案例嵌入式arm課件

ARM體系結(jié)ARM體系結(jié)構(gòu)與編程“ARM“”知AdvancedRISC知ARM知識解 1990年在英 成立，前身為Acorn計算機(jī)公解A。知ARM知知知“”知ARMRISC知識解 ?多數(shù)指令單周期完解 體系架大多數(shù)ARM核都實現(xiàn)兩種指令32位ARM指令集、16位Thumb指令集Jazellecores夠執(zhí)Java節(jié)的ARM核實現(xiàn)了Thumb-2指令知ARM知講識講 專門的加載 r2,r3,r3,LSL#2 ADDEQr5,r5,r6分支跳轉(zhuǎn)指令 r0,[r1]STRNEBSTMFDsp!,{r4-知知 Thumb是一個16-bits指令優(yōu)化代碼密度(~65%ofARM)【編譯C 器存取性是ARM指令集的一個功能子集，ARM&Thumb1ADDS多數(shù)Thumb指1ADDS532-bitsARM5ADDADD

條件執(zhí)行不可源和目的寄存器相只 寄存器可常量大小受限內(nèi)嵌的桶形移位不知ARMThumb知on

032 16 16bit32bitMemorywidth(zerowait知Thumb-2知識解 Thumb-2是Thumb指令集的擴(kuò)展版解完整保留16Thumb增加32位指令來完成多數(shù)ARM指令集的ARM1156T2-SCortex列支持Thumb-Cortex-M3Thumb-設(shè)計目標(biāo):ARMThumb不需要手動選擇指令集，切分代具 ARM狀態(tài)的能可以直接進(jìn)行異常處理（返回）、協(xié)處理 、可以進(jìn)v5TE&v6的高級數(shù)據(jù)條件執(zhí)行緊隨其后的1-4知Thumb-2&知“ARM架構(gòu)版本&“”ARM體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展(經(jīng)典處理器66HalfwordsignedhalfwordbyteSystemThumb

ImprovedARM/ThumbSaturatedarithmeticDSPmultiply-Extensions:JazelleARM9E-ARM9E-ARM966E-

SIMDMulti-V6MemoryarchitectureUnaligneddatasupportThumb-2TrustZoneARM1136EJ-ARM926EJ-ARM9EJ-ARM1136EJ-ARM926EJ-ARM9EJ-ARM7EJ-ARM7EJ-sARM體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展（智能計算78 Thumb-78 64-bit7A7R(Real-Hardware7MThumb-2

64-bitgeneralregisters,SPand64-bitdataprocessing、extendedTwomainexecutionstates: supportthreekeyinstructionsets:A32(ARM)：32T32(Thumb/Thumb- A64:AArch64instructionARMARMCortex-ARM知識解 行業(yè)領(lǐng)先的性能和低功解

ARM“智能計算

Cortex-

ARM11

Cortex-知 知 ARM產(chǎn)品通用命名形式ARM【x】【y】【z】【T】【D】【M】【I】【J】【F】【-SX--系列號，如:ARM7、ARM9Y-- 管理/保護(hù)單元2帶MMU、4帶MPU、6無MMU與Z--0標(biāo)準(zhǔn)Cache（4-128KB）、2減小的6可變的知 知 T--T16位ThumbD--Debug：支持JTAGM--M增加了兩條長乘指令，生成64I--ICE（In-CircuitEmulator）嵌入 E--E變種：增強(qiáng)型DSPF--FJ--J變種 ARM的Jazelle技術(shù)是Java語言和先進(jìn)的位 S--可綜合版本 MMARM7TDMI解 解3T,D-M-IdARM3 PC- PC– PC-

存器Bank）知知123123456 FDEFDEFDEMFDEFDEFDEWF–取 D E–執(zhí)CPI知LDR知 FF

ED ED

84 84FEDED EDFEDSSFESSFEDED EDFEDSSFESSDWMFF- D- E– M–MemoryW–WritebackS-CPI知知 12345678 12345678 BLFDELAFD FMFDEFDEFDEW F- D- E– L– A-知知

B

F F FF-Fetch D-Decode E–Execute DI–DecodeIRQL–LinkretA-AdjustIRQ中斷的反應(yīng)時間最小=7

EI–ExecuteARM9TDMI知識解 ?哈佛架解 數(shù) 器接 5流水改進(jìn)CPI到知 ARMReg ARMorARMorThumbInstDecodeShift+ 知知

R1,R1, R3,R4, R4, R8,R3, R6,R3,

F

W R3,R1, F-Fetch D-Decode W-Writeback

I- M-知知 R1,R1, R3,R4, R4, R6,R3,

R8,R3, R3,R1,

F- D- E-W-

I- M-AMBAAMBAAMBAAMBA知ARMbasedARMbased解 ?ARM基于RISC設(shè)計思想，有針對嵌入式應(yīng)用做改解ARM處理器系列與體系結(jié)構(gòu)版本馮 5ARM知ARM異常種ARM知識解 ?ARM有7種基本的操作模解可 自己的棧空可以使用寄存器的不同子模式分模式與 模異常模式與非異常模有些操作只能 模式下完ARM處理器模 (SVC)執(zhí)行軟中斷指令（SWI）用于處理與用戶模式共用寄存器的模d知識解 通常ARM處理器工作狀態(tài)有2解ARM狀態(tài)下執(zhí)行ARM解 使用指令進(jìn)行切解BXRmRm[01進(jìn)THUMB狀Rm[00進(jìn)ARM處理器進(jìn)行異常處理（IRQ、FIQ、Undef、SWI和Abort），Thumb狀態(tài)，則進(jìn)入ARM狀態(tài)，異常處理返回后進(jìn)入Thumb狀態(tài)解 ?ARM處理器有37個32位長的寄存解1個用作CPSR(CurrentProgramStatus5個用作SPSR(SavedProgramstatus ARMUser

r13(sp)r14(lr)r15r13(sp)r14(lr)r15(pc) r13r14r13r14r13r14r14r14r14

spsr spsr

Current Bankedoutr13r14r15

r13r14r13r14r13r14

r13r14

r13r14

ThumbstateLowregistersThumbstateHighregisters 知 CPSR/SPSR寄存器的格條件代碼標(biāo) 保

溢出標(biāo)志進(jìn)位或借位擴(kuò)展

模式

零負(fù)或小于

狀態(tài)位知知識解 N、Z、C和V位都是條件代碼標(biāo)志解 識講 模式位對應(yīng)

CPSR程序狀態(tài)寄存器-使用注意事知CPSR中的保留位被保留將來使用。為了提高程序的可移改變CPSR標(biāo)志和控制位時，請不要改變這些保留位。另外，請確保序的運行不受保留位的值影響，因為將來的處理器可能會將這些置為1或者0指定傳送的區(qū)域，可以為以下字母（必須小寫）的一個或者組c控制字節(jié) x擴(kuò)展字節(jié) s狀態(tài)字節(jié) f標(biāo)志字節(jié)P狀指存器器P狀指存器器 Thumb狀 ARM狀態(tài)被保存程序狀態(tài)寄存器 被保存程序狀態(tài)寄存器(SPSR當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器(CPSR當(dāng)前程序計數(shù)器程序計寄存器連接寄堆棧指針高器存寄低知知識解 ?當(dāng)異常發(fā)生時，ARM內(nèi)核將完成解CPSR設(shè)置appropriateCPSR(if返回地址到設(shè)置PC為相應(yīng)異常 地

()DataSoftwareUndefined從異常返回，異常處理程序需要完成

Vector從SPSR_<mode>恢復(fù)從LR_<mode>恢復(fù)

Vectortablecanbe0xFFFF0000ARM720Tand“ARM與數(shù)據(jù)類型簡”帶CacheARM講 數(shù) 地地

地

數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)知知識解 解

半字16位(兩個字節(jié))字32位 雙字64位(8個字節(jié))知知 用‘DataAbort’異常來檢測無效的非對齊數(shù)據(jù)存取使用LDRB、STRB傳遞字節(jié) 知解大端

小端格

字?jǐn)?shù)據(jù)的大小 方ARM大小端字節(jié)順序解r0=

3124r1=STRr0,

ARM格式存取數(shù)據(jù)3124

33

器

31243100R2=

LDRBr2,小 大

3124

R2=AR