stm32f4架构总结

本文详细介绍了Cortex-M4的架构特点,包括其32位处理器、Thumb-2指令集、三级流水线、FPU、MPU和总线接口等。此外,还讨论了Cortex-M4的总线接口、寄存器组、操作模式和复位序列,为理解STM32F4的内部工作原理提供了深入的洞察。

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转载自一位兄弟,感觉真不错

一、Cortex-M4的架构
Cortex-M4采用ARMv7-ME架构,主要特点有:

32位处理器,哈佛结构,三级流水线
Thumb-2指令集,扩展的DSP指令和SIMD指令,单周期MAC
可选的单精度FPU,可选的MPU,可选的Debug$trace接口
可配置的NVIC,可配置的WIC(wakeup interrupt controller)
3套AHB-Lite总线接口
低功耗,高性能
与Cortex-M3内核兼容…
二、Cortex-M4流水线
Cortex-M4使用一个三级流水线,分别是取指、译码和执行

读取PC会返回当前指令地址+4,以兼容Thumb代码。 不管是执行16位指令还是32位指令, 其偏移量总是4,这保证了Thumb和Thumb-2指令之间的一致性。

内核的预取单元中有一个指令缓冲区,它允许后续的指令在执行前先在里面排队,也能在执行未对齐的32位指令时,避免流水线“断流”。

缓冲区并不会在流水线中添加额外的级数,因此不会恶化跳转导致的性能下降( penalty)

三、Cortex-M4的总线接口(简单了解)
Cortex-M4的3套总线
I-Code总线(读取指令)
D-Code总线(访问数据)
系统总线

四、Cortex-M4的相关寄存器组

1、通用寄存器组
R0‐R12 是通用寄存器, 但是绝大多数的 16 位指令只能使用 R0‐R7(低组寄存器),而 32 位的

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