学号：14020520011 姓名：孟天玉
【嵌牛导读】：基于STM32的单片机部分基础学习
【嵌牛鼻子】：学习笔记、单片机、STM32
【嵌牛提问】：STM32有哪些基础模块？能实现什么功能？
【嵌牛正文】：
Cortex-M3作为STM32的内核，采用ARM7构架，不仅支持Thumb-2指令集，而且拥有许多新特性。与ARM7相比，Cortex-M性能更强劲，代码密度更高，有位带操作，可嵌套中断，低成本，帝功耗的优势。目前Cortex-M3市场以ST（意法半导体）的STM32和Luminary（流明诺瑞）的LM3S最为著名。
一.Cortex－M3编程模式
Cortex－M3处理器采用ARMv7-M架构，它包括所有的16位Thumb指令集和基本的32位Thumb-2指令集架构，Cortex-M3处理器不能执行ARM指令集。
Thumb-2在Thumb指令集架构（ISA）上进行了大量的改进，它与Thumb相比，具有更高的代码密度并提供16/32位指令的更高性能。
1.工作模式：
Cortex-M3处理器支持2种工作模式：线程模式和处理模式。在复位时处理器进入“线程模式”，异常返回时也会进入该模式，特权和用户（非特权）模式代码能够在“线程模式”下运行。
出现异常模式时处理器进入“处理模式”，在处理模式下，所有代码都是特权访问的。
2.工作状态：
Cortex-M3处理器有2种工作状态。
Thumb状态：这是16位和32位“半字对齐”的Thumb和Thumb-2指令的执行状态。
3.调试状态：
处理器停止并进行调试，进入该状态。
二.Cortex-M3特点
1.高性能
许多指令都是单周期的——包括乘法相关指令。并且从整体性能上，Cortex-M3比得过绝大多数其它的架构。
指令总线和数据总线被分开，取值和访内可以并行不悖
Thumb-2的到来告别了状态切换的旧世代，再也不需要花时间来切换于32位ARM状态和16位Thumb状态之间了。这简化了软件开发和代码维护，使产品面市更快。
Thumb-2指令集为编程带来了更多的灵活性。许多数据操作现在能用更短的代码搞定，这意味着Cortex-M3的代码密度更高，也就对存储器的需求更少。
取指都按32位处理。同一周期最多可以取出两条指令，留下了更多的带宽给数据传输。
Cortex-M3的设计允许单片机高频运行（现代半导体制造技术能保证100MHz以上的速度）。即使在相同的速度下运行，CM3的每指令周期数(CPI)也更低，于是同样的MHz下可以做更多的工作；另一方面，也使同一个应用在CM3上需要更低的主频。
2.先进的中断处理功能
内建的嵌套向量中断控制器支持多达240条外部中断输入。向量化的中断功能剧烈地缩短了中断延迟，因为不再需要软件去判断中断源。中断的嵌套也是在硬件水平上实现的，不需要软件代码来实现。
Cortex-M3在进入异常服务例程时，自动压栈了R0-R3, R12, LR, PSR和PC，并且在返回时自动弹出它们，这多清爽！既加速了中断的响应，也再不需要汇编语言代码了（第8章有详述）。
NVIC支持对每一路中断设置不同的优先级，使得中断管理极富弹性。最粗线条的实现也至少要支持8级优先级，而且还能动态地被修改。
优化中断响应还有两招，它们分别是“咬尾中断机制”和“晚到中断机制”。
有些需要较多周期才能执行完的指令，是可以被中断－继续的——就好比它们是一串指令一样。这些指令包括加载多个寄存器（LDM），存储多个寄存器（STM），多个寄存器参与的PUSH，以及多个寄存器参与的POP。
除非系统被彻底地锁定，NMI（不可屏蔽中断）会在收到请求的第一时间予以响应。对于很多安全-关键(safety-critical)的应用，NMI都是必不不可少的（如化学反应即将失控时的紧急停机）。
3.低功耗
Cortex-M3需要的逻辑门数少，所以先天就适合低功耗要求的应用（功率低于0.19mW/MHz）在内核水平上支持节能模式（SLEEPING和SLEEPDEEP位）。通过使用“等待中断指令（WFI）”和“等待事件指令（WFE）”，内核可以进入睡眠模式，并且以不同的方式唤醒。另外，模块的时钟是尽可能地分开供应的，所以在睡眠时可以把CM3的大多数“官能团”给停掉。
CM3的设计是全静态的、同步的、可综合的。任何低功耗的或是标准的半导体工艺均可放心饮用。
4.系统特性
系统支持“位寻址带”操作（8051位寻址机制的“威力大幅加强版”），字节不变的大端模式，并且支持非对齐的数据访问。
拥有先进的fault处理机制，支持多种类型的异常和faults，使故障诊断更容易。
通过引入banked堆栈指针机制，把系统程序使用的堆栈和用户程序使用的堆栈划清界线。如果再配上可选的MPU，处理器就能彻底满足对软件健壮性和可靠性有严格要求的应用。
5.调试支持
在支持传统的JTAG基础上，还支持更新更好的串行线调试接口。
基于CoreSight调试解决方案，使得处理器哪怕是在运行时，也能访问处理器状态和存储器内容。
内建了对多达6个断点和4个数据观察点的支持。
可以选配一个ETM，用于指令跟踪。数据的跟踪可以使用DWT
在调试方面还加入了以下的新特性，包括fault状态寄存器，新的fault异常，以及闪存修补 （patch）操作，使得调试大幅简化。
可选ITM模块，测试代码可以通过它输出调试信息，而且“拎包即可入住”般地方便使用。
