Tiva TM4C123FH6PM 微控制器

TIVA TM4用户手册

Cortex-M4F 处理器 ARM® Cortex™-M4F 处理器提供了一个高性能、低成本的平台，可满足系统对降低存储需求、简化管脚数以及降低功耗三方面的要求，与此同时，它还提供出色的计算性能和优越的系统中断响应能力。特性包括：

■ 32 位 ARM® Cortex™-M4F 架构针对小封装嵌入式应用进行了优化

■ 80-MHz 运行速度；100 DMIPS 性能

■ 优越的处理性能和更快的中断处理。

■ 混合 16 位/32 位的 Thumb-2 指令集提供与 32 位 ARM 内核所期望的高性能而采用了更紧凑的内存大小，而这通常在 8 位和 16 位设备相关的存储容量中，特别是在微控制器级应用的几千字节存储中。 – 单周期乘法指令和硬件除法器 – 精确的位操作（bit-banding），不仅最大限度的利用了存储器空间而且还改良了对外设的控制 – 非对齐式数据访问，使数据能够更为有效的安置到存储器中

■ 符合 IEEE754 的单精度浮点单元 （FPU）

■ 16 位 SIMD 矢量处理单元

■ 快速代码执行允许更低的处理器时钟和增加休眠模式时间

■ Harvard 结构 - 将数据和指令所使用的总线进行了分离

■ 高效的处理器内核，系统和存储器

■ 硬件除法和以快速数字信号处理为导向的乘加

■ 采用饱和算法处理信号

■ 对时间苛刻的应用提供可确定的， 高性能的中断处理

■ 存储器保护单元为操作系统机能提供特权操作模式

■ 增强的系统调试提供全方位的断点和跟踪能力

■ 串行线调试和串行线跟踪减少调试和跟踪过程中需求的管脚数

■ 从 ARM7™ 处理器系列中移植过来，以获得更好的性能和电源效率

■ 针对高达指定频率的单周期 Flash 存储器使用情况而设计。详见 “内部存储器”（445页）。

■ 集成多种休眠模式，更低功耗然后 Tiva™ C 系列 微控制器基于此内核之上，提供了高性能的 32 位运算能力本章提供关于 Tiva™ C 系列 Cortex-M4F 处理器的执行信息，包括编程模块、存储器模块、异常模块、故障处理和电源管理。关于指令集的技术细节，请参考“ ARM® Cortex™-M4 Devices Generic User Guide（文献编号 ARM DUI 0553A）”中的 Cortex™-M4 指令集章节。

2.1 结构框图 Cortex-M4F 处理器基于高性能的处理器内核，采用三级流水线的哈佛架构，是满足嵌入式应用的理想的处理器。该处理器带有高效的指令集和特别优化的设计，具有优异的能耗效率，并提供符合 IEEE754 的单精度浮点型计算单元、一系列单周期和 SIMD 乘法器和乘加功能，以及专用的硬件除法器等高端处理硬件。为促进成本敏感型设备的设计，Cortex-M4F 处理器采用了紧耦合的系统部件以降低处理器尺寸，同时显著提高了中断处理能力和系统调试能力。Cortex-M4F 处理器采用了基于 Thumb-2 技术的 Thumb® 指令集，确保高代码密度和降低程序存储需求。Cortex-M4F 采用现代 32 位架构和 8 位、 16 位微处理器的高密度指令集，因而性能优异。 Cortex-M4F 处理器高度集成了嵌入式中断控制器 （NVIC），可达到业界领先的中断性能。 TM4C123FH6PM NVIC 包括一个不可屏蔽中断 （NMI），并提供 8 个中断优先级。紧密集成的处理器内核和NVIC提供快速的中断服务程序和显著的降低了中断延迟。硬件入栈和停止多步装载和存储操作进一步降低了中断延迟。中断处理不需要任何的汇编从何减少了ISR的代码开销。尾链优化同样显著地降低了ISR切换时的开销。为优化低功耗设计，NVIC集成了睡眠模式，包括深度睡眠模式，该模式可使整个芯片迅速地降低功耗。

图 2-1. CPU 结构图