Cortex-M处理器系列包括广泛使用的Cortex-M3处理器、针对FPGA的Cortex-M1处理器、2009年初推出的Cortex-M0处理器（最小的 ARM 处理器）和2010年初推出的 C o r tex-M4处理器（支持浮点和数字信号处理增强指令）。这些处理器具有先进的功能特点和简单易用的编程模型，对于想从8051微控制器迁移到ARM架构的开发人员来说，极具吸引力。本文是一篇入门指南，目的是帮助8051微控制器的开发人员了解8051和A R M Cor tex-M处理器系列在架构、软件和硬件设计上的主要差异，从而加快迁移过程。
架构概述
对于一些嵌入式程序员（尤
【知识点详解】
1. **处理器架构差异**
- ARM Cortex-M系列处理器，如Cortex-M3、M1、M0和M4，以其先进的特性和简单的编程模型吸引8051开发者。Cortex-M4处理器尤其突出，因为它支持浮点和数字信号处理增强指令。
- 8051处理器采用8位架构，而Cortex-M系列是32位的，导致了显著的性能提升和更大的寻址空间。
2. **寄存器配置**
- ARM Cortex-M处理器拥有32位寄存器和xPSR，相比8051的累加器、数据指针、处理器状态字和四个寄存器库，其寄存器数量更多且功能更强大。ARM的寄存器分配更加灵活，适合高速数据处理，而8051的某些特定寄存器（如ACC和DPTR）的频繁使用可能导致性能瓶颈。
3. **中断处理**
- Cortex-M处理器在中断处理时会自动保存关键寄存器，简化了中断服务例程的编写。而8051需要手动处理寄存器压栈，增加了软件复杂性。
4. **内存架构**
- ARM Cortex-M系列采用统一内存架构，简化了内存管理，提供高达4GB的线性地址空间。而8051的内存空间被分割，包括内部RAM、外部RAM、程序存储器等，导致了内存利用率和软件开发的复杂性。
5. **位操作**
- ARM Cortex-M处理器的位段区允许直接访问内存中的每个位，C语言可以直接支持。8051的位寻址内存有限，需要特殊的位操作指令，可能需要C编译器扩展。
6. **外设集成**
- Cortex-M处理器通常集成了嵌套向量中断控制器(NVIC)，增强了中断处理能力。它们的内存映射还包括控制寄存器和调试组件，便于开发和调试。
7. **堆栈内存**
- ARM Cortex-M处理器的堆栈内存管理更为先进，可以支持更大规模的程序。8051的8位堆栈指针限制了堆栈容量，仅能容纳256个字节，这可能成为大型程序运行的限制因素。
8. **编程模型转换**
- 从8051迁移到Cortex-M处理器时，开发者需要理解新的编程模型，包括寄存器使用、中断处理、内存管理和编程工具的差异。
9. **软件兼容性**
- 移植8051应用程序到Cortex-M平台可能需要重新编写或调整代码，以适应新的处理器架构和指令集。这可能涉及优化内存访问、重新安排中断处理以及更新库和驱动程序。
10. **工具链支持**
- 为了成功迁移，开发者需要熟悉新的开发环境，如IDE、编译器、链接器和调试工具，这些工具可能对Cortex-M处理器提供专门的支持。
从8051微控制器迁移到ARM Cortex-M处理器涉及处理器架构、内存模型、中断处理机制、位操作和堆栈管理等多个方面的重大转变。理解这些差异并有效地适应新平台是成功迁移的关键步骤。
