19.9 CMSIS编程标准

引 言    

    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：Cortex Microcon-troller Software InteRFace Standard)。CMSIS 是独立于供应商的Cortex-M 微控制器系列硬件抽象层，为芯片厂商和中间件供应商提供了连续的、简单的微控制器软件接口，简化了软件复用，降低了Cortex-M0上操作系统的移植难度，并缩短了新入门的微控制器开发者的学习时间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 19.9-1 为近年来软件开发与硬件开发成本对比图。因此，arm 与Atmel、IAR、Keil、hami-nary Micro、Micrium、NXP、SEGGER 和ST等诸多芯片和软件厂商合作，将所有 Cortex芯片厂商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，尤其针对新设备项目开发，或者将已有软件移植到其他芯片厂商提供的基于 Cortex微控制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产品外设特性的差异化，并且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。 

 

19.9.1 CMSIS标准的软件架构 

 

   如图19.9-2 所示，基于CMSIS 标准的软件架构主要分为以下 4层：用户应用层、操作系统及中间件接口层、CMSIS层、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统一实现，屏蔽了不同厂商对 Cortex-M 系列微微控制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及中间件接口层和应用层提供接口，简化了应用程序开发难度，使开发人员能够在完全透明的情况下进行应用程序开发。也正是如此，CMSIS层的实现相对复杂。 

 

 

图19.9-2 CMSIS 标准的软件架构

 

 

   CMSIS 层主要分为3部分：

①　核内外设访问层(CPAL)：由ARM负责实现。包括对寄存器地址的定义，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(如 CONTROL

和xPSR)定义。由于对特殊寄存器的访问以内联方式定义，所以 arm 针对不同的编译器统

一用_INLINE来屏蔽差异。该层定义的接口函数均是可重入的。 

 

②　中间件访问层(MWAL)：由arm 负责实现，但芯片厂商需要针对所生产的设备特性

对该层进行更新。 该层主要负责定义一些中间件访问的 API函数，例如为 TCP／IP协议栈、

SD／MMC、USB 协议以及实时操作系统的访问与调试提供标准软件接口。该层在1．1 标

准中尚未实现。 

 

③　设备外设访问层(DPAL)：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。 

 

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