Cortex-M软件接口标准CMSIS有哪些重要内容

CMSIS：Cortex Microcontroller Software Interface Standard，即Cortex微控制器软件接口标准。

对于很多学习Cortex-M处理器的读者来说，他们可能对CMSIS并不十分了解，甚至有些人可能完全不知道它是什么。今天我来与大家分享一下有关CMSIS的内容。

1. 概述CMSIS

CMSIS是一种与Cortex-M处理器无关的硬件抽象层软件接口。它提供了一系列用于嵌入式系统开发的标准接口和函数，使得开发人员可以轻松地编写与特定处理器无关的代码。CMSIS包含了许多有用的组件，如设备驱动程序、RTOS接口、调试和性能调优工具等，可帮助开发人员更高效地开发和调试嵌入式应用程序。通过使用CMSIS，开发人员可以更加专注于应用程序的开发，而无需过多关注底层硬件的细节。

总的来说，CMSIS提供了一种标准化的方式来访问和利用Cortex-M处理器的功能，使得嵌入式系统的开发更加方便和高效。

地址：

https://www.arm.com/why-arm/technologies/cmsis

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1.特点

• 标准化以降低成本
• 通用方法简化了软件重用
• 一致的系统启动和外围设备访问

2.CMSIS主要内容

CMSIS-RTOS：主要用于RTOS的API，可与中间件和库组件实现一致的软件层。

CMSIS-DSP：Arm针对各种Cortex-M处理器内核进行了优化的丰富DSP功能的集合。

CMSIS-Driver：接口可用于许多微控制器系列。

CMSIS-Pack：定义了包含软件组件的软件包。

CMSIS-SVD：可通过当前寄存器状态显示设备外设的详细视图。

CMSIS-DAP：Cortex调试访问端口（DAP）的标准化接口。

CMSIS-NN：高效的神经网络内核的集合。

3.CMSIS 5.7.0

目前（2020.10）最新CMSIS版本为V5.7.0，而且开源在Github：

https://github.com/ARM-software/CMSIS_5/releases/tag/5.7.0

4.应用

CMSIS的应用场景非常广泛，稍微从事底层一点开发的工程师应该都看到过一些地方有CMSIS相关的应用，举一个大家最常见的，在Keil中的应用：

2CMSIS-RTOS

CMSIS-RTOS目前是V2（CMSIS-RTOS2），它提供了一种用于ARM Cortex基于处理器设备的通用RTOS接口。它为需要RTOS功能的软件组件提供了标准化的API。

地址：

https://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/index.html

使用STM32CubeMX的读者应该都知道，配置RTOS有这么一个选项：

3CMSIS-DSP

CMSIS-DSP是一套可在基于Cortex-M处理器设备上常见使用的数字信号处理软件库。

地址：

https://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/index.html

涵盖：

• 基本数学功能
• 快速数学功能
• 复杂的数学函数
• 筛选器
• 矩阵函数
• 转换功能
• 电机控制功能
• 统计功能
• 支持功能
• 插补功能

包含库：

• arm_cortexM7lfdp_math.lib（Cortex-M7，小端，双精度浮点单元）
• arm_cortexM7bfdp_math.lib（Cortex-M7，大字节序，双精度浮点单元）
• arm_cortexM7lfsp_math.lib（Cortex-M7，小端，单精度浮点单元）
• arm_cortexM7bfsp_math.lib（Cortex-M7，大字节序和单精度浮点单元打开）
• arm_cortexM7l_math.lib（Cortex-M7，小端）
• arm_cortexM7b_math.lib（Cortex-M7，大端）
• arm_cortexM4lf_math.lib（Cortex-M4，小端，浮点单元）
• arm_cortexM4bf_math.lib（Cortex-M4，大端，浮点单元）
• arm_cortexM4l_math.lib（Cortex-M4，小端）
• arm_cortexM4b_math.lib（Cortex-M4，大端）
• arm_cortexM3l_math.lib（Cortex-M3，小端）
• arm_cortexM3b_math.lib（Cortex-M3，大端）
• arm_cortexM0l_math.lib（Cortex-M0 / Cortex-M0 +，小端）
• arm_cortexM0b_math.lib（Cortex-M0 / Cortex-M0 +，大端）
• arm_ARMv8MBLl_math.lib（Armv8-M基线，小端）
• arm_ARMv8MMLl_math.lib（Armv8-M主线，小端）
• arm_ARMv8MMLlfsp_math.lib（Armv8-M主线，小字节序，单精度浮点单元）
• arm_ARMv8MMLld_math.lib（Armv8-M主线，小端，DSP指令）
• arm_ARMv8MMLldfsp_math.lib（Armv8-M主线，小字节序，DSP指令，单精度浮点单元）

4CMSIS-Drive

CMSIS-Driver是一种软件API，它描述了中间件堆栈和用户应用程序的外围设备驱动程序接口。

地址：

https://arm-software.github.io/CMSIS_5/Driver/html/index.html

一张图了解大概：

5CMSIS-Pack

CMSIS-Pack是一套软件组件包，其中包括：

• 源代码，头文件和软件库
• 文档和源代码模板
• 设备参数以及启动代码和编程算法
• 示例项目

地址：

https://arm-software.github.io/CMSIS_5/Pack/html/index.html

一张图了解大概：

6CMSIS-SVD

CMSIS-SVD（System View Description）规范了基于Arm Cortex-M微控制器中包含的系统的描述，尤其是外围设备的内存映射寄存器。

地址：

https://arm-software.github.io/CMSIS_5/SVD/html/index.html

CMSIS-SVD文件由芯片供应商开发和维护，我们普通开发者不用去深入了解。

7CMSIS-DAP

CMSIS-DAP是支持访问CoreSight 调试访问端口（DAP）的固件规范和实现，以及各种Cortex处理器提供CoreSight调试和跟踪。

地址：

https://arm-software.github.io/CMSIS_5/DAP/html/index.html

CMSIS-DAP固件作为源代码提供，并且可以完全配置为新的调试单元。

8CMSIS-NN

CMSIS-NN（Neural Network）是一个有效的神经网络内核的集合。它主要针对具有神经网络的一些处理器，比如前不久新出来的Cortex-M55。

地址：

https://arm-software.github.io/CMSIS_5/NN/html/index.html

涵盖：

• 神经网络卷积功能
• 神经网络激活功能
• 全连接层功能
• 神经网络池功能
• Softmax功能
• 神经网络支持功能

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