高效能微處理器現(xiàn)身

　　為滿足更廣泛的M2M應(yīng)用需求，微處理器供應(yīng)商專門針對M2M應(yīng)用重新設(shè)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(shè)備的電源并中斷處理功能，盡量減少設(shè)備空轉(zhuǎn)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(shè)備的多年運行。

　　M2M技術(shù)是一項前瞻技術(shù)，許多開發(fā)者在尋找資源和指導(dǎo)內(nèi)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(yīng)用開發(fā)以及這些應(yīng)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(shù)加快上市時程［@C］ M2M創(chuàng)新技術(shù)加快上市時程

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

　　多核架構(gòu)

　　包括蜂巢式連接設(shè)備和一個專門用于M2M應(yīng)用的處理器。此架構(gòu)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(shè)計、降低系統(tǒng)總成本，還可以大幅降低功耗。

　　確保云端服務(wù)的內(nèi)部連接

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

　　開放式應(yīng)用架構(gòu)

　　內(nèi)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(yīng)用上市時間的方向邁出了重要一步。最終，開發(fā)者能夠?qū)⒏嗟臅r間花費在核心應(yīng)用和商業(yè)模型的開發(fā)和創(chuàng)新方面，而不必?fù)?dān)心整合無線通訊所面臨的挑戰(zhàn)。

　　Cortex-M0結(jié)合NVIC　提升M2M方案功耗表現(xiàn)

　　ARM 在研發(fā)低功耗技術(shù)方面經(jīng)驗豐富，所生產(chǎn)的微處理器特別適用于手持設(shè)備和電池驅(qū)動設(shè)備。ARM Cortex-M系列處理器經(jīng)過特殊設(shè)計和優(yōu)化，專用于對成本和電源敏感的嵌入式應(yīng)用。其中包括適用于終端應(yīng)用的MCU和混合訊號設(shè)備，例如智能型儀器表、人機周邊設(shè)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(shè)備中，而對于此類設(shè)備而言，高效處理控制任務(wù)至關(guān)重要。微控制器可用于控制多種周邊設(shè)備，包括類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)位類比轉(zhuǎn)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(shè)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(yīng)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(yīng)十分關(guān)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(shè)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(nèi)核與NVIC緊密整合，Cortex-M0處理器可快速執(zhí)行插斷服務(wù)常式 （ISR），并可大幅縮短中斷延遲時間。為優(yōu)化低功耗設(shè)計，NVIC整合睡眠模式，該模式包括一個可使整個設(shè)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(xué)習(xí)和使用。Cortex-M系列處理器經(jīng)過專門設(shè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)（CMSIS）可使學(xué)習(xí)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(biāo)頭檔（Accesss Function Header File），使周邊設(shè)備定義外觀在基于Cortex-M處理器的不同設(shè)備中實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

　　所有主要的微控制器供應(yīng)商均提供與CMSIS相容的裝置驅(qū)動程式庫，便于軟件開發(fā)者在基于Cortex-M處理器的設(shè)備上進行軟件開發(fā)。CMSIS-Core函式庫中包含用于設(shè)置和使用周邊設(shè)備的所有周邊設(shè)備暫存器定義和驅(qū)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(yīng)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(fù)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(yīng)商和微控制器供應(yīng)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)備的節(jié)能架構(gòu)

　　如今，OEM和企業(yè)可以構(gòu)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(yù)整合多核架構(gòu)結(jié)合，使新解決方案具有以下優(yōu)勢：

　　．憑藉預(yù)整合架構(gòu)、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(gòu)相比，預(yù)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(fù)雜且耗時的基礎(chǔ)系統(tǒng)整合任務(wù)，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。

　　．M2M方案采用適用于蜂巢式連接和M2M應(yīng)用的專用應(yīng)用程序內(nèi)核，從而提高性能。

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

　　．由于采用為適應(yīng)不同市場運營商網(wǎng)路的獨特要求而開發(fā)的預(yù)整合硬件、軟件和云端管理區(qū)塊，從而減少測試和認(rèn)證要求，進而簡化部署過程。

　　．蓬勃發(fā)展的M2M開發(fā)者社群可提供支援、開發(fā)和原型設(shè)計的相關(guān)工具，因此規(guī)模較小以及新進入M2M領(lǐng)域的公司仍可創(chuàng)新、成功開發(fā)M2M應(yīng)用。

　　未來M2M創(chuàng)新合作伙伴關(guān)系

　　全新M2M技術(shù)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(biāo)，也要相信自己一定可以取得成功。OEM正在從需要技術(shù)供應(yīng)商和無線供應(yīng)商，轉(zhuǎn)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）