网站营销是什么意思,建筑模板尺寸,wordpress引入qq咨询,网页源代码下载视频目录 CMSIS#xff1a;Cortex Microcontroller Software Interface Standard1. 概述2. CMSIS-Core2.1 概述2.2 关键组件2.3 示例代码2.4 详细解释 3. CMSIS-DSP3.1 概述3.2 关键组件3.3 示例代码3.4 详细解释 4. CMSIS-RTOS4.1 概述4.2 关键组件4.3 示例代码4.4 详细解释 5. C… 目录 CMSISCortex Microcontroller Software Interface Standard1. 概述2. CMSIS-Core2.1 概述2.2 关键组件2.3 示例代码2.4 详细解释 3. CMSIS-DSP3.1 概述3.2 关键组件3.3 示例代码3.4 详细解释 4. CMSIS-RTOS4.1 概述4.2 关键组件4.3 示例代码4.4 详细解释 5. CMSIS-Driver5.1 概述5.2 关键组件5.3 示例代码5.4 详细解释 6. CMSIS-Pack6.1 概述6.2 关键功能6.3 示例6.4 详细解释 7. CMSIS-NN7.1 概述7.2 关键组件7.3 示例代码7.4 详细解释 8. CMSIS-Zone8.1 概述8.2 关键功能8.3 示例8.4 详细解释 9. CMSIS-RTOS API的详细解析9.1 概述9.2 关键接口9.3 示例代码9.4 详细解释 10. CMSIS的应用场景10.1 嵌入式系统10.2 实时操作系统10.3 神经网络10.4 设备驱动10.5 软件包管理 11. 结论12. 参考文献13. 结束语相关文章 CMSISCortex Microcontroller Software Interface Standard 1. 概述
CMSISCortex Microcontroller Software Interface Standard是由ARM公司开发的一套软件标准接口旨在为基于ARM Cortex-M处理器的微控制器提供一致的开发接口。CMSIS通过定义一组标准化的API和库函数极大地简化了嵌入式软件开发的复杂性提高了代码的移植性和重用性。
CMSIS的主要目标是
提供一致的开发环境减少开发时间和成本。促进代码的重用和移植提高软件质量和维护性。支持软件组件的标准化管理和分发。
2. CMSIS-Core
2.1 概述
CMSIS-Core是CMSIS的核心部分定义了访问Cortex-M处理器核心及其外设的一组标准化接口。这些接口提供了对处理器中断系统、系统控制和配置、系统定时器等的访问。
2.2 关键组件
NVICNested Vectored Interrupt Controller管理中断的优先级和响应。SCBSystem Control Block提供系统控制和配置功能如异常向量表的基地址、系统重置等。SysTickSystem Timer一个简单的24位递减计数定时器用于产生系统节拍。MPUMemory Protection Unit用于设置和管理内存保护区域。FPUFloating Point Unit提供浮点运算功能。
2.3 示例代码
#include cmsis.h// 初始化SysTick定时器
void SysTick_Init(void) {SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000); // 每1ms产生一次中断
}// SysTick中断服务函数
void SysTick_Handler(void) {// 处理代码
}2.4 详细解释
NVICNested Vectored Interrupt ControllerNVIC是Cortex-M处理器的核心组件之一负责管理和处理中断。它允许对中断进行分组、嵌套和优先级管理使得系统能够高效地响应外部和内部事件。
SCBSystem Control BlockSCB提供了一组系统控制和配置寄存器用于管理系统复位、异常向量表和其他系统配置。SCB还包含系统状态寄存器用于指示当前的系统状态和异常信息。
SysTickSystem TimerSysTick是一个24位递减计数定时器通常用于实现操作系统的节拍时钟。SysTick定时器可以配置为在达到零时产生中断使得系统可以定期执行任务。
MPUMemory Protection UnitMPU用于设置和管理内存保护区域防止未经授权的内存访问。通过配置MPU开发者可以保护关键数据和代码提高系统的安全性和可靠性。
FPUFloating Point UnitFPU提供硬件浮点运算支持使得浮点运算可以更高效地执行。对于需要大量浮点运算的应用如DSP数字信号处理和图形处理FPU显著提高了运算速度。
3. CMSIS-DSP
3.1 概述
CMSIS-DSP库是CMSIS的一部分提供了一组高度优化的数字信号处理DSP函数库。这些函数库涵盖了常见的DSP算法如滤波器、变换、矩阵运算和统计函数。通过使用CMSIS-DSP库开发者可以快速实现复杂的DSP算法并充分利用Cortex-M处理器的硬件能力。
3.2 关键组件
基本数学函数加减乘除、平方根、倒数等。复杂数学函数复数加减乘除等。过滤器函数FIR、IIR等。变换函数FFT、DCT等。统计函数均值、方差、最大值、最小值等。矩阵运算矩阵加减乘、转置等。
3.3 示例代码
#include arm_math.hvoid DSP_Example(void) {float32_t input[1024];float32_t output[1024];arm_rfft_fast_instance_f32 S;// 初始化RFFT实例arm_rfft_fast_init_f32(S, 1024);// 进行FFT变换arm_rfft_fast_f32(S, input, output, 0);
}3.4 详细解释
基本数学函数CMSIS-DSP库提供了一组基本数学运算函数包括加减乘除、平方根、倒数等。这些函数经过优化能够高效地在Cortex-M处理器上执行。
复杂数学函数CMSIS-DSP库还提供了复数运算函数用于处理复数的加减乘除等运算。复数运算在许多信号处理和通信应用中非常重要。
过滤器函数CMSIS-DSP库提供了FIR有限脉冲响应和IIR无限脉冲响应滤波器函数用于信号滤波和处理。FIR滤波器具有线性相位响应而IIR滤波器则具有更高的效率和较少的延迟。
变换函数CMSIS-DSP库提供了FFT快速傅里叶变换和DCT离散余弦变换函数用于信号的频域分析和处理。FFT是最常用的变换函数用于将时域信号转换为频域信号。
统计函数CMSIS-DSP库提供了一组统计函数用于计算信号的均值、方差、最大值、最小值等。这些函数对于信号分析和处理非常有用。
矩阵运算CMSIS-DSP库提供了矩阵加减乘、转置等运算函数用于线性代数和矩阵计算。矩阵运算在图像处理、机器学习和控制系统中非常常见。
4. CMSIS-RTOS
4.1 概述
CMSIS-RTOS定义了一组标准的实时操作系统RTOSAPI使得应用程序可以在不同的RTOS上运行而无需修改代码。CMSIS-RTOS API提供了一些基本的RTOS功能如任务管理、时间管理、信号量、互斥量等。
4.2 关键组件
线程管理创建、删除、启动和调度线程。定时器软件定时器的创建和管理。信号量同步线程间的操作。互斥量保护共享资源。消息队列线程间的消息传递。事件标志用于线程间的事件同步。
4.3 示例代码
#include cmsis_os2.h// 线程函数
void thread1(void *argument) {while (1) {// 线程处理代码}
}// 主函数
int main(void) {osKernelInitialize(); // 初始化RTOS内核osThreadNew(thread1, NULL, NULL); // 创建线程osKernelStart(); // 启动RTOS调度器while (1) {// 主循环}
}4.4 详细解释
线程管理CMSIS-RTOS API提供了一组函数用于创建、删除、启动和调度线程。每个线程都有自己的栈空间和优先级RTOS调度器根据线程的优先级和状态来决定哪个线程应该运行。
定时器CMSIS-RTOS API提供了软件定时器功能允许开发者创建和管理定时器事件。定时器可以用于周期性任务、延时操作等。
信号量信号量用于在线程之间同步操作保证多个线程之间的协调。信号量有两种类型计数信号量和二进制信号量。计数信号量用于资源管理而二进制信号量用于简单的同步。
互斥量互斥量用于保护共享资源防止多个线程同时访问共享资源而引发竞态条件。互斥量确保在任何时刻只有一个线程可以访问共享资源。
消息队列消息队列用于在线程之间传递消息支持多线程间的通信。消息队列可以存储多个消息并按照先进先出的顺序传递消息。
事件标志事件标志用于线程间的事件同步允许一个线程等待另一个线程的事件发生。事件标志可以组合使用以实现复杂的事件同步机制。
5. CMSIS-Driver
5.1 概述
CMSIS-Driver定义了一组标准化的外设驱动接口用于访问微控制器的各种外设如UART、SPI、I2C等。CMSIS-Driver通过提供标准化的驱动接口使得软件可以方便地移植到不同的硬件平台上而不需要针对每种硬件重新编写驱动代码。
5.2 关键组件
USART驱动提供串行通信功能。SPI驱动提供同步串行通信功能。I2C驱动提供I2C通信功能。CAN驱动提供控制器局域网通信功能。Ethernet驱动提供以太网通信功能。USB驱动提供USB主机和设备功能。存储驱动提供对SD卡、NAND Flash等存储设备的访问。
5.3 示例代码
#include Driver_USART.hextern ARM_DRIVER_USART Driver_USART1;void USART_Init(void) {Driver_USART1.Initialize(NULL);Driver_USART1.PowerControl(ARM_POWER_FULL);Driver_USART1.Control(ARM_USART_MODE_ASYNCHRONOUS, 115200);Driver_USART1.Control(ARM_USART_CONTROL_TX, 1);Driver_USART1.Control(ARM_USART_CONTROL_RX, 1);
}void USART_Send(char *data, uint32_t len) {Driver_USART1.Send(data, len);
}5.4 详细解释
USART驱动CMSIS-Driver中的USART驱动提供了一组标准化的函数用于初始化、配置和控制USART外设。开发者可以通过这些接口实现串行通信而不需要关注底层硬件的具体实现。
SPI驱动SPI驱动提供了同步串行通信功能用于与各种外设如传感器、显示器等进行通信。CMSIS-Driver定义了SPI的标准接口使得不同硬件平台上的SPI通信代码可以保持一致。
I2C驱动I2C驱动用于实现I2C总线通信支持主机和从机模式。CMSIS-Driver中的I2C接口提供了初始化、数据传输和错误处理等功能简化了I2C外设的使用。
CAN驱动CAN驱动用于控制器局域网CAN的通信广泛应用于汽车电子、工业控制等领域。CMSIS-Driver中的CAN接口提供了标准化的API用于消息发送、接收和错误管理。
Ethernet驱动以太网驱动提供了网络通信功能支持TCP/IP协议栈的实现。CMSIS-Driver中的Ethernet接口定义了以太网外设的标准操作使得网络应用程序可以轻松移植到不同的硬件平台上。
USB驱动USB驱动支持USB主机和设备功能包括标准的USB协议和各种设备类如HID、MSC等。CMSIS-Driver中的USB接口提供了标准化的API用于实现USB通信和设备管理。
存储驱动存储驱动用于访问各种存储设备如SD卡、NAND Flash等。CMSIS-Driver中的存储接口提供了标准化的读写操作简化了文件系统和存储设备的集成。
6. CMSIS-Pack
6.1 概述
CMSIS-Pack定义了一种软件包描述格式用于管理和分发软件组件特别适用于集成开发环境IDE。CMSIS-Pack使得软件组件可以方便地安装、更新和移除简化了软件开发和维护过程。
6.2 关键功能
组件描述描述组件的内容、依赖关系和版本信息。设备描述描述微控制器的特性和外设信息。环境集成与IDE集成便于软件组件的安装、更新和移除。
6.3 示例
packagevendorARM/vendornameCMSIS/nameversion5.6.0/versiondescriptionARM Cortex Microcontroller Software Interface Standard/descriptioncomponentscomponent CclassCorefilesfileInclude/cmsis_core.h/filefileSource/cmsis_core.c/file/files/component/componentsdevicesdevice DfamilyCortex-M4fileDevice/ARM/Cortex-M4.svd/file/device/devices
/package6.4 详细解释
组件描述CMSIS-Pack中的组件描述部分定义了软件包的基本信息包括名称、版本、描述和依赖关系。通过组件描述开发者可以清晰地了解软件包的内容和功能。
设备描述设备描述部分定义了微控制器的特性和外设信息包括寄存器定义、内存映射和外设地址。设备描述文件通常采用SVDSystem View Description格式可以在IDE中用于生成寄存器和外设的访问代码。
环境集成CMSIS-Pack与集成开发环境IDE紧密集成便于软件组件的安装、更新和移除。IDE可以通过解析CMSIS-Pack文件自动配置项目环境简化开发过程。
7. CMSIS-NN
7.1 概述
CMSIS-NN库是CMSIS的一部分提供了一组用于神经网络的函数库优化了Cortex-M处理器上的神经网络算法的执行效率。CMSIS-NN特别适用于机器学习和人工智能应用通过提供高效的计算内核实现低功耗和高性能的神经网络推理。
7.2 关键组件
卷积层提供卷积操作。全连接层提供全连接层操作。激活函数如ReLU、Sigmoid等。池化层如最大池化、平均池化等。量化函数支持神经网络模型的量化操作。
7.3 示例代码
#include arm_nnfunctions.h// 卷积层示例
void NN_Example(void) {q7_t input_data[32*32*3];q7_t output_data[32*32*16];q7_t kernel[3*3*3*16];q7_t bias[16];arm_convolve_HWC_q7_basic(input_data, 32, 32, 3, kernel, 3, 16, 1, 1, bias, 0, output_data, 32, NULL, NULL);
}7.4 详细解释
卷积层卷积层是神经网络中的基本组成部分用于提取输入数据中的特征。CMSIS-NN库提供了优化的卷积操作函数通过利用Cortex-M处理器的SIMD指令集实现高效的卷积计算。
全连接层全连接层将输入数据与权重矩阵相乘并加上偏置得到输出结果。CMSIS-NN库中的全连接层函数经过优化能够高效地执行矩阵乘法和加法运算。
激活函数激活函数用于引入非线性使得神经网络能够学习复杂的映射关系。CMSIS-NN库提供了常见的激活函数如ReLU修正线性单元、SigmoidS形函数等。
池化层池化层用于对特征图进行降采样减少数据量和计算量。CMSIS-NN库提供了最大池化和平均池化函数能够高效地实现特征图的降采样。
量化函数量化函数用于将浮点数值转换为定点数值降低神经网络模型的存储和计算成本。CMSIS-NN库中的量化函数支持模型的量化操作使得神经网络能够在资源受限的嵌入式系统上高效运行。
8. CMSIS-Zone
8.1 概述
CMSIS-Zone是CMSIS的一个组件提供了多核处理器和多域应用的内存保护和管理功能。通过CMSIS-Zone开发者可以将系统划分为多个保护域每个保护域具有独立的访问权限和资源分配。
8.2 关键功能
内存分区定义内存区域及其访问权限。多域支持支持多域应用的资源隔离和管理。安全扩展支持TrustZone-M等安全扩展功能。
8.3 示例
#include cmsis_zone.h// 定义内存分区
void Zone_Init(void) {ZONE_Setup(0, 0x20000000, 0x20001000, ZONE_ACCESS_READWRITE);ZONE_Setup(1, 0x20001000, 0x20002000, ZONE_ACCESS_READONLY);
}8.4 详细解释
内存分区CMSIS-Zone允许开发者将内存划分为多个保护区域每个区域可以定义不同的访问权限。这种机制可以有效隔离系统的不同部分确保关键数据和代码的安全性。例如可以将敏感数据区域设置为只读而将其他区域设置为读写以防止未经授权的访问或修改。
多域支持多域支持使得系统能够在多个保护域之间实现资源隔离和管理。这对于复杂的嵌入式系统尤其重要尤其是在需要同时运行多个应用程序或服务的场景中。通过多域支持系统可以确保各个域之间不会相互干扰提升了系统的可靠性和安全性。
安全扩展CMSIS-Zone支持与TrustZone-M等安全扩展的集成使得系统能够在硬件层面提供增强的安全性。TrustZone-M技术允许处理器将内存和外设分为安全域和非安全域从而实现更高水平的保护和隔离。通过利用这些安全扩展开发者可以实现更加安全的嵌入式系统设计。
9. CMSIS-RTOS API的详细解析
9.1 概述
CMSIS-RTOS API是一组用于实时操作系统RTOS的标准接口定义了任务、定时器、信号量、互斥量等基本RTOS功能的操作。通过CMSIS-RTOS API开发者可以在不同的RTOS上编写可移植的应用程序而无需修改代码。
9.2 关键接口
任务管理包括任务创建、删除、启动和管理。定时器管理包括软件定时器的创建、启动、停止和回调处理。信号量用于线程间同步和互斥。互斥量保护共享资源避免竞态条件。消息队列线程间的消息传递和管理。事件标志线程间的事件同步和管理。
9.3 示例代码
#include cmsis_os2.h#define THREAD_STACK_SIZE 256// 线程1函数
void Thread1(void *argument) {while (1) {// 线程处理代码osDelay(1000); // 延时1秒}
}// 线程2函数
void Thread2(void *argument) {while (1) {// 线程处理代码osDelay(500); // 延时0.5秒}
}int main(void) {osKernelInitialize(); // 初始化RTOS内核// 创建线程1osThreadNew(Thread1, NULL, (const osThreadAttr_t) {.name Thread1,.stack_size THREAD_STACK_SIZE,.priority osPriorityNormal});// 创建线程2osThreadNew(Thread2, NULL, (const osThreadAttr_t) {.name Thread2,.stack_size THREAD_STACK_SIZE,.priority osPriorityNormal});osKernelStart(); // 启动RTOS调度器while (1) {// 主循环}
}9.4 详细解释
任务管理CMSIS-RTOS API提供了一组函数用于管理任务的创建、删除、启动和调度。通过定义任务优先级、堆栈大小和任务属性开发者可以控制任务的行为和资源分配。任务调度由RTOS调度器根据任务的优先级和状态来决定哪个任务应该运行。
定时器管理软件定时器用于周期性任务的执行和时间延迟操作。CMSIS-RTOS API允许开发者创建、启动、停止和管理软件定时器。定时器可以在到达设定时间后触发回调函数用于执行定时操作或定期检查。
信号量信号量用于线程间的同步和互斥确保多个线程之间的协调。CMSIS-RTOS API提供了创建、获取、释放和删除信号量的功能。信号量有两种类型计数信号量和二进制信号量分别用于资源管理和简单的同步。
互斥量互斥量用于保护共享资源避免多个线程同时访问共享资源而引发竞态条件。CMSIS-RTOS API提供了创建、获取、释放和删除互斥量的功能。通过使用互斥量开发者可以确保在任何时刻只有一个线程可以访问共享资源。
消息队列消息队列用于线程间的消息传递和管理。CMSIS-RTOS API提供了创建、发送、接收和删除消息队列的功能。消息队列可以存储多个消息并按照先进先出的顺序传递消息支持线程间的通信和数据交换。
事件标志事件标志用于线程间的事件同步和管理。CMSIS-RTOS API提供了创建、设置、清除和等待事件标志的功能。事件标志可以用于线程间的同步和协调使得一个线程可以等待另一个线程的事件发生。
10. CMSIS的应用场景
10.1 嵌入式系统
CMSIS广泛应用于各种嵌入式系统包括消费电子产品、工业控制、汽车电子和医疗设备等。通过提供标准化的接口和库CMSIS简化了嵌入式系统的开发过程提高了代码的移植性和重用性。
10.2 实时操作系统
CMSIS-RTOS API被广泛应用于实时操作系统中用于管理任务、定时器、信号量和互斥量等功能。通过CMSIS-RTOS API开发者可以在不同的RTOS平台上编写可移植的应用程序简化了RTOS的使用和集成。
10.3 神经网络
CMSIS-NN库在机器学习和人工智能应用中得到了广泛应用。通过提供高效的神经网络计算内核CMSIS-NN库使得Cortex-M处理器能够高效地执行神经网络推理适用于低功耗和高性能的嵌入式应用。
10.4 设备驱动
CMSIS-Driver库提供了一组标准化的外设驱动接口使得开发者可以方便地访问微控制器的各种外设如UART、SPI、I2C等。通过CMSIS-Driver驱动代码可以在不同的硬件平台上保持一致简化了外设驱动的开发和维护。
10.5 软件包管理
CMSIS-Pack定义了一种软件包描述格式用于管理和分发软件组件。通过CMSIS-Pack开发者可以方便地安装、更新和移除软件组件简化了软件开发和维护过程。
11. 结论
CMSIS作为ARM公司开发的一套软件标准接口提供了统一的开发环境和标准化的API极大地简化了嵌入式软件开发的复杂性。通过CMSIS-Core、CMSIS-DSP、CMSIS-RTOS、CMSIS-Driver、CMSIS-Pack、CMSIS-NN、CMSIS-Zone等组件开发者可以高效地实现各种嵌入式应用包括实时操作系统、神经网络、外设驱动等。CMSIS的标准化接口和库函数使得代码的移植性和重用性大大提高推动了嵌入式系统的发展和创新。
CMSIS的应用场景非常广泛从消费电子产品到工业控制从实时操作系统到神经网络推理CMSIS都发挥了重要的作用。随着技术的不断发展CMSIS将继续为嵌入式软件开发提供强大的支持和便利推动嵌入式系统的进步和创新。
12. 参考文献 ARM官方CMSIS页面 ARM CMSIS 提供了CMSIS的最新文档、下载链接和相关资源。 ARM CMSIS-RTOS API文档 CMSIS-RTOS API Documentation 包含详细的CMSIS-RTOS API说明和使用指南。 ARM CMSIS-DSP库 CMSIS-DSP Library 提供了CMSIS-DSP库的功能说明、示例代码和优化信息。 CMSIS-Pack CMSIS-Pack 介绍了CMSIS-Pack的使用和软件包管理的详细信息。 CMSIS-NN库 CMSIS-NN 提供了CMSIS-NN库的功能、接口和优化信息。 ARM CMSIS-Zone CMSIS-Zone 介绍了CMSIS-Zone的功能和应用场景。 Keil MDK Keil MDK 提供了Keil MDK集成开发环境的详细信息支持CMSIS的开发和调试。 Github - CMSIS库 CMSIS GitHub Repository 提供了CMSIS库的源码、示例和更新信息。 CMSIS文档下载 CMSIS Documentation Downloads 包含CMSIS的各类文档、开发指南和工具链的下载链接。
13. 结束语 本节内容已经全部介绍完毕希望通过这篇文章大家对 CMSIS 有了更深入的理解和认识。感谢各位的阅读和支持如果觉得这篇文章对你有帮助请不要吝惜你的点赞和评论这对我们非常重要。再次感谢大家的关注和支持点我关注❤️ 相关文章
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