關(guān)于ARM的22個(gè)常用概念介紹.

1、關(guān)于 ARM 勺 22 個(gè)常用概念介紹時(shí)間:2011 年 12 月 12 日 OFweek 電子工程網(wǎng)字 體 : 大 中 小關(guān)鍵詞 :ARM常用概念1.ARM 中一些常見(jiàn)英文縮寫解釋MSB 最高有效位；LSB:最低有效位；AHB 先進(jìn)的高性能總線；VPB 連接片內(nèi)外設(shè)功能勺 VLSI 外設(shè)總線；EMC 外部存儲(chǔ)器控制器；MAM 存儲(chǔ)器加速模塊；VIC 向量中斷控制器；SPI 全雙工串行接口；CAN 控制器局域網(wǎng)，一種串行通訊協(xié)議；常用概PWM 脈寬調(diào)制器；ETM 嵌入式跟蹤宏;CPSR 當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器；SPSR 程序保護(hù)狀態(tài)寄存器；2. MAM 使用注意事項(xiàng)：答：當(dāng)改變 MAM 定時(shí)值時(shí)，

2、必須先通過(guò)向 MAMCR 寫入 0 來(lái)關(guān)閉 MAM 然 后將新值寫入 MAMTIM 最后，將需要的操作模式的對(duì)應(yīng)值寫入 MAMCR 再次打 開(kāi) MAM對(duì)于低于 20MHz 的系統(tǒng)時(shí)鐘，MAMTIMS 定為 001。對(duì)于 20MHz 到 40MHz 之間的系統(tǒng)時(shí)鐘，建議將 Flash 訪問(wèn)時(shí)間設(shè)定為 2cclk，而在高于 40MHZ 的系 統(tǒng)時(shí)鐘下，建議使用 3cclk 。3. VIC 使用注意事項(xiàng)答：如果在片內(nèi) RAMS 中運(yùn)行代碼并且應(yīng)用程序需要調(diào)用中斷，那么必須 將中斷向量重新映射到 Flash 地址 0 x0。這樣做是因?yàn)樗械漠惓Ｏ蛄慷嘉挥?地址 0 x0 及以上。通過(guò)將寄存器 MEM

3、MAP 位于系統(tǒng)控制模塊當(dāng)中）配置為用戶 RAM 莫式來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。用戶代碼被連接以便使中斷向量表裝載到0 x40000000。4. ARM 啟動(dòng)代碼設(shè)計(jì)答：ARMS 動(dòng)代碼直接面對(duì)處理器內(nèi)核和硬件控制器進(jìn)行編程，一般使用 匯編語(yǔ)言。啟動(dòng)代碼一般包括：中斷向量表初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)初始化堆棧初始化有特殊要求的端口、設(shè)備初始化用戶程序執(zhí)行環(huán)境改變處理器模式呼叫主應(yīng)用程序5.IRQ 和 FIQ 之間的區(qū)別答：IRQ 和 FIQ 是 ARMi 理器的兩種編程模式。IRQ 是指中斷模式，F(xiàn)IR 是 指快速中斷模式。對(duì)于 FIQ 你必須盡快處理你的事情并離開(kāi)這個(gè)模式。 IRQ 可 以被 FIQ所中斷，但 I

4、RQ 不能中斷 FIQ。為了使 FIQ 更快，所以這種模式有 更多的影子寄存器。FIQ 不能調(diào)用 SWI （軟件中斷）。FIQ 還必須禁用中斷。 如果一個(gè) FIQ 例程必須重新啟用中斷，則它太慢了，并應(yīng)該是 IRQ 而不是 FIQ。6. ARM 處理器對(duì)異常中斷的響應(yīng)過(guò)程答：ARM 處理器對(duì)異常中斷的響應(yīng)過(guò)程如下所述：保存處理器當(dāng)前狀態(tài)、中斷屏蔽位以及各條件標(biāo)志位；設(shè)置當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 CPSF 中的相應(yīng)位；將寄存器 lr_mode 設(shè)置成返回地址；將程序計(jì)數(shù)器值 PC,設(shè)置成該異常中斷的中斷向量地址，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)異常 中斷處執(zhí)行。7. ARM 指令與 Thumb 指令的區(qū)別答：在 ARM 體

5、系結(jié)構(gòu)中，ARM 旨令集中的指令是 32 位的指令，其執(zhí)行效率 很高。對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線為 16 位的應(yīng)用系統(tǒng)，ARM 體系提供了 Thumb 指令 集。Thumb 指令集是對(duì) ARM 旨令集的一個(gè)子集重新編碼得到的，指令長(zhǎng)度為16位。通常在處理器執(zhí)行 ARMS序時(shí)，稱處理器處于 ARM 犬態(tài)；當(dāng)處理器執(zhí)行 Thumb程序時(shí)，稱處理器處于 Thumb 狀態(tài)。Thumb 指令集并沒(méi)有改變 ARM 體系地 層的程序設(shè)計(jì)模型，只是在該模型上加上了一些限制條件。Thumb 指令集中的數(shù)據(jù)處理指令的操作數(shù)仍然為 32 位，指令尋址地址也是 32 位的。8. 什么是 ATPCS答：為了使單獨(dú)編譯的 C

6、語(yǔ)言程序和匯編程序之間能夠相互調(diào)用，必須為 子程序之間的調(diào)用規(guī)定一定的規(guī)則。ATPCSft 是 ARMS 序和 Thumb 程序中子程序調(diào)用的基本規(guī)則。這些規(guī)則包括寄存器使用規(guī)則，數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)則，參數(shù) 的傳遞規(guī)則等。1.AR M 中一些常見(jiàn)英文縮寫解釋MSB 最高有效位；LSB 最低有效位；AHB 先進(jìn)的高性能總線；VPB 連接片內(nèi)外設(shè)功能的 VLSI 外設(shè)總線；EMC 外部存儲(chǔ)器控制器;MAM 存儲(chǔ)器加速模塊；VIC :向量中斷控制器；SPI :全雙工串行接口；CAN 控制器局域網(wǎng)，一種串行通訊協(xié)議；PWM 脈寬調(diào)制器；ETM 嵌入式跟蹤宏；CPSR 當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器；SPSR 程序保護(hù)

7、狀態(tài)寄存器；2. MAM 使用注意事項(xiàng)：答：當(dāng)改變 MAM 定時(shí)值時(shí)，必須先通過(guò)向 MAMCR 寫入 0 來(lái)關(guān)閉 MAM 然 后將新值寫入 MAMTIM 最后，將需要的操作模式的對(duì)應(yīng)值寫入 MAMCR 再次打 開(kāi) MAM。對(duì)于低于 20MHz 的系統(tǒng)時(shí)鐘，MAMTIMS 定為 001。對(duì)于 20MHz 到 40MHz 之間的系統(tǒng)時(shí)鐘，建議將 Flash 訪問(wèn)時(shí)間設(shè)定為 2cclk，而在高于 40MHZ 的系 統(tǒng)時(shí)鐘下，建議使用 3cclk 。3. VIC 使用注意事項(xiàng)答：如果在片內(nèi) RAMS 中運(yùn)行代碼并且應(yīng)用程序需要調(diào)用中斷，那么必須 將中斷向量重新映射到 Flash 地址 0 x0。這樣做

8、是因?yàn)樗械漠惓Ｏ蛄慷嘉挥?地址 0 x0 及以上。通過(guò)將寄存器 MEMMAf 位于系統(tǒng)控制模塊當(dāng)中）配置為用戶 RAM 莫式來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。用戶代碼被連接以便使中斷向量表裝載到0 x40000000。4. ARM 啟動(dòng)代碼設(shè)計(jì)答：ARMS 動(dòng)代碼直接面對(duì)處理器內(nèi)核和硬件控制器進(jìn)行編程，一般使用 匯編語(yǔ)言。啟動(dòng)代碼一般包括：中斷向量表初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)初始化堆棧初始化有特殊要求的端口、設(shè)備初始化用戶程序執(zhí)行環(huán)境改變處理器模式呼叫主應(yīng)用程序5.IRQ 和 FIQ 之間的區(qū)別答：IRQ 和 FIQ 是 ARMi 理器的兩種編程模式。IRQ 是指中斷模式，F(xiàn)IR 是 指快速中斷模式。對(duì)于 FIQ 你必須

9、盡快處理你的事情并離開(kāi)這個(gè)模式。 IRQ 可 以被 FIQ所中斷，但 IRQ 不能中斷 FIQ。為了使 FIQ 更快，所以這種模式有 更多的影子寄存器。FIQ 不能調(diào)用 SWI （軟件中斷）。FIQ 還必須禁用中斷。 如果一個(gè) FIQ 例程必須重新啟用中斷，則它太慢了，并應(yīng)該是 IRQ 而不是 FIQ。6. ARM 處理器對(duì)異常中斷的響應(yīng)過(guò)程答：ARM 處理器對(duì)異常中斷的響應(yīng)過(guò)程如下所述：保存處理器當(dāng)前狀態(tài)、中斷屏蔽位以及各條件標(biāo)志位；設(shè)置當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 CPSF 中的相應(yīng)位；將寄存器 lr_mode 設(shè)置成返回地址；將程序計(jì)數(shù)器值 PC,設(shè)置成該異常中斷的中斷向量地址，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)異常 中

10、斷處執(zhí)行。7. ARM 指令與 Thumb 指令的區(qū)別答：在 ARM 體系結(jié)構(gòu)中，ARM 旨令集中的指令是 32 位的指令，其執(zhí)行效率 很高。對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線為 16 位的應(yīng)用系統(tǒng)，ARM 體系提供了 Thumb 指令 集。Thumb 指令集是對(duì) ARM 旨令集的一個(gè)子集重新編碼得到的，指令長(zhǎng)度為16位。通常在處理器執(zhí)行 ARMS序時(shí)，稱處理器處于 ARM 犬態(tài)；當(dāng)處理器執(zhí)行 Thumb程序時(shí)，稱處理器處于 Thumb 狀態(tài)。Thumb 指令集并沒(méi)有改變 ARM 體系地 層的程序設(shè)計(jì)模型，只是在該模型上加上了一些限制條件。Thumb 指令集中的數(shù)據(jù)處理指令的操作數(shù)仍然為 32 位，指令尋址

11、地址也是 32 位的。8. 什么是 ATPCS答：為了使單獨(dú)編譯的 C 語(yǔ)言程序和匯編程序之間能夠相互調(diào)用，必須為 子程序之間的調(diào)用規(guī)定一定的規(guī)則。 ATPCSft 是 ARMS 序和 Thumb 程序中子程 序調(diào)用的基本規(guī)則。這些規(guī)則包括寄存器使用規(guī)則，數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)則，參數(shù) 的傳遞規(guī)則等。9.ARM 程序和 Thumb 程序混合使用的場(chǎng)合答：通常，Thumb 程序比 ARMg序更加緊湊，而且對(duì)于內(nèi)存為 8 位或 16 位 的系統(tǒng)，使用 Thumb 程序效率更高。但是，在下面一些場(chǎng)合下，程序必須運(yùn)行 在 ARM犬態(tài)，這時(shí)就需要混合使用 ARMffiThumb 程序。強(qiáng)調(diào)速度的場(chǎng)合，應(yīng)該使用

12、ARM 程序；有些功能只能由 ARM 程序完成。如：使用或者禁止異常中斷；當(dāng)處理器進(jìn)入異常中斷處理程序時(shí)，程序狀態(tài)切換到ARM 犬態(tài)，即在異常中斷處理程序入口的一些指令是 ARM 旨令，然后根據(jù)需要程序可以切換到 Thumb 狀態(tài)，在異常中斷程序返回前，程序再切換到ARM 狀態(tài)。ARM 處理器總是從 ARM 狀態(tài)開(kāi)始執(zhí)行。因而，如果要在調(diào)試器中運(yùn)行 Thumb 程序，必須為該 Thumb 程序添加一個(gè) ARMg序頭，然后再切換到 Thumb 狀態(tài)， 執(zhí)行Thumb 程序。10. ARM 處理器運(yùn)行模式答：ARMS 處理器支持 7 種運(yùn)行模式，分別為：用戶模式（usr）： ARMtt理器正常的程

13、序執(zhí)行狀態(tài)；快速中斷模式（ fiq ）：用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道管理；外部中斷模式（ irq ）：用于通用的中斷處理；管理模式（svc）:操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式；數(shù)據(jù)訪問(wèn)終止模式（abt）:當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式，用于虛 擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)；系統(tǒng)模式（sys）:運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)；未定義指令中止模式（und）：當(dāng)未定義指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)入該模式，可用于支 持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。11. ARM 體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類型答：ARM 體系結(jié)構(gòu)所支持的異常和具體含義如下（圈里面的數(shù)字表示優(yōu)先 級(jí)）：復(fù)位：當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異 常處執(zhí)行（異常向量： 0 x

14、0000， 0000）；未定義指令：當(dāng) ARM 處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時(shí)，產(chǎn)生為 定義異常?？墒褂迷摦惓C(jī)制進(jìn)行軟件仿真（異常向量：0 x0000， 0004）；軟件中斷：有執(zhí)行 SWI 指令產(chǎn)生，可用于用戶模式下程序調(diào)用特權(quán)操作 指令?？墒褂迷摦惓C(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用（異常向量：0 x0000，0008）；指令預(yù)取中止：若處理器的預(yù)取指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng) 前指令訪問(wèn)，存儲(chǔ)器會(huì)向處理器發(fā)出中止信號(hào)，當(dāng)預(yù)取指令被執(zhí)行時(shí)，才會(huì)產(chǎn) 生指令預(yù)取中止異常（異常向量： 0 x0000， 000C）；數(shù)據(jù)中止：若處理器數(shù)據(jù)訪問(wèn)的指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng) 前指令訪問(wèn)，產(chǎn)生數(shù)

15、據(jù)中止異常（異常向量：0 x0000， 0010）；IRQ（外部中斷請(qǐng)求）：當(dāng)處理器的外部中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSF 中的 I 位為 0 時(shí)，產(chǎn)生 IRQ 異常。系統(tǒng)的外設(shè)可以該異常請(qǐng)求中斷服務(wù)（異常向 量：0 x0000， 0018）；FIQ（快速中斷請(qǐng)求）：當(dāng)處理器的快速中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSF 中的 F 位為 0 時(shí)，產(chǎn)生 FIQ 異常（異常向量： 0 x0000， 001C）。說(shuō)明：其中異常向量 0 x0000， 0014 為保留的異常向量。12. ARM 體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式答：ARM 體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式有如下兩種：大端格式：字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中，字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)存放在

16、高地 址中；小端格式：與大端存儲(chǔ)格式相反，高地址存放數(shù)據(jù)的高字節(jié)，低地址存放 數(shù)據(jù)的低字節(jié)。13. ARM 寄存器總結(jié)：ARMt 16 個(gè) 32 位的寄存器（r0 到 r15 ）。r15 充當(dāng)程序寄存器 PC， r14 （link register ）存儲(chǔ)子程序的返回地址， r13 存儲(chǔ)的是堆棧地址。ARM 有 一個(gè)當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器：CPSR一些寄存器（r13，r14）在異常發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生新的 instances，比如 IRQ 處理器模式，這時(shí)處理器使用 r13_irq 和 r14_irqARM 勺子程序調(diào)用是很快的，因?yàn)樽映绦虻姆祷氐刂凡恍枰娣旁诙褩?中。14. 存儲(chǔ)器重新映射（Remap

17、 的原因：使 Flash 存儲(chǔ)器中的 FIQ 處理程序不必考慮因?yàn)橹匦掠成渌鶎?dǎo)致的存儲(chǔ)器 邊界問(wèn)題；用來(lái)處理代碼空間中段邊界仲裁的 SRAM 和 Boot Block 向量的使用大大減 少；為超過(guò)單字轉(zhuǎn)移指令范圍的跳轉(zhuǎn)提供空間來(lái)保存常量。ARM 中的重映射是指在程序執(zhí)行過(guò)程中通過(guò)寫某個(gè)功能寄存器位操作達(dá)到 重新分配其存儲(chǔ)器地址空間的映射。一個(gè)典型的應(yīng)用就是應(yīng)用程序存儲(chǔ)在 Flash/ROM 中，初始這些存儲(chǔ)器地址是從 0 開(kāi)始的，但這些存儲(chǔ)器的讀時(shí)間比 SRAM/DRA 長(zhǎng)，造成其內(nèi)部執(zhí)行頻率不高，故一般在前面一段程序?qū)⒋a搬移 到 SRAM/DRA 中去，然后重新映射存儲(chǔ)器空間，將相應(yīng) SR

18、AM/DRA 映射到地址 0，重新執(zhí)行程序可達(dá)到高速運(yùn)行的目的。15. 存儲(chǔ)異常向量表中程序跳轉(zhuǎn)使用 LDR 指令，而不使用 B 指令的原因：LDR 指令可以全地址范圍跳轉(zhuǎn)，而 B 指令只能在前后 32MB 范圍內(nèi)跳轉(zhuǎn)；芯片具有 Remap 功能。當(dāng)向量表位于內(nèi)部 RAM 或外部存儲(chǔ)器中，用 B 指令 不能跳轉(zhuǎn)到正確的位置。16. 鎖相環(huán)（PLL）注意要點(diǎn)：PLL 在芯片復(fù)位或進(jìn)入掉電模式時(shí)被關(guān)閉并旁路，在掉電喚醒后不會(huì)自動(dòng) 恢復(fù)PLL 的設(shè)定；PLL 只能通過(guò)軟件使能；PLL 在激活后必須等待其鎖定，然后才能連接；PLL 如果設(shè)置不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致芯片的錯(cuò)誤操作。17. ARM7 與 ARM9 勺

19、區(qū)別：ARM7 內(nèi)核是 0.9MIPS/MHZ 的三級(jí)流水線和馮&S226;諾伊曼結(jié)構(gòu)； ARM 吶核 是五級(jí)流水線，提供 1.1MIPS/MHZ 的哈佛結(jié)構(gòu)。ARM 沒(méi)有 MMU ARM720 是 MM 的; ARM9 是有 MMU 勺，ARM940T 只有Memory protection unit.不是一個(gè)完整的 MMUARM7TDM!供了非常好的性能一一功耗比。它包含了Thumb 旨令集快速乘法指令和 ICE 調(diào)試技術(shù)的內(nèi)核。ARM9 勺時(shí)鐘頻率比 ARM 更高，采用哈佛結(jié)構(gòu) 區(qū)分了數(shù)據(jù)總線和指令總線。18. VIC 的基本操作如下：答：設(shè)置 IRQ/FIQ 中斷，若是 IRQ

20、 中斷則可以設(shè)置為向量中斷并分配中斷 優(yōu)先級(jí)，否則為非向量 IRQ。然后可以設(shè)置中斷允許，以及向量中斷對(duì)應(yīng)地址 或非向量中斷默認(rèn)地址。當(dāng)有中斷后，若是 IRQ 中斷，則可以讀取向量地址寄 存器，然后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的代碼。當(dāng)要退出中斷時(shí)，對(duì)向量地址寄存器寫0，通知 VIC 中斷結(jié)束。當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，處理器將會(huì)切換處理器模式，同時(shí)相關(guān)的寄 存器也將會(huì)映射。19. 使用外部中斷注意把某個(gè)引腳設(shè)置為外部中斷功能后，該引腳為輸入模式，由于沒(méi)有內(nèi)部上 拉電阻，所以必須外接一個(gè)上拉電阻，確保引腳不被懸空；除了引腳連接模塊的設(shè)置，還需要設(shè)置 VIC 模塊，才能產(chǎn)生外部中斷，否 則外部中斷只能反映在 EXTINT 寄存器中；要使器件進(jìn)入掉電模式并通過(guò)外部中斷喚醒，軟件應(yīng)該正確設(shè)置引腳的外 部中斷功能，再進(jìn)入掉電模式。20. UART0 的基本操作方法設(shè)置 I/O 連接到 UART0；設(shè)置串口波特率（ U0DLM、U0DLL）；設(shè)置串口工作模式（