Cortex-M内核系列和STM32-讲座2教程
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Cortex-M3咬尾中断与晚到中断【咬尾中断】在处理器在响应某些异常时,如果⼜发⽣其他异常,但它们优先级不够⾼,则它们会被阻塞。
那么,在当前的异常执⾏返回后,系统处理悬起的异常时,倘若还是先POP,然后⼜把POP处理的内容PUSH回去,那么就⽩⽩浪费CPU 时间了。
因此,Cortex-M3不会再POP这些寄存器,⽽是继续使⽤上⼀个异常已经PUSH好的结果,消除POP和PUSH操作的耗时。
这么⼀来,看上去好像后⼀个异常把前⼀个的尾巴要掉了,前前后后只执⾏了⼀次PUSH/POP操作。
于是,这两个异常之间的“时间沟”就变窄了很多,如图所⽰:和常规中断处理(ARM7)的⽐较:【晚到中断】Cortex-M3的中断处理还有另⼀个机制,它强调了优先级的作⽤,这就是“晚到的异常处理”。
当Cortex-M3对某异常的响应序列还处在早期:⼊栈的阶段,尚未执⾏其他服务程序时。
如果此时收到了更⾼优先级异常的请求,则本次⼊栈就成了⾼优先级中断做的了。
⼊栈后,将执⾏⾼优先级的异常服务程序。
可见,⾼优先级的异常虽然来晚了,却因为优先级⾼使得服务程序可以被先处理,低优先级异常的⼊栈操作则变成了为⾼优先级异常的⼊栈。
⽐如,若在响应某低优先级异常#1的早起,检测到了⾼优先级异常#2,则只要#2没有太晚,就能以“晚到中断”的⽅式处理,在⼊栈完毕后执⾏ISR#2。
如图所⽰:如果异常#2来得太晚,以⾄于已经执⾏了ISR#1的指令,则按普通的抢占处理,这会需要更多的处理器时间和额外32字节的堆栈空间。
在ISR#2执⾏完毕后,则以“咬尾中断”的⽅式来启动ISR#1的执⾏。
参考摘录:《Cortex-M内核系列和STM32-讲座2教程.pdf》《ARM Cortex-M3权威指南.pdf》。
Arm Cortex-M3内核与stm32课程思政1. 引言随着计算机科学与技术的发展,嵌入式系统在各个领域的应用日益广泛。
Arm Cortex-M3内核与stm32系列微控制器作为典型的嵌入式系统代表,其在实时控制、通信、汽车电子、工业控制等领域具有重要的应用价值。
对于计算机专业学生来说,深入学习Arm Cortex-M3内核与stm32系列微控制器的知识,不仅能够提高他们的嵌入式系统开发能力,还能为他们的综合素质和思想政治教育提供更为立体和深刻的帮助。
2. Arm Cortex-M3内核与stm32课程的教学资料(1)Arm Cortex-M3内核Arm Cortex-M3内核是Arm公司专门针对嵌入式系统设计的处理器内核,其具有低功耗、高性能和精简指令集的特点。
在Arm Cortex-M3内核的教学过程中,老师可以选择Arm冠方提供的冠方资料,例如《Cortex-M3 Technical Reference Manual》、《Cortex-M3 Devices Generic User Guide》等进行讲解,以便学生们全面了解Arm Cortex-M3内核的技术细节和应用场景。
(2)stm32系列微控制器stm32系列微控制器是由意法半导体公司开发的一款高性能、低功耗的微控制器,其集成了Arm Cortex-M3内核,具有丰富的外设资源和灵活的应用特性。
在stm32系列微控制器的教学过程中,老师可以配合使用意法半导体冠方提供的《stm32参考手册》、《stm32数据手册》等资料,帮助学生们深入了解stm32系列微控制器的硬件架构和软件开发技术。
3. Arm Cortex-M3内核与stm32课程的教学内容(1)Arm Cortex-M3内核的体系架构老师可以介绍Arm Cortex-M3内核的体系结构,包括处理器核、存储体系结构、总线结构、中断控制器等方面的内容。
通过讲解Arm Cortex-M3内核的体系结构,学生们可以系统性地理解嵌入式系统的硬件基础,为后续的软件开发和调试奠定坚实的基础。
stm32课程教学大纲课程介绍:本课程是针对STM32单片机应用开发的基础课程,旨在培养学生在嵌入式系统开发领域的基础能力和实践能力。
通过本课程的学习,学生将掌握STM32单片机的基础知识、编程方法和应用开发技巧,能够进行STM32单片机的软硬件开发和调试。
课程目标:1.了解STM32单片机的基本架构和工作原理;2.熟悉STM32单片机的开发环境和开发工具;3.掌握STM32单片机的编程语言和编程方法;4.能够完成STM32单片机的应用开发和调试。
课程安排:第一周:STM32单片机简介1. STM32单片机的发展历程;2. STM32单片机的基本特性和应用领域;3. STM32单片机主要型号和系列的介绍。
第二周:STM32硬件基础1. STM32单片机的体系结构和寄存器组成;2. STM32单片机的外设介绍;3. STM32单片机的时钟系统和复位系统。
第三周:编程工具和开发环境1. STM32开发板的选择和使用;2. STM32开发工具和集成开发环境介绍;3. STM32的编译、烧录和调试方法。
第四周:STM32编程基础1. STM32单片机的编程语言介绍;2. STM32的GPIO编程和中断编程;3. STM32的定时器编程和PWM输出。
第五周:STM32外设编程1. STM32的串口编程和SPI通信;2. STM32的I2C编程和I/O扩展;3. STM32的ADC编程和模拟信号采集。
第六周:应用案例分析与实验1. STM32单片机应用案例分析;2. STM32的应用开发流程和调试方法;3. STM32单片机的实验项目设计与实施。
第七周:项目开发与实践1.基于STM32单片机的项目开发方法;2. STM32单片机的实践项目设计与实施。
第八周:项目展示和验收1.学生应用项目展示;2.项目评估与验收。
课程评价:1.平时表现(20%):包括课堂参与、作业完成情况等;2.实验报告(20%):包括实验设计、实验结果分析等;3.项目成果(30%):包括项目设计、实现和展示情况;4.期末考试(30%):对学生掌握课程内容的考察。
STM32的实际应用及工作原理1. 简介STM32是一款基于ARM Cortex-M系列内核的32位微控制器系列,由意法半导体(STMicroelectronics)开发。
STM32具有较高的性能和灵活性,广泛应用于各种领域,包括工业自动化、通信、汽车电子、消费电子等。
2. 实际应用以下是STM32在各个领域的实际应用:2.1 工业自动化•PLC:STM32作为工业控制器的核心,实现逻辑控制、数据采集等功能。
•机器人控制:STM32用于机器人的运动控制、传感器数据处理等。
•电源控制:STM32监控电源状态、实现电源管理功能。
2.2 通信•无线通信模块:STM32与无线模块配合使用,实现无线通信,如蓝牙、Wi-Fi、LoRa等。
•通信设备控制:STM32用于控制通信设备,如路由器、交换机等。
2.3 汽车电子•发动机控制单元(ECU):STM32作为ECU的核心,实现车辆发动机的控制和管理。
•音频系统:STM32用于汽车音频系统的控制和信号处理。
2.4 消费电子•嵌入式设备:STM32用于各种嵌入式设备,如智能家居、智能手表、游戏机等。
•手持设备:STM32用于移动设备的控制和数据处理。
3. 工作原理STM32的工作原理主要是基于ARM Cortex-M系列内核。
以下是STM32的工作原理的详细说明:3.1 ARM Cortex-M系列内核ARM Cortex-M系列内核是一种32位精简指令集(RISC)处理器内核。
它具有低功耗、高性能和可扩展性等特性,适合用于嵌入式系统中。
3.2 STM32系列芯片架构STM32系列芯片采用ARM Cortex-M系列内核,例如Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4等。
这些芯片在性能、存储容量和外设等方面有所差异。
3.3 外设和功能模块STM32芯片集成了丰富的外设和功能模块,包括但不限于: - 定时器:用于定时和计时操作。
- 串行通信接口(UART、SPI、I2C):用于与其他设备进行数据通信。