ARM存储器寄存器体系结构介绍.doc

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1、一、ARM7的体系结构（一）每种单片机的区别在于内核前段时间学习的以51为核的单片机，现在正在学习ARM9，实际上是以ARM处理器为核的单片机，51为核的单片机就是把中央处理器，存储器，输入输出设备集成在一个芯片内的芯片，ARM处理器为核的单片机就是把ARM处理器，存储器，输入输出设备集成在一个芯片内的芯片。对于ARM处理器来说，对外围的操作都是对外围设备的寄存器的操作，也就是对地址的操作。（外围设备如串口，定时器等等，他们也有相应的寄存器）。 但是ARM处理器里面有37个32位寄存器，31个通用

2、寄存器，6个状态寄存器，这些寄存器都是不能同时被访问的，具体那些寄存器是可编程访问的，取决于微处理器的工作状态和运行模式。但在任何时候，通用寄存器R0--R14、程序计数器PC、一个或两个状态寄存器都是可以访问的。 ARM处理器都是一样的，只是生产厂家不同而有了像S3C2440这样的单片机等等，实际上这些都是在以ARM处理器外增加了许多外围而形成了单片机，然后在加些外围成了开发板。（二）ARM处理器的存储结构1．有两种存储方式，大端和小端2．在使用一个单片机之前一定要搞清楚此单片机的存储格式3．每

3、个存储单元为一个字节，且都有一个地址，对于32位机来说，数据或代码有32位的，那么一个数据就需要四个单元来存，就涉及到顺序问题，也就是大端方式存和小端方式。4．对字，半字，字节操作（如图）5.与51核单片机不同，ARM处理器的指令代码字节数是相同的，在Tumb指令集中，所有的指令代码都是16位2字节代码，在ARM指令集中，所有的指令代码都是32位4字节代码。6．ARM处理器有多种模式，而51只有一种模式，可以访问全部资源。（三）ARM处理器内部寄存器1.为了使用方便，常常赋予寄存器专用的助记符，也就

4、是寄存器的名称，如下图：2．关于寄存器R13、R14、R15R13作为堆栈指针，和51系列单片机中的SP一样。如果程序发生异常中断时，中断服务程序要把保护的寄存器值堆栈到R13指向的堆栈入口，在退出中断服务时，再把堆栈中的数据弹出来。如堆栈指令PUSH｛R0,R4,R5｝就是把R0,R4,R5这3个寄存器的值堆栈到R13指向的堆栈区，POP{R0,R4,R5}就是把R13指向的堆栈区的堆栈值弹回到R0,R4,R5中去。R14作为连接寄存器LR，只是在子程序调用和程序中断时存储程序变化处的地址，且只存

5、储一个32位地址。R15作为程序计数器PC，它也可以用做其他功能，但是改变其值的时候要慎重，因为它是指向下一条指令的，随意改变会引起程序混乱。对于51系列的单片机，它总是指向正在执行的指令，对于ARM处理器，是多级流水线的结构，如ARM7，是3级流水线的结构，当ARM处理器在执行第一条指令的时候，第二条正在译码，第三条正在寻址，也叫预取指，所以它总是指向第3条指令，假设执行的是ARM指令，则R15的值=当前执行指令地址+8，假设执行的是Thumb指令，则R15的值=当前执行指令地址+43.程序状态寄

6、存器cpsr程序状态寄存器CPSR是在各种模式下通用的状态寄存器，为了安全的进行中断处理，各种异常模式都有自己的备份状态寄存器SPSR，他的作用是当处理器响应异常中断时，处理器自动把前CPSR的转态存到SPSR中去，以免中断处理程序在使用CPSR时改变原来的状态，对中断返回有影响，而在中断返回时，程序要使用一条指令把SPSR中保存的内容回复到CPSR中去，如MOVPC，LR。这条指令把连接寄存器中的程序中断处的地址恢复到PC中去，在执行这条指令时，处理器硬件会自动把SPSR中保存的程序状态拷贝到CP

7、SR中去。处理器执行跳转指令时不会自动保存CPSR中的值。对于CPSR中的条件标志位中的一种情况是，如果ARM指令中使用条件可选后缀S时，才会刷新标志，如ADDR5,R6ADDSR5,R6在第一条指令中即使有进位或溢出，条件标志也不会改变。在第二条指令中，由于使用了条件后缀S，指令执行结果会刷新标志位。对于CPSR中的控制位在用户模式下是不能修改的，在特权模式下才能修改。如图：在51系列内部的RAM存储区不是寄存器，只是作为存储单元参与指令操作，51系列定时计数器，串行口控制寄存器都不是CPU核内的

8、部件，而是核外围的部件。（参考书籍：从51到ARM32位嵌入式系统入门）