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4.1 CMSIS 标准 4.1 CMSIS 标准 44..11CCMMSSIISS标标准准 ARM 公司于2008 年11 月12 日发布了ARM Cortex 微控制器软件接口标准CMSIS 1.0。 CMSIS 是独立于供应商的Cortex-M 处理器系列硬件抽象层，为芯片厂商和中间件供应商提 供了简单的处理器软件接口，简化了软件复用工作，降低了Cortex-M 上操作系统的移植难 度，并减少了新入门的微控制器开发者的学习曲线和新产品的上市时间。 根据近期的调查研究，软件开发已经被嵌入式行业公认为最主要的开发成本，图4-1 为 近年来软件开发与硬件开发花费对比图。因此，ARM 与Atmel、IAR、KEIL、Luminary Micro、 Micrium、NXP、SEGGER 和ST 等诸多芯片和软件工具厂商合作，将所有Cortex 芯片厂 商的产品的软件接口标准化，制定了CMSIS 标准。此举意在降低软件开发成本，尤其针对 进行新设备项目开发或将已有的软件移植到其他芯片厂商提供的基于 Cortex 处理器的微控 制器的情况。有了该标准，芯片厂商就能够将他们的资源专注于对其产品的外设特性进行差 异化，并且能够消除对微控制器进行编程时需要维持的不同的、互相不兼容的标准的需求， 从而达到降低开发成本的目的。 图4-1 软件与硬件开发成本对比图 CMSIS 的现有标准是CMSIS 2.0，与之前的版本有了一些新的变化。CMSIS 2.0 标准 包含Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4 以及SVD（System View Description ）这四部 分。目前，各芯片厂商也还没有都推出各自基于CMSIS 标准的完整BSP 包。但未来的 Cortex-M 处理器应用将统一在CMSIS 的标准之下是一个不可避免的趋势。本节将以 STM32F10x 处理器为对象，介绍CMSIS 2.0 标准的Cortex-M3 部分。 4.1.1 基于CMSIS标准的软件架构 4.1.1 基于CMSIS标准的软件架构 44..11..11 基基于于CCMMSSIISS标标准准的的软软件件架架构构 基于CMSIS 2.0 标准的软件架构如图4-2 所示。与CMSIS 1.x 版本相比，CMSIS 2.0 去除了中间层，增加了一个可选的外设访问函数（Access Functions for Peripherals）。 图4-2 基于CMSIS 标准的软件架构 从图4-2 可以看到，基于CMSIS 标准的软件架构主要分为以下四层：用户应用层，操 作系统层，CMSIS 层以及硬件寄存器层。其中CMSIS 层起着承上启下的作用，一方面该 层对硬件寄存器层进行了统一的实现，屏蔽了不同厂商对Cortex-M 系列微处理器核内外设 寄存器的不同定义，另一方面又向上层的操作系统和应用层提供接口，简化了应用程序开发 的难度，使开发人员能够在完全透明的情况下进行一些应用程序的开发。也正是如此， CMSIS 层的实现也相对复杂，下面将对CMSIS 层次结构进行剖析。 CMSIS 层主要分为以下3 个部分： � 核内外设访问层（CPAL，Core Peripheral Access Layer）：该层由ARM 负责实现。 包括对寄存器名称、地址的定义，对核寄存器、NVIC、调试子系统的访问接口定 义以及对特殊用途寄存器的访问接口（例如：CONTROL，xPSR）定义。由于对 特殊寄存器的访问以内联方式定义，所以针对不同的编译器ARM 统一用__INLINE 来屏蔽差异。该层定义的接口函数均是可重入的。 � 片上外设访问层（DPAL, Device Peripheral Access Layer）：该层由芯片厂商负责 实现。该层的实现与CPAL 类似，负责对硬件寄存器地址以及外设访问接口进行定 义。该层可调用CPAL 层提供的接口函数同时根据设备特性对异常向量表进行扩 展，以处理相应外设的中断请求。 � 外设访问函数（AFP, Access Functions for Peripherals）：该层也由芯片厂商负责 实现，主要是提供访问片上外设的访问函数，这一部分是可选的。 对一个Cortex-M 微控制系统而言，CMSIS 通过以上三个部分