概要

ARM Cortex-M处理器家族现在有8款处理器成员。在本文中，我们会比较Cortex-M系列处理器之间的产品特性，重点讲述如何根据产品应用选择正确的Cortex-M处理器。本文中会详细的对照Cortex-M系列处理器的指令集和高级中断处理能力，以及SoC系统级特性，调试和追踪功能和性能的比较。

1   简介

今天，ARM Cortex-M处理器家族有8款处理器成员。除此之外，ARM的产品系列还有很多其他的处理器成员。对很多初学者，甚至某些芯片设计经验丰富但是不熟悉ARM系列处理器的设计者来说，也是很容易混淆这些产品的。不同的ARM处理器有不同的指令集，系统功能和性能。本文会深入展现Cortex-M系列处理器之间的关键区别，以及它们和ARM其他系列处理器的不同。

1.1     ARM处理器家族

多年来，ARM已经研发了相当多的不同的处理器产品。 如下图中（图1）: ARM处理器产品分为经典ARM处理器系列和最新的Cortex处理器系列。并且根据应用范围的不同，ARM处理器可以分类成3个系列。

Application Processors（应用处理器）–面向移动计算，智能手机，服务器等市场的的高端处理器。这类处理器运行在很高的时钟频率（超过1GHz），支持像Linux，Android，MS Windows和移动操作系统等完整操作系统需要的内存管理单元（MMU）。 如果规划开发的产品需要运行上述其中的一个操作系统，你需要选择ARM应用处理器.

Real-time Processors（实时处理器）–面向实时应用的高性能处理器系列，例如硬盘控制器，汽车传动系统和无线通讯的基带控制。多数实时处理器不支持MMU，不过通常具有MPU、Cache和其他针对工业应用设计的存储器功能。实时处理器运行在比较高的时钟频率（例如200MHz到>1GHz），响应延迟非常低。虽然实时处理器不能运行完整版本的Linux和Windows操作系统， 但是支持大量的实时操作系统（RTOS）。

Microcontroller Processors（微控制器处理器）–微控制器处理器通常设计成面积很小和能效比很高。通常这些处理器的流水线很短，最高时钟频率很低（虽然市场上有此类的处理器可以运行在200Mhz之上）。 并且，新的Cortex-M处理器家族设计的非常容易使用。因此，ARM微控制器处理器在单片机和深度嵌入式系统市场非常成功和受欢迎。

图SEQ Figure \* ARABIC1:处理器家族

表1总结了三个处理器系列的主要特征。

	Application processors	Real-time processors	Microcontroller processors
设计特点	高时钟频率，长流水线，高性能，对媒体处理支持（NEON指令集扩展） ,	高时钟频率，较长的流水线，高确定性（中断延迟低）	通常较短的流水线，超低功耗
系统特性	内存管理单元(MMU), cache memory, ARM TrustZone®安全扩展	内存保护单元(MPU), cache memory,紧耦合内存(TCM)	内存保护单元(MPU),嵌套向量中断控制器(NVIC),唤醒中断控制器(WIC),最新ARM TrustZone®安全扩展.
目标市场	移动计算，智能手机，高能效服务器，高端微处理器	工业微控制器，汽车电子，硬盘控制器，基带	微控制器，深度嵌入系统（例如，传感器，MEMS，混合信号IC, IoT）

表SEQ Table \* ARABIC1:处理器特性总结