《ARM处理器基础AR》PPT课件

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1、第二章ARM处理器基础一、ARM7处理器概述二、ARM处理器的数据格式三、处理器模式与内部寄存器四、ARM的异常处理五、本节附录一、ARM7处理器概述ARM7TDMI是一个32位的微处理器核，基于精简指令集（RISC）的原理设计而成的。处理器的译码结构相对简单；处理器内含集成元件的门数相对减少，功耗降低。ARM7微处理器系列特点：1、32位嵌入式RISC处理器；2、支持多种低功耗模式；3、支持片上调试功能，通过JTAG连接；4、实时中断处理系统；5、3级指令流水线，具有很高的指令吞吐量。1、32位ARM指令集，兼容16位Thum

2、b指令集；2、不但支持32位，16位的数据类型，也支持8位数据类型；3、和51系列相似的中断向量结构；4、支持协处理器。V4指令体系的特点：ARM7微处理器核功能框图A[31:0]：地址总线。D[31:0]：数据总线。ABORT：存储器中止逻辑。BIGEND：数据格式大端、小端控制逻辑。MAS[1:0]：决定数据字长的控制逻辑。nFIQ：快速中断请求逻辑。nIRQ：通用中断请求逻辑。DM[4:0]：处理器工作模式控制逻辑。流水线级数越多，说明单位时间内执行的条数就越多。计算机在执行程序时的3个步骤：第一步是取指：即把指令从程序存

3、储器中取出来。取指是在处理器内核和程序存储器之间进行的；第二步是译码：把读到内核的指令进行解释，也就是把二进制的指令变换成电路的动作；第三步是执行：即按照指令的要求把门电路的动作送到指定的目标地址。1.1三级流水线结构ARM处理器的取指、译码和执行3个步骤是同时进行的。三级流水线结构的ARM7指令执行示意图8位单片机以l2个时钟周期为一个机器周期，一个机器周期里完成对一条程序的取指、译码和执行三个步骤。8位单片机指令执行示意图对于3级流水线的指令执行过程，在做程序设计时要注意以下几点：程序计算器R15（PC）总是指向取指的指令，

4、而不是指向正在执行的指令或正在译码的指令。对于ARM指令，因为每条指令占4个字节，所以有：PC值=当前程序执行位置+4+4对于Thumb指令，因为每条指令占2个字节，所以有：PC值=当前程序执行位置+2+22.程序发生中断或跳转时，执行完当前的指令后，程序执行地址将发生变化。3.在计算多个指令执行时间时，必须注意时间是重叠的，而不是衔接的。二、ARM处理器的数据格式1.1存储空间格式ARM7TDMI处理器采用冯•诺依曼（VonNeumann）结构，指令和数据共用一条32位数据总线，存储器中的内容即可以是指令代码也可以是数据。AR

5、M7TDMI处理器将存储器看作是一个从零开始的线性递增的字节集合，处理器的可寻址范围是0～232-1个字节，共有4GB地址空间。ARM7TDMI处理器采用存储器映像方式，互不冲突。ARM7TDMI没有专门的I/O指令，对存储器的访问和对I/O端口的访问采用同样的指令，唯一区别的是它们的地址空间。LPC2000系列处理器把4GB的地址空间统一划分为若干个地址区间分配给片内Flash、片内RAM、片外存储器、VPB外设、AHB外设。ARM体系结构的两种存储数据格式：小端存储格式；大端存储格式。LPC2200地址映射1、小端存储格式（

6、LittleEndian）低字节的内容保存在低地址空间里，高字节的内容保存在高地址空间里的存储方式称为小端存储格式。假设有一个32位的数据0xA9876543，它要保存到地址范围为0x0000～0x0003的存储区中。按小端存储格式存储：4个字节保存1个字内容2个半字保存1个字内容注意：处理器在半字、字进行操作的时候要注意地址对准的要求。2、大端存储格式（BigEndian）字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存储在高地址中的存储方式称为大端存储格式。假设一个32位的数据0xA9876543，保存到起始地址为0x00

7、00的存储空间里，按大端存储格式对数据进行存储。注意：大端存储格式是也要对准地址。4个字节保存1个字内容2个半字保存1个字内容3、两种存储格式的比较1、在两种存储格式下，对一个字或一个半字的内容存储，其存储结果是不同的；2、在这两种存储格式中，半字与字的存储地址没有发生变化；3、以ARM为内核的处理器都支持两种存储格式，具体设置见具体处理器的说明。1.2ARM处理器的程序与数据存储程序是ARM处理器可以运行的指令代码；数据是指令在运行中用到的操作数或者变量。1、程序存储ARM处理器支持两种指令：ARM汇编指令：ARM汇编指令是3

8、2位长，ARM处理器在执行地址a的ARM汇编指令时，会从地址a+4取下一条指令。Thumb汇编指令：Thumb汇编指令是16位长，ARM处理器在执行地址a的Thumb汇编指令时，会从地址a+2取下一条指令。ARM7TDMI内核的两种工作状态：ARM状态：此时执行