第二讲 嵌入式微处理器内核ARM7TDMI原理

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1、第二讲嵌入式微处理器原理和ARM7TDMI第一讲嵌入式系统概述复习微处理器组织原理、基本概念ARM处理器的历史和设计思想ARM7TDMI处理器体系架构嵌入式系统的组成模式嵌入式系统是面向特定应用的计算机系统,具有和通用计算机类似的体系架构硬件复杂嵌入式系统操作系统中间件应用程序硬件简单嵌入式系统应用软件嵌入式系统完全架构嵌入式处理器为核心的硬件平台硬件抽象层（HAL），硬件驱动程序启动代码文件系统各种网络协议PPP,TCP/IPIEEE802.15嵌入式数据库多媒体编解码库其他中间件操作系统内核：任务调度：中断管理：内存管理：任务同步和通信：时钟管理图形用户界

2、面（GUI）用户开发的各种应用程序开发工具包：编辑器调试器编译器链接器汇编器下载工具嵌入式处理器可编程逻辑器件存储器电源模块解决方案人机接口嵌入式系统必备接插件PowerPC微处理器ARM内核微处理器TMS320C6000系列DSPIntel公司XscalePXA255MicrochipPIC24XXVirtexIIPlatformFPGAVirtex（E）系列FPGASpartan（XL）系列FPGASpartanII（E）系列FPGAXC95(XL)系列CPLDCoolRunner系列CPLD嵌入式系统硬件构成XilinxTIPowerTrend嵌入式电源

3、方案MAXIM电源芯片Liner公司电源芯片NS公司电源芯片怀特电子高可靠性存储器系列IDT公司FIFO及双口RAMCypress公司高速SRAM系列现代电子公司SDRAM系列Intel公司大容量Flash系列AMP公司接插件系列AI公司PCB插座系列AMP&AI嵌入式系统的硬件构成STN/TFT液晶显示屏键盘/鼠标控制器芯片LED显示Philips,cirrus公司音频系列ADI,TI公司AD/DA系列通信接口以太网接口芯片TI,MAXIMRS485/232芯片西门子等无线通讯模块总线第二讲ARM处理器体系结构和编程第一讲嵌入式系统概述复习微处理器组织原理、

4、基本概念ARM处理器的历史和设计思想ARM7TDMI处理器体系架构微处理器原理的重要性处理器原理是电子工程(EE)和计算机科学(CS)之间的桥梁应用程序开发的基础？为什么需要操作系统？编译器是怎么优化代码的？处理器功能是怎么实现的？处理器硬件是如何构成的？程序基础编译器操作系统处理器原理数字电路设计数据结构C编程内存管理任务调度代码生成优化处理器基础模块设计嵌入式微处理器基本概念什么是处理器？执行存储器指令的有限状态机每一条指令规定了状态的变化，并指定随后执行哪一条指令存储程序处理器：把指令和数据存放在存储器中两种处理器计算机处理器：不同时间运行不同的程序嵌入

5、式微处理器：不同时间运行固定的程序，可用于不同的应用范围理解微处理器的核心：指令集（ISA)微处理器设计关键是指令系统计算机的设计处理器硬件实现机器实现逻辑设计师的角度“计算机组成”指令系统设计机器语言编译器/系统的角度指令系统处理器“计算机系统结构”建筑设计师BuildingArchitect建筑工程师ConstructionArchitect很少人设计处理器，更少的人设计指令系统很多的人设计计算机部件….更多的人关心计算机功能的详情微处理器指令系统处理器系统结构ComputerArchitecture=InstructionSetArchitecture+

6、MachineOrganization指令系统体系结构(InstructionSetArchitecture,ISA)可编程存贮系统的组成数据类型&数据结构:编码&表示指令格式指令(或操作码)集合对数据项和指令进行寻址和访问的模式意外情况表示(Representation)的不同级别指令系统的体系架构从程序员的角度观察从计算机角度观察Princeton（VonNeumann）系统结构——数据，指令存放在统一的存储器中——程序当作数据——存储系统的利用——单一的存储器接口Harvard系统结构——数据，指令存放在不同的存储器中——高性能实现具有优势带宽增加指令系

7、统设计中的重要问题应该提供哪些(以及多少)操作？用LD/ST/INC/BRN已经足够编制任何计算程序但是并不实用，这主要因为编出的程序太长!如何(以及多少)操作数　应该被指明？大多数操作是双值运算(dyadic)(例如,A⇐B+C)也有一些是单值运算(monadic)(例如,A⇐~B)如何将这些指令编码成一致的指令格式？指令长度应该为基本数据／地址宽度的　倍数！典型的指令系统:♣32位字♣基本操作数地址为32位长♣基本操作数（例如，整数）,32位长♣通常,指令可以涉及3个操作数(A:=B+C)挑战:用少量的位数，对操作进行编码!指令的执行周期指令要完成哪些内容

8、MIPS3000指令体系架构指令集的实