半天掌握ARM Cortex-M3：USB协议层次解析

"本文介绍了USB协议的层次结构以及ARM Cortex-M3处理器的相关知识，特别是其在嵌入式系统中的应用和优势。" USB协议分为三个主要层次：物理层、中间层和应用层。物理层是USB总线接口的基础，负责数据包的发送和接收。这一层确保了信号的正确传输，并处理电气规范，如电压、电流和数据线的状态。中间层则充当底层数据接口与USB设备端点间的路由器，它管理数据如何通过USB总线传输到特定的设备端点，确保数据的路由正确且高效。应用层则关注具体的设备功能，提供了如鼠标、大容量存储器等不同类型的USB设备类，使得开发者可以根据不同的应用需求来设计和实现相应的设备。 ARM Cortex-M3是ARM公司Cortex系列处理器中的一员，专注于嵌入式市场，尤其适用于微控制器。Cortex-M3的特点包括使用Thumb-2指令集，提供单周期的Flash读取、快速中断响应（6个时钟周期内）、单周期硬件乘法器和除法器，以及三种睡眠模式以节省功耗。高级调试功能如数据断点和软件断点也使得开发过程更为便捷。相比传统的ARM7处理器，Cortex-M3在执行速度、代码密度和中断处理效率上都有显著提升，且几乎不需要使用汇编代码，简化了开发流程。 Cortex-M3的设计目标是提供优于ARM7的微控制器性能，例如在某些应用中，它的执行速度可能是ARM7的两到四倍，中断响应速度提高了85%，并且在PID主循环和乘法密集型代码上表现出更强的性能。ARM Cortex-M3处理器系列是针对低功耗和高性能市场需求而全新设计的，对比已经发展了15年的ARM7TDMI，它提供了更强大的中断控制器（NVIC），支持更多的中断源和优先级，大大缩短了进入中断服务程序的时间，并且无需特殊汇编代码，进一步降低了开发者的编程复杂性。 总结来说，USB协议的层次结构是理解USB设备通信的关键，而ARM Cortex-M3作为一款高效能、低功耗的微控制器，为嵌入式系统设计提供了强大的计算能力和优化的性能表现，特别适合对成本敏感的MCU市场。