基于Ctex-M3 ARM的TCP IP协议栈的设计与实现(3)
1.2国内外研究的现状
第2章 嵌入式TCP/IP协议栈的基础知识
2.1嵌入式系统
2.1.1嵌入式系统的定义和特点
嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础、软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统硬件主要是指处理器和外围电路，软件主要是指操作系统和应用程序。
2.1.2嵌入式处理器
相比于传统的8位和16位的微控制器，ARM系列的处理器在同样的价格上却能获得32位处理器的性能，另外基于ARM1de嵌入式市场十分庞大，在全世界拥有最多的第三方开发具有应用商提供的解决方案。然后cortex-M3是ARM新的V7指令集结构系列的微控制器版本，它的指令和数据可以同时读取，支持多个操作同时被执行，实现三级流水线，提高了程序的运行速度。其主要特点如下所示：
* 单周期乘法和乘一加法指令
* Flash采用单周期优化
* 中断快速处理，采用先进的尾链技术
* 带有时钟门控的3中睡眠模式，实现低功耗
* 1025dmips/mhz
* 附加调试支持，包裹数据观察点和Flash修补
表2.1 Cortex-M3与ARM7内核的性能比较
表2.1中表明，Cortex-M3内核在体积、功耗、性能等各方面都有较大的优势，选择该内核的芯片可以提高系统的整体性能。
比较的内容 Cortex-M3 ARM7
构架 ARMv7T-M(哈佛） ARMv4T(冯.诺依曼）
指令集 16 位 Thumb 与 32 位 Thumb-2 指 32位ARM指令+16位
令集可直接混写，无需切换 Thumb指令，需状态切换
流水线 3级流水线+分支预测 3级流水线
出现转移时不需要刷新流水线 转移时需要刷新流水线
性能 1.25DMIPS/MHZ 0.95DMIPS/MHZ
功耗 0.19W/MHZ 0.28W/MHZ
低功耗模式 内置睡眠模式 无
中断 不可屏蔽中断，1-240个物理中 断，每个外设独占一个中断，效 率高 IRQ和FIQ较少，外设需 要复用中断
中断延迟 12个时钟周期，最快只需6个 24-42个时钟周期
中断压栈 硬件自动压栈，无需代码 手工压栈，代码长
存储器保护 8段存储器保护单元 无
内核寄存器 寄存器不分组(sp除外） 寄存器进行分组，结构复 杂
工作模式 只有线程和处理两种模式 7种工作模式
乘除法指令 单周期乘法指令，2-12周期除法 指令 多周期乘法指令，没有除 法指令
位操作 先进的位操作技术，可直接访问 无，访问外设寄存器时需
外设寄存器的某个位 分"读-该-写"3步
系统节拍定时 内置系统节拍定时器，有利于操 作系统的移植 无
2.1.3嵌入式操作系统
μC/OS-II是一种基于优先级的可抢先式实时操作系统，系统硬件资源需求非常低，μC/os-II源代码是开源免费的，其源码大部分是用移植性很强的ANSI C写的，与微处理器相关的部分用汇编语言写的，因此可以方便移植到各种嵌入式微处理器中。
2.2 TCP/IP协议栈的体系结构