میکروکنترلر های مبتنی بر معماری هسته Cortex-M

به نام خدا

آشنایی با میکروکنترلر های سری Cortex-M

پردازنده های سری Cortex-M در نسل هفتم پردازنده ARM معرفی شدند و معماری آن ها به منظور استفاده در کنترلر های بلادرنگ بهینه سازی شده است.پردازنده های مختلف این خانواده می توانند به عنوان جایگزین مناسبی جهت پردازنده های مختلف در گستره وسیعی از کاربرد ها مورد استفاده واقع شوند.

در ادامه پردازنده های مختلف این خانواده را با جزئیات بیشتری مورد مطالعه قرار می دهیم.

هسته Cortex-M0

این هسته یکی از کم مصرف ترین پردازنده های ارائه شده توسط شرکت ARM است که در عین مصرف توان اندک، کارایی بسیار بالایی را ارائه می کند.قابلیت اجرای دستور های Thumb-2 این امکان را فراهم می آورد که در عین کاهش حجم برنامه کارایی قابل قبولی ارائه شود.

میکروکنترلر های سری LPC111x که توسط شرکت NXP ارائه شده، معماری آن ها بر مبنای هسته پردازنده Cortex-M هستند.این میکروکنترلر ها در کاربرد هایی از قبیل سنسور های بدون سیم و سیستم های ریموت که منبع تغذیه مورد استفاده به صورت باتری بوده و میزان توان مصرفی آن بسیار با اهمیت است،مورد استفاده قرار می گیرند.همچنین با توجه به قیمت بسیار اندک و معماری 32 بیتی می تواند به عنوان جایگزینی قدرتمند جهت میکروکنترلر های 8 و 16 بیتی مورد استفاده قرار گیرد.

هسته Cortex-M3

این هسته یکی از پر کاربردترین پردازنده های ارائه شده توسط شرکت ARM است که به طور گسترده در معماری بسیاری از میکروکنترلر ها مورد استفاده قرار می گیرد و به دلیل مزایای متعدد در مقایسه با هسته ARM7 در معماری نسل جدید میکروکنترلر ها مورد استفاده واقع می شود.

از میان خانواده معروف میکروکنترلر ها که بر اساس معماری این هسته ارائه شده اند می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• میکروکنترلر های خانواده LPC43xx محصول شرکت NXP
• میکروکنترلر های خانواده LPC18xx محصول شرکت NXP
• میکروکنترلر های خانواده LPC17xx محصول شرکت NXP
• میکروکنترلر های خانواده LPC13xx محصول شرکت NXP
• میکروکنترلر های خانواده STM32 محصول شرکت ST
• میکروکنترلر های خانواده SAM3U و SAM3S محصول شرکت Atmel
• میکروکنترلر های خانواده Stellaris محصول شرکت Texas

با توجه به ویژگی های منحصر به فرد پردازنده Cortex-M3،علاوه بر میکروکنترلر ها، در معماری سایر تراشه های جدید امروزی مورد استفاده قرار می گیرد که در این میان می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• Actel Smart Fusion
• Cypress PSOC 5

تراشه های خانواده Smart Fusion ترکیبی از FPGA و مدارات آنالوگ برنامه پذیر هستند که به هسته پردازنده Cortex-M3 متصل شده اند.

هسته Cortex-M4

این هسته به منظور پیاده سازی الگوریتم های پردازشی از قبیل فیلتر های دیجیتال،FFT و ضرب ماتریس که در کاربرد های سنتز و فشرده سازی صدا یا کنترل دور موتور کاربرد دارد مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند به عنوان جایگزینی مناسب جهت تراشه هایی از قبیل پردازنده های خانواده TI C2000 و Microchip dsPIC با مصرف توان بسیار کم مورد استفاده واقع شود.این خانواده از تراشه ها تحت نام کلی DSC مورد بحث قرار می گیرند که در کاربرد های ترکیبی کنترل و پردازش سیگنال مورد استفاده قرار می گیرند.از مشخصات این هسته استفاده از واحد های سخت افزاری ویژه جهت اجرای دستور های MAC و SIMD در یک سیکل کاری می باشد که باعث تسریع در اجرای الگوریتم های پردازش سیگنال خواهد شد.