ARM Cortex-M/R/A 芯片分析

市场上的嵌入式芯片千千万万，那么对于我们初学的开发者，该怎么选择，怎么下手呢。

其实我们只要理清楚思路，每一个芯片背后肯定包含一个内核以及他的架构和指令集。比如我们以前学习意法半导体的STM32 MCU 它是ST公司生产的芯片，内部是ARM Cortex-M3/M4内核，采用ARMv7架构（哈弗结构）。所以我们学完STM32，就其他类型的单片机就触类旁通了。（类似STM32的单片机有很多，比如NXP的 等等，但是这么多芯片，ARM公司却从来不生产芯片，他只转让内核的设计方案，所以这些芯片不过是在Cortex-M核的基本上增加片上外设）

所以现在学习嵌入式Linux也是同样如此，我们选定一款学习板，不管哪个公司生产的芯片，哪个机构组合的开发板，只要理清楚芯片、内核、架构之间的关系，学会一种典型芯片的开发方法，那么再上手其他的芯片，就有相应的开发经验了。

我手头有一块

这是ARM设计内核的一个演变，从以前的ARM7 ARM9 ARM11到现在的Cortex系列。Cortex根据不同的应用又可以分为几个大类：

Cortex-M Embedded Microcontroller Processors 小型微控制器的应用程序

Cortex-R Embedded Real-time Applications Processors 用于实时性能要求较高的应用程序

Cortex-A Application Processors 通常用于需要操作系统或高性能支持的应用程序

就Cortex-M处理器核心来讲，ARM已经拥有非常丰富的产品类型。Cortex-M0是同系列的首款处理器，设计初衷是利用其小体积、低功耗的优势，满足深度嵌入、成本敏感的应用程序的要求，例如智能传感器节点。Cortex-M3处理器和Cortex-M4处理器则主要针对大众市场的微控制器。Cortex-M7处理器则是整个系列的最高端产品，性能更高，可以处理计算强度极高的工作负载，也包括信号处理。基于ARMv6-M和ARMv7-M架构的Cortex-M处理器，以简单易用的编程模型，通过搭载高度可配置核心，满足多种不同设备的应用。

对多数嵌入式应用而言，尽管Cortex-M核心拥有简单易操作的强大优势，但仍有很多用例需要更丰富、更强大的环境。一方面，这些应用对效率和功耗依然十分敏感；但另一方面，诸如Linux或Android的操作平台依旧不可或缺。迁移至类似操作系统，应用程序即可利用规模更大、内容更丰富、设计更精致的软件生态系统。

Cortex-M处理器关注的重点不是运行更高层次的操作系统，因此也不需要考虑运行负责操作系统的必备功能。例如，Cortex-M没有内存管理单元（MMU），不支持虚拟存储环境，因此也就不支持这类操作系统。如果应用程序需要更丰富的操作环境，通常第一个选择是“超高效率”的Cortex-A核心。这些核心可以为平台操作系统提供更高级的功能支持，同时保持对很高的功耗效率。

得益于此，ARM Cortex-A处理器在深度嵌入式应用程序中得到广泛部署，尤其是在需要Linux或其他复杂操作系统的市场中，其采纳更为普遍。

Cortex-A32是ARMv8-A 架构中能效最高的CPU，是可穿戴设备、物联网及富嵌入式应用的理想选择，而且尤其适合需要使用Linux等平台操作系统的应用。

Cortex-A32是ARM架构中独一无二的产品，拥有重要地位。Cortex-A32基于ARMv8-A架构，却是针对32位设计的处理器。下图介绍了Cortex-A32与ARMv8-A架构的匹配程度，并与Cortex-A35进行了对比。

Cortex-A32和ARMv8-A

Cortex-A35可以实现两种执行态，分别为32位AArch32及64位AArch64，从而充分发挥ARMv8-A架构的64位操作能力；相对比，Cortex-A32仅支持32位AArch32执行态，这一决定不仅进一步压缩产品面积，对于不需要64位操作能力的用例，还可以带来显著的功耗优化。无可否认，部分嵌入式应用可以从64位获益；但许多其他应用都是32位的，将来很长一段时间市场也会依旧如此，Cortex-A32则专为这些应用程序量身打造。