART接口，其中3个USART接口（支持ISO7816，IrDA，LIN），2个UART接口―1个LPUART，支持STOP2模式唤醒MCU―2个SPI接口，速度高达16Mbps，支持I2S通信―2个I2C接口，速率高达1MHz，主从模式可配，从机模式下支持双地址响应―1个USB 2.0全速设备接口―1个CAN 2.0A/B总线接口●1个DMA控制器，支持8通道，通道源地址及目的地址任意可配●1个RTC实时时钟，支持闰年万年历，闹钟事件，周期性唤醒，支持内外部时钟校准●定时计数器―2个16bit高级定时计数器，支持输入捕获，互补输出，正交编码输入，最高控制精度9.25ns；每个定时器有4个独立的通道，其中3个通道支持6路互补PWM输出―5个16bit通用定时计数器，每个定时器有4个独立通道，支持输入捕获/输出比较/PWM输出―2个16bit基础定时计数器―1个16bit低功耗定时计数器，支持双脉冲计数功能，可在STOP2模式下工作―1个24bit SysTick―1个7bit窗口看门狗(WWDG)―1个12bit独立看门狗(IWDG)●编程方式―支持SWD/JTAG在线调试接口―支持UART和USB Bootloader●安全特性―内置密码算法硬件加速引擎―支持AES、DES、TDES、SHA1/224/256、SM1、SM3、SM4和SM7算法―闪存存储加密、多用户分区管理单元(MMU)―TRNG真随机数发生器―CRC16/32运算―支持写保护（WRP），多种读保护（RDP）等级（L0/L1/L2）―支持安全启动，程序加密下载，安全更新―支持外部时钟失效检测，入侵检测●96位UID和128位UCID●工作条件―工作电压范围：1.8V~3.6V―工作温度范围：-40℃～105℃―ESD：±4KV（HBM模型），±1KV（CDM模型）●封装―QFN32(4mm×4mm)―QFN48(6mm×6mm)―LQFP48(7mm×7mm)―QFN64(8mm×8mm)―LQFP64(10mm×10mm)―LQFP80(12mm×12mm)●订购型号目录1 产品简介 (11)命名规则 (12)器件一览 (13)2 功能简介 (14)处理器内核 (14)存储器 (14)嵌入式闪存存储器(FLASH) (14)嵌入式SRAM (15)嵌套的向量式中断控制器(NVIC) (15)外部中断/事件控制器(EXTI) (15)时钟系统 (15)启动模式 (16)供电方案 (16)复位 (17)可编程电压监测器 (17)电压调压器 (17)低功耗模式 (17)直接存储器存取(DMA) (18)实时时钟(RTC) (18)定时器和看门狗 (18)低功耗定时器（LPTIM） (18)基本定时器（TIM6和TIM7） (19)通用定时器(TIMx) (19)高级控制定时器(TIM1和TIM8) (20)系统时基定时器(Systick) (20)看门狗定时器(WDG) (20)I2C总线接口 (21)通用同步/异步收发器(USART) (22)低功耗通用异步接收器(LPUART) (24)串行外设接口(SPI) (24)串行音频接口(I2S) (25)控制器局域网络(CAN) (26)通用串行总线（USB） (26)通用输入输出接口(GPIO) (27)段式液晶显示驱动（LCD） (28)模拟/数字转换器(ADC) (28)运算放大器（OPAMP） (29)模拟比较器(COMP) (29)数字/模拟转换（DAC） (30)温度传感器(TS) (30)循环冗余校验计算单元(CRC) (30)密码算法硬件加速引擎(SAC) (31)唯一设备序列号(UID) (31)串行单线JTAG调试口(SWJ-DP) (31)3 引脚定义和描述 (32)封装示意图 (32)QFN32 (32)QFN48 (33)LQFP48 (34)QFN64 (35)LQFP64 (36)LQFP80 (37)引脚定义 (38)4 电气特性 (45)测试条件 (45)最小和最大数值 (45)典型数值 (45)典型曲线 (45)负载电容 (45)引脚输入电压 (45)供电方案 (46)电流消耗测量 (47)绝对最大额定值 (47)工作条件 (48)通用工作条件 (48)上电和掉电时的工作条件 (48)内嵌复位和电源控制模块特性 (48)内置参考电压 (49)供电电流特性 (49)外部时钟源特性 (51)内部时钟源特性 (54)从低功耗模式唤醒的时间 (56)PLL特性 (56)FLASH存储器特性 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(58)表4-25电气敏感性 (58)表4-26I/O静态特性 (58)表4-27IO输出驱动能力特性 (60)表4-28输出电压特性 (60)表4-29输入输出交流特性(1) (60)表4-30NRST引脚特性 (61)表4-31TIM1/8特性 (62)表4-32TIM2/3/4/5/6/7/9特性 (63)表4-33LPTIMER特性 (63)表4-34IWDG最大和最小计数复位时间（LSI=40K H Z） (63)表4-35WWDG最大和最小计数复位时间（APB1PCLK1=16MH Z） (63)表4-36I2C接口特性 (64)表4-37SPI特性(1) (65)表4-38I2S特性(1) (67)表4-39USB启动时间 (69)表4-40USB直流特性 (70)表4-41全速USB电气特性 (70)表4-42ADC特性 (70)表4-43ADC采样时间(1) (71)表4-44ADC精度–局限的测试条件(1)(2) (72)表4-45V REFBUFF特性 (74)表4-46DAC特性(1) (74)表4-47OPAMP特性 (75)表4-48COMP2特性 (76)表4-49COMP1特性 (77)表4-50COMP1低功耗模式特性 (77)表4-51LCD控制器特性 (77)表4-52温度传感器特性 (78)图目录图1-1N32L40X系列框图 (11)图1-2N32L40X系列订货代码信息图示 (12)图2-1存储器映射图 (14)图2-2时钟树 (16)图3-1N32L403系列QFN32引脚分布 (32)图3-2N32L406系列QFN48引脚分布 (33)图3-3N32L406系列LQFP48引脚分布 (34)图3-4N32L406系列QFN64引脚分布 (35)图3-5N32L406系列LQFP64引脚分布 (36)图3-6N32L406系列LQFP80引脚分布 (37)图4-1引脚的负载条件 (45)图4-2引脚输入电压 (46)图4-3供电方案 (46)图4-4电流消耗测量方案 (47)图4-5外部高速时钟源的交流时序图 (52)图4-6外部低速时钟源的交流时序图 (53)图4-7使用8MH Z晶体的典型应用 (53)图4-8使用32.768KH Z晶体的典型应用 (54)图4-9输入输出交流特性定义 (61)图4-10建议的NRST引脚保护 (62)图4-11I2C总线交流波形和测量电路(1) (65)图4-12SPI时序图–从模式和CLKPHA=0 (66)图4-13SPI时序图–从模式和CLKPHA=1(1) (67)图4-14SPI时序图–主模式(1) (67)图4-15I2S从模式时序图(飞利浦协议)(1) (69)图4-16I2S主模式时序图(飞利浦协议)(1) (69)图4-17USB时序：定义数据信号的上升和下降时间 (70)图4-18ADC精度特性 (73)图4-19使用ADC典型的连接图 (73)图4-20供电电源和参考电源去藕线路(V REF+与V DDA相连) (74)图5-1QFN32封装尺寸 (79)图5-2QFN48封装尺寸 (80)图5-3LQFP48封装尺寸 (81)图5-4QFN64封装尺寸 (82)图5-6LQFP80封装尺寸 (84)图5-7丝印说明 (85)1产品简介N32L40x系列微控制器产品采用高性能32位ARM Cortex™-M4F内核，集成浮点运算单元（FPU）和数字信号处理（DSP），支持并行计算指令。
浅谈ARM-Cortex系列处理器之区别
浅谈ARM Cortex系列处理器之区别市面上ARM Cortex系列包括3个系列,包括ARM Cortex-A，ARM Cortex—R，ARM Cortex —M,Z这三种系列，并且每个系列又分多种子版本,每个子版本都有各自的特点。
很好的为设计人员提供非常广泛的具有可扩展性的性能选项，从而有机会在多种选项中选择最适合自身应用的内核，而非千篇一律的采用同一方案.其中，1，Cortex-A-面向性能密集型系统的应用处理器内核2， Cortex-R-面向实时应用的高性能内核3， Cortex-M-面向各类嵌入式应用的微控制器内核Cortex-A处理器为利用操作系统（例如Linux或者Android ，IOS）的设备提供了一系列解决方案，这些设备被用于各类应用，从低成本手持设备到智能手机、平板电脑、机顶盒以及企业网络设备等。
早期的Cortex-A系列处理器（A5、A7、A8、A9、A12、A15和A17）基于ARMv7-A架构。
每种内核都共享相同的功能集,例如NEON媒体处理引擎、Trustzone安全扩展、单精度和双精度浮点支持、以及对多种指令集（ARM、Thumb—2、Thumb、Jazelle 和DSP）的支持。
与此同时，这些处理器也具有极高的设计灵活性，能够提供所需的最佳性能和预期的功效.介绍过Cortex-A,下面介绍Cortex—R系列——衍生产品中体积最小的ARM处理器，这一点也最不为人所知。
Cortex—R处理器针对高性能实时应用,例如硬盘控制器（或固态驱动控制器）、企业中的网络设备和打印机、消费电子设备（例如蓝光播放器和媒体播放器）、以及汽车应用（例如安全气囊、制动系统和发动机管理）。
Cortex—R系列在某些方面与高端微控制器（MCU）类似，但是，针对的是比通常使用标准MCU的系统还要大型的系统。
例如,Cortex-R4就非常适合汽车应用.Cortex—R4主频可以高达600MHz（具有2。