32位嵌入式微处理器arm(1)

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1、嵌入式系统及应用32位嵌入式微处理器ARM（1）ARM体系结构及处理器内核主要内容体系结构编程模型指令集介绍ARM处理器内核内存及IO3OnchipRAM基于ARM的系统举例ARMProcessorcoreAMBAAHBExternalMemoryInterfaceAPBBridgeAMBAAPBInterruptControllerARMPrimecellPeripheralsGPIODMAPortClocksandResetControllerARM核深度嵌入于SoC中通过JTAG口进行外部调试设计既有外部

2、内存又有内部内存支持不同的内存宽度、速度和大小包含一个中断控制器内核只支持两种中断包含Primecell外设需要从ARM公司取得授权用AMBA相连的器件(AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture)DEBUGnIRQnFIQFLASHSDRAMARMbasedSoC高速缓存内核术语MPU–内存保护单元控制内存访问权限控制内存区域的属性（cacheable,bufferable）MMU–内存管理单元具有MPU的所有特性另外提供虚拟地址到物理地址的转换Cache（高速缓存）快速的本地内存存放最近被

3、访问过的内存的副本TCM–紧耦合内存快速的本地内存特定的地址范围Writebuffer（写缓存区）减少了写数据到外部内存的次数ARM9EIntegerCoreCacheMemorySystemTCMWritebufferMMUorMPUBUSInterfaceControlCoprocessorARM926EJ-ScoreFastcoreclockdomainSystemonChipSlowerbusclockdomainARM体系结构的发展4T半字以及有符号半字/字节支持系统模式Thumb指令集增强的ARM/Thumb指

4、令交互CLZ指令饱和运算DSP乘加指令扩展：Jazelle(5TEJ)5TE6SIMD指令多处理技术V6内存体系支持非对齐数据扩展：Thumb-2(6T2)TrustZone(6Z)7注意：相同体系可能有完全不同的实现ARM7TDMI-archv4T.冯诺依曼结构，3级流水线ARM920T-archv4T.哈佛结构，5级流水线，具有MMUThumb-2CoreSight7A(Applications)NEON7R(Real-time)支持硬件除法7M(Microcontroller)只支持Thumb-2各种体系的ARM内核列表

5、处理器核心体系结构ARM7TDMI系列v4TARM720T,ARM740TARM9TDMI系列v4TARM920T,ARM922T,ARM940TARM9E系列v5TE,v5TEJARM946E-S,ARM966E-S,ARM926EJ-SARM10E系列v5TE,v5TEJARM1020E,ARM1022E,ARM1026EJ-SARM11系列v6ARM1136J(F)-SARM1156T2(F)-Sv6T2ARM1176JZ(F)-Sv6ZCortex系列ARMCortex-A8v7AARMCortex-R4v7RARMC

6、ortex-M3v7M附录里有关于ARM处理器内核的命名习惯和特性的说明主要内容体系结构编程模型指令集介绍ARM处理器内核内存及IO8数据宽度和指令集ARM属于RISC体系许多指令能够在单周期内执行ARM是32位读取/存储架构数据类型字节型数据（Byte）：数据宽度为8bits半字数据类型（HalfWord）：数据宽度为16bits，存取式必须以2字节对齐的方式字数据类型（Word）：数据宽度为32bits，存取式必须以4字节对齐的方式数据宽度和指令集大部分的ARM处理器都实现了两种指令集32位ARM指令集16位Thumb指令

7、集最新的ARM核引入了新的指令集Thumb-2提供了32位和16位的混合指令在增强了灵活性的同时保持了代码高密度Jazelle核可以执行Java字节码(Javabytecode)ARM处理器有七种基本的操作模式：每一种模式只能访问：自己的栈空间和不同的寄存器子集有一些操作只能在特权模式下执行处理器模式模式描述Supervisor(SVC)当复位或者软中断（SWI）指令被执行时进入特权模式FIQ一个高优先级的快速中断产生时进入IRQ一个低优先级的普通中断产生时进入Abort用来处理内存访问异常Undef用来处理未定义的指令Sys

8、tem特权模式，与用户模式使用相同寄存器User大多数应用程序/操作系统任务执行时的模式非特权模式异常模式ARM寄存器集（ARMState）r0r1r2r3r4r5r6r7r8r9r10r11r12r15(pc)cpsrr13(sp)r14(lr)Usermodespsrr1