CH2嵌入式系统硬件基础

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1、张文英iewyzhang@zzu.edu.cn嵌入式软件开发导论郑州大学信息工程学院2.1计算机体系结构2.2微处理器2.3存储器2.4总线2.5输入输出模块2.6硬件设计习题第2章硬件技术基础2010-032郑州大学信息工程学院2.1计算机体系结构2.2微处理器2.3存储器2.4总线2.5输入输出模块2.6硬件设计习题第2章硬件技术基础2010-033郑州大学信息工程学院2.1计算机体系结构一、计算机系统的基本模块微处理器控制计算机的操作、执行指令、处理数据；存储器存储指令和数据；输入输出在处理器、存储器、和外部设备之间交换数据；系统总线为

2、微处理器、存储器和输入输出模块之间提供数据、控制等信号通信和传输。2010-034郑州大学信息工程学院二、体系结构如：英特尔公司的8086及其他CPU，ARM公司的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器也采用了冯·诺依曼结构。冯·诺依曼和哈佛体系结构冯·诺依曼体系结构（VonNeumannArchitecture）普林斯顿体系结构实现存储程序的概念程序和数据使用一套总线，使用同一个存储器2010-035郑州大学信息工程学院哈佛体系结构（HarvardArchitecture）独立的程序存储器模块和数据存储器模块两套独立的总线（数据和地址总线）

3、DSP处理器，摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11等。2010-036郑州大学信息工程学院2.1计算机体系结构2.2微处理器2.3存储器2.4总线2.5输入输出模块2.6硬件设计习题第2章硬件技术基础2010-037郑州大学信息工程学院嵌入式微处理器类型微处理器内部寄存器指令系统与汇编语言RISC和CISC多字节存储机制以ARM9为例2.2嵌入式微处理器2010-038郑州大学信息工程学院一、嵌入式微处理器：四种类型嵌入式微处理器（MPU）：运算器、控制

4、器Am186/88、386EX嵌入式微控制器（MCU）：片内ROM、RAM、总线、I/O口、计数器、看门狗、AD、DA、Flash8051、P51XA2.2嵌入式微处理器2010-039郑州大学信息工程学院嵌入式微处理器嵌入式DSP处理器（DSP）：哈佛结构，适用于FFT变换、谱分析、数字滤波等操作，用于音频、视频处理TMS320系列、DSP56200系列嵌入式片上系统SOC）：USB、GPRS、GPS、IEEE1394、蓝牙，可靠性强、开发时间短M-core、CC24302010-0310郑州大学信息工程学院嵌入式微处理器2010-0311

5、郑州大学信息工程学院二、用户可见寄存器对处理器的操作基本都是在操作处理器内部的用户寄存器，寄存器是CPU内部用来存放数据的小型存储区域，暂时存放参与运算的数据和运算结果。寄存器的分类通用寄存器专用寄存器数据、地址、常数、浮点、向量特殊目的寄存器程序计数器、栈地址寄存器、状态寄存器2010-0312郑州大学信息工程学院例：ARM处理器的寄存器组织37个32位寄存器，分为若干个组(Bank)。31个通用寄存器，6个状态寄存器；寄存器不能同时被访问，取决于微处理器的工作状态及运行模式；通用R0-R14、程序计数器PC（R15）一个或两个状态寄存器P

6、SR任何时候都可访问；2010-0313郑州大学信息工程学院ARM920T系列处理器的寄存器组织2010-0314郑州大学信息工程学院1、ARM的通用寄存器R0~R15未分组寄存器R0~R7分组寄存器R8~R14R8~R12：两种模式R13~R14：6种模式R13通常做堆栈指针R14也称连接寄存器，执行BL子程序调用指令时，将PC值放入R14，函数调用结束返回。程序计数器PC（R15）PC总是指向当前指令的下两条指令的地址，即PC的值为当前指令的地址值加8个字节。ARM状态下，PC的0和1位永远为0。2010-0315郑州大学信息工程学院2、

7、ARM的状态寄存器PSR称当前程序状态寄存器CPSR；字长32位、RISC结构、附加16位的Thumb指令集；可在任何模式下被访问。每种模式下都有一个专用的物理状态寄存器（SPSR，备用PSR）。SPSR用于保存CPSR的当前值，发生异常时可由SPSR恢复CPSR。2010-0316郑州大学信息工程学院ARMPSR寄存器的格式条件标志位N、Z、C、V：bit[31:28]中间位保留控制位I、F、T、M[4:0]：bit[7:0]2010-0317郑州大学信息工程学院ARM简介ARM（AdvancedRISCMachines）系列微处理器，采用

8、的ARM技术知识产权（IP）核都是由ARM公司提供的。ARM公司本身不生产芯片，转让设计许可，由合作公司生产各具特色的芯片。ARM32位体系结构目前被公认为是嵌入式