将8051应用程序迁移到 ARM Cortex-M处理器上.pdf

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1、TechnologyIn-Depth将8051应用程序迁移到ARMCortex-M处理器上作者：JosephYiu和AndrewFrameCortex-M处理器系列包括广泛使用的Cortex-M3处理器、针对FPGA的Cortex-M1处理器、2009年初推出的Cortex-M0处理器（最小的ARM处理器）和2010年初推出的Cortex-M4处理器（支持浮点和数字信号处理增强指令）。这些处理器具有先进的功能特点和简单易用的编程模型，对于想从8051微控制器迁移到ARM架构的开发人员来说，极具吸引力。本文是一篇入门指南，目的

2、是帮助8051微控制器的开发人员了解8051和ARMCortex-M处理器系列在架构、软件和硬件设计上的主要差异，从而加快迁移过程。架构概述使用不同的寄存器来进行数据处理、内存存取和用作内存指针，对于一些嵌入式程序员（尤其是那些习惯使用汇编语言编程的因此不会有这个问题。程序员），首先要做的事情就是了解编程模型。从根本上说，ARM架构是一个基于加载（Load）和存储（Store）寄存器的RISC架构，处理器寄存器加载数据，然后将数据传给ALU进ARMCortex-M处理器具有一个32位寄存器库和一个xPSR（组行单周期执行。而

3、8051寄存器（ACC、B、PSW、SP和DPTR）可合程序状态寄存器）。而8051具有ACC（累加器）、B、DPTR（数在SFR（特殊功能寄存器）的内存空间中访问。据指针）、PSW（处理器状态字）和四个各含八个寄存器的寄存器库(R0-R7)。为了确保普通的C函数能够用RegistersinCortex-M作中断处理程序，在需要处R0ProcessorstatusRegistersin8051R1APSREPSRIPSR理中断时，Cortex-M的寄存R2xPSR器（R0-R3、R12、LR、PC和ACCBDPHDPLR3R

4、4xPSR）会被自动压入堆栈，而软DPTRPSWSPR5件仅需在必要时将其他寄存器R6PRIMASKBank0R0R1R2R3R4R5R6R7R7Interrupt压入堆栈。虽然8051具有4个寄MaskingR8BASEPRIRegisters存器库，但是ACC、B、DPTR和Bank1R0R1R2R3R4R5R6R7R9FAULTMASKPSW寄存器并不会自动压栈，因Bank2R0R1R2R3R4R5R6R7R10R11Cortex-M3/M4only此通常需要通过中断处理程序Bank3R0R1R2R3R4R5R6R7R

5、12对这些寄存器进行软件压栈。R13(SP)CONTROLR14(LR)R15(PC)内存空间在8051中，一些指令会频繁使用某些寄存器，如ACC和DPTR。ARM处理器具有32位寻址，可实现一个4GB的线性内存空间。该这种相关性会极大降低系统的性能，而在ARM处理器中，指令可内存空间在结构上分成多个区。每个区都有各自的推荐用法（虽36TechnologyIn-DepthSystem0xFFFFFFFFcomponents(NVIC)debugSystemregioncomponents0xE0000000Devicereg

6、ionOffchipperipheralsInternalMemorySpaceExternalMemorySpace0xA00000000xFFRAMregionOffchipmemorySpecialFunctionInternalRAMRegisters(SFR)0x60000000(indirect(directPeripheraladdressing)64kbyteprogramperipheralsaddressing)64kbytedataregionmemorymemory0x40000000(Instruc

7、tion0x7F(MOVXaccesses,MOVCSRAMregionSRAMaccesses)accesses)0x20000000InternalRAMCODEregionProgramflash0x00Registerbanks0x00000000MemoryMapintheARMCortex-MprocessorsMemoryMapinthe8051microcontrollers然并不是固定的）。统一内存架构不仅增加了内存使用的灵活由工作寄存器（四个各由R0至R7构成的寄存器库）和内部数据性，而且降低了不同内存空

8、间使用不同数据类型的复杂性。变量共享）。堆栈操作基于空递增模型。0xFF0xFF相反地，8051微控制器具有多个内存空间。内存空间的分割使得PUSHACC有效地利用全部内存空间变得困难，而且需要借助C语言扩展来NewstackedLaststacked处理不同的内存类型。itemat“N”