ARM Cortex-M

Différentes variantes des Cortex-M0 et Cortex-M3

ARM Cortex-M est une famille de processeur RISC 32-bits d'architecture ARM servant à la fois de microprocesseur et de microcontrôleur à destination de l'embarqué. Elle implémente d'abord le jeu d'instructions ARMv6-M (Cortex-M0, Cortex-M0+ et Cortex-M1) puis le ARMv7-M (Cortex-M3, Cortex-M4 et Cortex-M7)^[1]. Cette famille a été développée par ARM Ltd parallèlement à la famille Cortex-A (ARMv7-A) destinée au marché des smartphones et tablettes tactiles et à la famille Cortex-R (ARMv7-R) destinée au temps réel.

La carte en matériel libre Arduino Due est équipée d'un Cortex-M3^[2].

La carte synthétiseur audio en matériel libre Axoloti utilise un Cortex-M4F, le STM32 F4 de STMicroelectronics^[3].

ARMv6

Cortex-M0

Le cœur Cortex-M0 est optimisé pour une petite taille de puce de silicium, il est notamment utilisé dans les puces de bas prix.

Caractéristique du cœur Cortex-M0 :

• Architecture ARMv6-M
• Pipeline 3 étapes

Options de silicium :

• Multiplier la vitesse du matériel avec 1 ou 32 cycles.

Intégrations

Les microcontrôleurs suivants sont basés sur le cœur Cortex-M0 :

PSoC 4, 4M, 4L, Infineon XMC1000, Nordic nRF51, NXP LCP1100, LCP1200, Famille NuvoTon NuMicro M0, Sonix SN32F700, STMicroelectronics STM32 F0, Toshiba TX00, Vorago VA10800 (température extrême), VA10820 (trempé aux radiations).

Les puces suivantes ont un Cortex-M0 comme cœur secondaire :

NXP LPC4300(un Cortex-M4F + un Cortex-M0) Les microcontrôleurs sans fil CC1310, CC1312, CC1352 et CC2650 de Texas Instruments, avec un processeur réseau Cortex-M3+ (CC1310) ou Cortex-M4 (CC1312 et CC1352) ainsi qu'un processeur réseau Cortex-M0 programmable plus un moteur de contrôleur de capteur breveté.

Cortex-M0+

• Architecture ARMv6-M
• Pipeline 2 étapes

Cortex-M1

• Architecture ARMv6-M
• Pipeline 3 étapes

ARMv7

Cortex-M3

Le Cortex-M3 est d'architecture ARMv7-M, il possède 3 bus AMBA 3 AHB-Lite et une unité de protection mémoire^[4] :

• Architecture ARMv7-M
• Pipeline 3 étapes avec prédiction de branchement
• 3 Bus AMBA 3 AHB−Lte

Il est notamment utilisé dans les STMicroelectronics STM32 F1 et F2, les Rockchip RKnanoC et RKnanoD, Realtek RTL8710.

Cortex-M4

Le Cortex-M4 ajoute un DSP et, dans sa version Cortex-M4F, comporte également une unité de calcul flottant^[5] :

• Architecture ARMv7E-M
• Pipeline 3 étapes avec prédiction de branchement
• DSP

Optionnel :

• Le Cortex-M4F comporte un FPU, le FPv4-SP : simple précision conforme à la norme IEEE-754.

Il est notamment utilisé dans les STMicroelectronics STM32 F3 et F4 en version M4F.

Cortex-M7

C'est le plus performant des processeurs de la série Cortex-M^[6]

• Architecture ARMv7E-M
• Pipeline 6 étapes avec prédiction de branchement
• Thumb-1
• Thumb-2
• Support de l'Arithmétique saturée.
• DSP, SIMD

Il est notamment utilisé dans les STMicroelectronics STM32 F7 et H7.

ARMv8

Dans le domaine des microcontrôleurs, l'architecture ARMv8 reste en 32 bits, contrairement aux domaine des Applications (Cortex-A) où l'on trouve à la fois quelques 32 bits et une majorité de 64 bits (AARCH64).

Cortex-M23

Le Cortex-M23 est annoncé en Octobre 2016 il est basé sur la nouvelle architecture ARMv8-M (un sous-ensemble des instructions ARMv8 ne comportant pas d'instructions 64 bits d'AArch64).

Il a les caractéristiques du Cortex-M0+, mais comporte, en plus des instructions de division d'entier, des fonctionnalités de sécurité TrustZone et un pipeline d'instruction en 2 étapes^[7] :

• Architecture ARMv8-M
• TrustZone
• DSP
• TBD

Cortex-M33

Il a les caractéristiques du Cortex-M4, comporte en plus les fonctionnalités de sécurité TrustZone et un pipeline d'instruction en 3 étapes^[8] :

• Architecture ARMv8-M
• TrustZone
• DSP
• TBD

Optionnel :

• FPU FPv5 : Simple précision conforme à la norme IEEE-754.

Annexes

Notes et références

1. (en) Cortex-M0 Processor Technology sur arm.com
2. (en) Arduino launches Cortex-M3 based platform sur electronicsweekly.com
3. (en) « Axoloti- a very exciting project on the STM32F4 », sur DIY DSP
4. (en) « Cortex-M3 », sur ARM
5. (en) « Cortex-M4 », sur ARM
6. (en) « Cortex-M7 », sur developer.ARM.com
7. (en) « Cortex-M23 », sur ARM
8. (en) « Cortex-M33 », sur ARM

Liens externes

• (en + ja + zh-CN) Cortex-M sur le site d'ARM.
• (en) ARM Cortex - M3 Processor Software Development for ARM7TDMI Processor Programmers (PDF) sur ARM.com