1.4 Cortex-M3处理器选型

目前可以提供ARM芯片的著名欧美半导体公司有英特尔、得州仪器、三星半导体、摩托罗拉、飞利浦半导体、意法半导体、亿恒半导体、科胜讯、ADI公司、安捷伦、高通公司、ATMEL、Intersil、Alcatel、Altera、Cirrus Logic、Linkup、Parthus、LSI Logic、Micronas、Silicon Wave、Virata、Portalplayer inc、NetSilicon、Parthus。日本的许多著名半导体公司如东芝、三菱半导体、爱普生、富士通半导体、松下半导体等较早期都大力投入开了自主的32位CPU结构，但现在都转向购买ARM公司的内核进行新产品设计。由于它们购买ARM版权较晚，现在还没有可销售的ARM芯片，而OKI、NEC、AKM、OAK、SHARP、SANYO、SONY、ROHM等日本半导体公司目前都已经生产了ARM芯片。韩国的现代半导体公司也生产提供ARM芯片。另外，国外也有很多设备制造商采用ARM公司内核设计自己的专用芯片，如美国的IBM、3COM和新加坡的创新科技等。我国台湾地区可以提供ARM芯片的公司有台积电、台联电、华帮电子等。大陆公司的IC企业也都开始购买ARM内核，正在设计自主版权专用芯片。图1.4是ARM在中国大陆的前50名合作伙伴。

目前Cortex-M3处理器内核的授权客户数已达到几十家，包括东芝、ST、Ember、Accent、Actel、ENERGY、ADI、NXP、TI、ATMEL、Broadcom、Samsung、Zilog和Renesas，其中ST、NXP、TI、ATMEL和东芝已经推出基于Cortex-M3的MCU产品。据ARM公司统计，目前基于ARM内核的MCU产品已超过450款，其中基于Cortex-M3的MCU产品已达到近250款，复合年平均增长率达到140%，可以说在MCU业界创造了奇迹。Cortex-M3/M0内核在非移动市场上的出货量正在迅速增长，今天非移动应用领域的授权客户已占到2/3，而且针对非移动市场的ARM内核出货量已差不多达到2年前在移动市场的出货量。

1.4.1 STM32系列

意法半导体（ST）公司成立于1987年，是意大利SGS半导体公司和法国汤姆逊半导体合并后的新企业，公司总部设在瑞士日内瓦，从成立之初至今，ST的增长速度超过了半导体工业的整体增长速度。自1999年起，ST始终是世界十大半导体公司之一。意法半导体有限公司（STMicroelectronics）是全球独立的半导体公司之一，并成为各种微电子应用系列开发和转让芯片级解决方案的领导者，是全球模拟集成电路、MPEG-2解码器集成电路和ASIC（专用集成电路）的世界级领导厂商。另外，在存储器市场，意法半导体（ST）是NOR闪存的第四大供应商。在应用领域，意法半导体（ST）是机顶盒集成电路最大的供应商，智能卡和硬盘驱动集成电路与xDSL芯片的第二大供应商，无线通信业务和汽车集成电路的第三大供应商。

在Cortex-M3内核开发期间，意法半导体是ARM公司的一个主要合作伙伴，也是第一个领先的MCU供应商宣布基于这个核的产品面世。STM32系列32位微控制器使用来自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，专门设计满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。Cortex-M3在系统结构上的增强，让STM32受益无穷；Thumb-2 ^® 指令集带来了更高的指令效率和更强的性能；通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器，对中断事件的响应比以往更迅速；所有这些又都融入了业界领先的功耗水准。STM32系列给MCU用户带来了前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项，结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势。

STM32控制器现有的产品有STM32F10xx系列，其中分为STM32F101xx、STM32F102xx、STM32F103xx和STM32F105/7xx。STM32F103xx是增强型系列，工作在72MHz，带有片内RAM和丰富的外设。STM32F101xx是基本型系列，工作在36MHz。这两个系列的产品拥有相同的片内闪存选项，在软件和引脚封装方面兼容。增强型系列产品将32位微控制器的性能和功效引向一个新的级别。内含的Cortex-M3内核工作在72MHz，能实现高端的运算。基本型系列是STM32系列的入门产品，只有16位MCU的价格却拥有32位微控制器的性能。STM32微控制器外设的配置带来出众的控制和连接能力。STM32F102xx是USB基本系列，在STM32F101xx的基础上扩展了USB接口。STM32F105/7xx是互联系列，增加了互联网络功能，其中STM32F107xx带有以太网接口。STM32系列产品如表1.1所示。

任何一款STM32产品都有2个看门狗和1个RTC，ADC有10、16或者21个输入通道，可以通过内部选择转换，DAC有2个输出通道，可以通过内部选择转换，系统供电电压为2～3.6V。

1.4.2 Stellaris系列

Stellaris系列是Luminary推出的全球第一款基于ARM Cortex-M3的产品，定位于要求强大控制处理与连接功能的低成本应用，如运动控制、远程监控、楼宇控制、工厂自动化、测量测试和医疗仪表等。最新推出的第四代Stellaris器件LM3S9000系列在通用处理性能方面取得了最新突破，实现了连接性、存储器配置及高级运动控制的完美结合，还可为客户提供业界标准ARM Cortex-M3内核的通用处理性能及Stellaris产品系列的高级通信功能，如10/100以太网MAC+PHY、CAN、USB OTG、USB主机/装置、SSI/SPI、UART、I2S及I2C等。2009年6月得州仪器宣布成功收购市场领先的32位MCU供应商Luminary Micro。TI收购Luminary，说到底是Cortex-M3的成功。此举不仅将进一步壮大得州仪器微处理器（MCU）的产品阵营，加速32位ARM战略的实施进程，也将为市场带来连接性、存储器和高级运动控制的创新性组合，引领未来嵌入式系统的发展。目前TI旗下的Stellaris产品分为11个系列（见表1.2）：

（1）S100系列，支持最大主频为20MHz的ARM Cortex-M3内核，8KB Flash，2KB SRAM，少引脚SOIC-28封装。集成模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP等外设。

（2）S300系列，支持最大主频为25MHz的ARM Cortex-M3内核，16KB Flash，4KB SRAM，LQFP-48封装。集成ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP等外设。

（3）S600系列，支持最大主频为50MHz的ARM Cortex-M3内核，32KB Flash，8KB SRAM，LQFP-48封装。集成正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP等外设。

（4）S800系列，支持最大主频为50MHz的ARM Cortex-M3内核，64KB Flash，16KB SRAM，LQFP-48封装。集成正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP等外设。

（5）S1000系列，支持最大主频为50MHz的ARM Cortex-M3内核，64～256KB Flash，16～64KB SRAM，LQFP-100封装。集成睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP等外设。

（6）S2000系列，支持最大主频为50MHz的ARM Cortex-M3内核，64～256KB Flash，8～64KB SRAM，LQFP-100封装。集成CAN控制器、睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP等外设。

（7）S3000系列，支持最大主频为50MHz的ARM Cortex-M3内核，128KB Flash，32～64KB SRAM，LQFP-64/LQFP-100封装。集成USB HOST/DEVICE/OTG、睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP、DMA控制器等外设。芯片内部固化驱动库。

（8）S5000系列，支持最大主频为50MHz的ARM Cortex-M3内核，128KB Flash，32～64KB SRAM，LQFP-64/LQFP-100封装。集成CAN控制器、USB HOST/DEVICE/OTG、睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP、DMA控制器等外设。芯片内部固化驱动库。

（9）S6000系列，支持最大主频为50MHz的ARM Cortex-M3内核，64～256KB Flash，16～64KB SRAM，LQFP-100封装。集成100MHz以太网、睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP等外设。

（10）S8000系列，支持最大主频为50MHz的ARM Cortex-M3内核，64～256KB Flash，16～64KB SRAM，LQFP-100封装。集成100MHz以太网、CAN控制器、睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2C、CCP等外设。

（11） S9000系列，支持最大主频为100MHz的ARM Cortex-M3内核，128～256KB Flash，64～96KB SRAM，LQFP-100封装。集成100MHz以太网、CAN控制器、USB OTG、外部总线EPI、ROM片上StellarisWare软件、睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区PWM、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器、I2S、I2C、CCP、高精度振荡器、DMA等外设。

1.4.3 LPC1000系列

恩智浦半导体NXP Semiconductors是飞利浦在50多年前创建的全球领先的半导体公司，公司总部位于荷兰。恩智浦提供半导体、系统解决方案和软件，为电视、机顶盒、智能识别应用、手机、汽车及其他广泛的电子设备提供更好的感官体验。NXP恪守其通过创新提高能效的承诺，于2009年第二季度推出业界功耗最低的32位Cortex-M3微控制器，使业界最广泛的ARM微控制器产品更加丰富。LPC1000系列包括LPC1100、LPC1300和LPC1700 三个系列。

恩智浦最新LPC1300系列基于Cortex-M3第二版内核，针对嵌入式16位和32位应用而设计，工作频率为70MHz，功耗约为200µA/MHz，提供先进的电源管理和极高的集成度。为方便用户顺利过渡到16位和32位应用，新款LPC1311/13/42/43微控制器与恩智浦基于Cortex-M0内核的微控制器LPC1100系列引脚兼容，提供最多32KB闪存、8KB SRAM内存、低成本USB和最多42个通用I/O引脚。恩智浦新款LPC1300系列内置嵌套向量中断控制器（NVIC），采用3.3V单电源供电，并且集成了电源管理单元，以便将睡眠、深度睡眠和深度掉电模式下的功耗降至最低。恩智浦新款微控制器还通过片上引导加载软件支持系统编程（ISP）和应用编程（IAP），并提供许多串行接口，包括带有片上物理层的高速USB 2.0、UART、SSP/SPI控制器及I2C总线接口。为方便使用，USB存储类和人机接口类驱动包含在芯片内，使得在数分钟内即可建立起USB通信。而且这些驱动集成在ROM中，令用户闪存空间百分之百都可使用于应用得以实现。

LPC1000系列产品如表1.3所示。

1.4.4 AT91SAM3系列

2008年年末，ATMEL宣布在其领先市场的AT91SAM ARM微处理器下一代产品中使用ARM Cortex-M3 32位RISC处理器。这一举措重申了ATMEL对ARM架构的承诺，补充了ARM7TDMI、ARM926EJ-S及ARM1176JZ-S处理器的授权许可，充分利用了ARM的32位RISC技术在性能和功耗方面的最新发展，结合了AT91SAM系列架构和IP的所有优势，以及ARM的开发社群网络。ARM Cortex-M3产品的加入，将加强ATMEL在这个发展快速的嵌入式32位微控制器市场的领导地位。它与ATMEL现有的AT91SAM和AVR32微控制器产品相辅相成。

ATMEL公司的AT91SAM3系列是第一款带有480M USB接口的Cortex-M3闪存MCU，结合Cortex-M3处理器与AT91SAM系列微控制器领先市场的优秀系统实现特性，这包括了5层内部总线，专为系统外设与分布式外设数据控制器PDC的22通道DMA而增强的功能，为AT91SAM系列器件提供最大的内部数据带宽，并实现同步的密集式数据处理和高速数据传送，较其他基于Cortex架构的产品优胜。ATMEL的高密度片上的闪存能够减少应用芯片的数目，缩短引导和编程加载时间，并提高系统的安全性。AT91SAM3备有多种运作模式，确保在所有使用条件下都获得同类最佳的功耗。

AT91SAM3系列产品如表1.4所示。