嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與開發(fā)嵌入式處理器介紹和運(yùn)行模式

1、嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與開發(fā)嵌入式處理器介紹和運(yùn)行模式ARM 體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu) 體系結(jié)構(gòu)馮.偌依曼與哈佛 指令系統(tǒng)精簡(jiǎn)指令與復(fù)雜指令 總線結(jié)構(gòu)單總線與多總線結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)馮.諾依曼結(jié)構(gòu)哈佛體系結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)CISC：復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISC：精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)總線原理AMBA總線存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)外部設(shè)備計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界嵌入式微處理器的品種總量已經(jīng)超過(guò)千種，有幾十種嵌入式微處理器體系，主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、SH、 X86等。嵌入式微處理器有許多不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時(shí)鐘速度和

2、總線數(shù)據(jù)寬度、集成不同的外部接口和設(shè)備。馮.諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)五大部件ALUControllerMemory InputOutput核心部件早期是CPU后來(lái)是Memory,存儲(chǔ)程序(stored program)：程序以數(shù)字形式存在，可以與數(shù)據(jù)一樣被讀寫指令執(zhí)行次序：順序跳轉(zhuǎn)程序計(jì)數(shù)器Program Counter（PC）傳統(tǒng)的微處理器采用的馮諾依曼結(jié)構(gòu)將指令和數(shù)據(jù)存放在同一存儲(chǔ)空間中，統(tǒng)一編址，指令和數(shù)據(jù)通過(guò)同一總線訪問(wèn)。哈佛體系結(jié)構(gòu)程序與數(shù)據(jù)有獨(dú)立的存儲(chǔ)器PC只能指向程序存儲(chǔ)器獨(dú)立編址運(yùn)行指令cache與數(shù)據(jù)cache適用于實(shí)時(shí)信號(hào)處理（大部分的DSP）哈佛結(jié)構(gòu)則是不同于馮諾依曼結(jié)構(gòu)的一

3、種并行體系結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編制、獨(dú)立訪問(wèn)。與之相對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)中設(shè)置的兩條總線（程序總線和數(shù)據(jù)總線），從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍。馮.諾依曼結(jié)構(gòu)與哈佛體系結(jié)構(gòu)兩種體系結(jié)構(gòu)比較地址數(shù)據(jù)主存儲(chǔ)器MOV r8,#8CPUPC指令程序存儲(chǔ)器CPUPC地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MOV r8,#8地址數(shù)據(jù)馮諾依曼結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)RISC與CISC嵌入式微處理器的指令系統(tǒng)可采用精簡(jiǎn)指令集系統(tǒng)和復(fù)雜指令集系統(tǒng)。拼寫:RISC（Reduced Instruction Set Computer）CISC（Complex Instru

4、ction Set Computer）指令系統(tǒng)RISC與CISC特點(diǎn)比較CISCRISC價(jià)格由硬件完成部分軟件功能，硬件復(fù)雜性增加，芯片成本高由軟件完成部分硬件功能，軟件復(fù)雜性增加，芯片成本低性能減少代碼尺寸，增加指令的執(zhí)行周期數(shù)使用流水線降低指令的執(zhí)行周期數(shù)，增加代碼尺寸指令集大量的混雜型指令集，有簡(jiǎn)單快速的指令，也有復(fù)雜的多周期指令，符合HLL（high level language）簡(jiǎn)單的單周期指令，在匯編指令方面有相應(yīng)的CISC微代碼指令高級(jí)語(yǔ)言支持硬件完成軟件完成尋址模式復(fù)雜的尋址模式，支持內(nèi)存到內(nèi)存尋址簡(jiǎn)單的尋址模式，僅允許LOAD和STORE指令存取內(nèi)存，其它所有的操作都基于寄存

5、器到寄存器控制單元微碼直接執(zhí)行寄存器數(shù)目寄存器較少寄存器較多指令流水線3級(jí)指令流水線取指譯碼執(zhí)行5級(jí)指令流水線取指譯碼執(zhí)行存儲(chǔ)寫系統(tǒng)總線總線是CPU與存儲(chǔ)器和設(shè)備通信的機(jī)制，是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通道?？偩€分類從微處理器的角度來(lái)分，總線可分為片外總線(如：PCI、ISA等)和片內(nèi)總線（如：AMBA、 AVALON、OCP、WISHBONE等）。從信號(hào)線功能和性質(zhì)分，數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。嵌入式系統(tǒng)的總線一般集成在嵌入式微處理器中。系統(tǒng)總線參數(shù)總線寬度又稱總線位數(shù)，指的是總線能同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)。如16位總線就是具有16位數(shù)據(jù)傳送能力。總線頻率總線工作速度的一個(gè)重要參

6、數(shù)，工作頻率越高，速度越快。通常用MHz表示。總線帶寬又稱總線的數(shù)據(jù)傳送率，是指在一定時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)總量，用每秒最大傳送數(shù)據(jù)量來(lái)衡量?？偩€帶寬越寬，傳輸率越高?？偩€帶寬(單位:MB/s) =（總線寬度/8） 總線頻率多總線結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)寬度：高速總線通常提供較寬的數(shù)據(jù)連接。成本：高速總線通常采用更昂貴的電路和連接器。橋允許總線獨(dú)立操作，在I/O操作中可提供某些并行性。存儲(chǔ)器高速設(shè)備CPU 低速設(shè)備低速設(shè)備橋高速總線低速總線AMBA總線規(guī)范AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）是ARM 公司研發(fā)的一種總線規(guī)范，目前為3.0 版本。在AM

7、BA總線規(guī)范中，定義了3種總線:AHB(Advanced High-performance Bus)：用于高性能系統(tǒng)模塊的連接，支持突發(fā)模式數(shù)據(jù)傳輸和事務(wù)分割；可以有效地連接處理器、片上和片外存儲(chǔ)器，支持流水線操作。ASB（Advanced System Bus）：也用于高性能系統(tǒng)模塊的連接，由AHB總線替代； APB（Advanced Peripheral Bus）：用于較低性能外設(shè)的簡(jiǎn)單連接，一般是接在AHB或ASB系統(tǒng)總線上的第二級(jí)總線。AMBAS3C2410內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖AMBA S3C2410多總線結(jié)構(gòu)外設(shè)總線高性能總線橋與DMA仲裁器AMBA-AHB總線主單元只有主單元可在任何時(shí)刻使用

8、總線。AHB可以有一個(gè)或多個(gè)主單元。主單元可以是RISC處理器、協(xié)處理器以及DMA控制器，以啟動(dòng)和控制總線操作。從單元可以響應(yīng)（并非啟動(dòng)）讀或?qū)懣偩€操作?？偩€的從單元可以在給定的地址范圍內(nèi)對(duì)讀寫操作進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)。從單元向主單元發(fā)出成功、失敗信號(hào)或等待各種反饋信號(hào)。從單元通常是其復(fù)雜程度不足以成為主單元的固定功能塊，例如外存接口、總線橋接口以及任何內(nèi)存都可以是從單元，系統(tǒng)的其他外設(shè)也包含在AHB的從單元中。仲裁器用來(lái)確定控制總線是哪個(gè)主單元，以保證在任何時(shí)候只有一個(gè)主單元可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。一般來(lái)說(shuō)仲裁協(xié)議都是固定好的，例如最高優(yōu)先級(jí)方法或平等方法，可根據(jù)實(shí)際的情況選擇適當(dāng)?shù)闹俨脜f(xié)議。譯碼器總線

9、譯碼器用于傳輸譯碼工作，提供傳輸過(guò)程中從單元的片選信號(hào)。AMBA-AHB總線典型的AHB總線工作過(guò)程包括兩個(gè)階段： 地址傳送階段(address phase)：它將只持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期。在HCLK的上升沿?cái)?shù)據(jù)有效。所有的從單元都在這個(gè)上升沿來(lái)采樣地址信息。數(shù)據(jù)傳送階段（data phase）：它需要一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期?？梢酝ㄟ^(guò)HREADY信號(hào)來(lái)延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，當(dāng)HREADY信號(hào)為低電平時(shí)，就在數(shù)據(jù)傳輸中加入等待周期，直到HREADY信號(hào)為高電平才表示這次傳輸階段結(jié)束。AMBA-AHB總線AMBA-AHB總線工作時(shí)序Data（A）HADDR31:0HWDATA31:0Address phaseD

10、ata phaseControlAControlData（A）HCLKHREADYHRDATA31:0AMBA總線-APBAPB主要用于低帶寬的周邊外設(shè)之間的連接，在APB里面唯一的主模塊就是APB 橋。其特性包括：兩個(gè)時(shí)鐘周期傳輸；無(wú)需等待周期和回應(yīng)信號(hào)；控制邏輯簡(jiǎn)單，只有四個(gè)控制信號(hào)。 APB主要組成：APB橋APB從單元（Slave）APB橋是APB中唯一的主單元，是AHB/ASB的從單元APB主要信號(hào)AMBA總線-APBAPB橋?qū)⑾到y(tǒng)總線AHB/ASB和APB連接起來(lái)，并執(zhí)行下列功能：鎖存地址并保持其有效，直到數(shù)據(jù)傳送完成。譯碼地址并產(chǎn)生一個(gè)外部片選信號(hào)，在每次傳送時(shí)只有一個(gè)片選信號(hào)（

11、PSELx）有效。寫傳送（write transfer）時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)到APB。讀傳送（read transfer）時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)到系統(tǒng)總線AHB/ASB。傳送時(shí)產(chǎn)生定時(shí)觸發(fā)信號(hào)PENABLE。AMBA總線-APBAPB從單元具有簡(jiǎn)單靈活的接口，接口的具體實(shí)現(xiàn)是依賴于特定設(shè)計(jì)的，有許多不同的可能。當(dāng)寫傳送時(shí)數(shù)據(jù)鎖定在下列點(diǎn)：當(dāng)PSELx為高電平時(shí)，在每個(gè)PCLK的上升沿，在PENABLE的上升沿。片選信號(hào)PSELx和地址信號(hào)PADDR可合并起來(lái)決定需要操作的寄存器。Read data存儲(chǔ)器嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器包括主存和外存。大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的代碼和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在處理器可直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間即主存中。系統(tǒng)上電

12、后在主存中的代碼直接運(yùn)行。主存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是速度快，一般采用ROM、EPROM、Nor Flash、SRAM、DRAM等存儲(chǔ)器件。存儲(chǔ)器目前有些嵌入式系統(tǒng)除了主存外，還有外存。外存是處理器不能直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，用來(lái)存放各種信息，相對(duì)主存而言具有價(jià)格低、容量大的特點(diǎn)。在嵌入式系統(tǒng)中一般不采用硬盤而采用電子盤做外存，電子盤的主要種類有NandFlash、 SD （Secure Digital）卡、CompactFlash、SmartMedia、Memory Stick、MultiMediaCard、 DOC（Disk On Chip）等。 嵌入式存儲(chǔ)器嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)嵌入式微處理器Cache片內(nèi)

13、RAM和ROM主存：Nor Flash、SRAM、DRAM等外存：NandFlash、DOC、CF、SD、MMC等嵌入式存儲(chǔ)器-Cache高速緩存Cache高速緩沖存儲(chǔ)器中存放的是當(dāng)前使用得最多的程序代碼和數(shù)據(jù)，即主存中部分內(nèi)容的副本。在嵌入式系統(tǒng)中Cache全部都集成在嵌入式微處理器內(nèi)?？煞譃閿?shù)據(jù)Cache、指令Cache或混合Cache。不同的處理器其Cache的大小不一樣。一般32位的嵌入式微處理器都內(nèi)置Cache。嵌入式存儲(chǔ)器-CacheCache使用Cache命中：CPU每次讀取主存時(shí)，Cache控制器都要檢查CPU送出的地址，判斷CPU要讀取的數(shù)據(jù)是否在Cache中，如果在就稱為命

14、中。Cache未命中：讀取的數(shù)據(jù)不在Cache中，則對(duì)主存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，并將有關(guān)內(nèi)容置入Cache。寫入方法：通寫（Write Through）：寫Cache時(shí)，Cache與對(duì)應(yīng)內(nèi)存內(nèi)容同步更新?；貙懀╓rite Back）：寫Cache時(shí)，只有寫入Cache內(nèi)容移出時(shí)才更新對(duì)應(yīng)內(nèi)存內(nèi)容。CPU地址索引機(jī)構(gòu)置換控制器高速緩沖存儲(chǔ)器主存段（頁(yè)）地址高位地址低位地址地址總線數(shù)據(jù)總線嵌入式存儲(chǔ)器-CacheCache結(jié)構(gòu)框圖嵌入式存儲(chǔ)器主存 主存是處理器能直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，用來(lái)存放系統(tǒng)和用戶的程序和數(shù)據(jù)。嵌入式系統(tǒng)的主存可位于SoC內(nèi)和SoC外，片內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量小、速度快，片外存儲(chǔ)器容量大?？梢宰?/p>

15、主存的存儲(chǔ)器有：ROM類：Nor Flash、EPROM、E2PROM、PROM等RAM類：SRAM、DRAM、SDRAM等嵌入式存儲(chǔ)器-RAMSRAM靜態(tài)存儲(chǔ)器DRAM動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器SDRAM（Synchronous RAM)CPU和RAM共享相同的時(shí)鐘周期，以相同的速度同步工作基于雙存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，內(nèi)含兩個(gè)交錯(cuò)的存儲(chǔ)陣列，讀取效率得到成倍提高,是DRAM中速度最快的一種嵌入式存儲(chǔ)器-外存外存 外存是處理器不能直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，用來(lái)存放用戶的各種信息，容量大。在嵌入式系統(tǒng)中常用的外存有：NandFlashDOC（Disk On Chip）CF（Compact Flash）SD（Secure Digi

16、tal）MMC（Multi MediaCard）等 電子盤采用半導(dǎo)體芯片來(lái)存貯數(shù)據(jù)，具有體積小、功耗低和極強(qiáng)的抗震性等特點(diǎn)。在嵌入式系統(tǒng)中普遍采用各種電子盤作為外存。常用的電子盤有：NandFlash、MMC、SD、Memeory Stick、CF、SM、DOC等。嵌入式存儲(chǔ)器-Flash MemoryNandFlash是Flash Memory的一種。Flash Memory的中文稱為快閃存儲(chǔ)器或快速擦寫存儲(chǔ)器。Flash Memory由Toshiba于1980年申請(qǐng)專利，并在1984年的國(guó)際半導(dǎo)體學(xué)術(shù)會(huì)議上首先發(fā)表。目前在Flash Memory技術(shù)上主要發(fā)展兩種非易失性內(nèi)存一種叫NOR（

17、邏輯或），是Intel 于1988年發(fā)明的另一種叫NAND（邏輯與）是Toshiba于1999年創(chuàng)造的。NandFlash可獨(dú)立成為外存，也可組成其他各種類型的電子盤如USB盤、CF、SD和MMC存儲(chǔ)卡等。NandFlash強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盤一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。NandFlash具有容量大、回寫速度快、芯片面積小等特點(diǎn)，主要用于外存。NOR Flash具有隨機(jī)存儲(chǔ)速度快、電壓低、功耗低、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，主要用于主存。嵌入式存儲(chǔ)器-Flash MemoryNORNAND寫入/擦除一個(gè)塊的操作時(shí)間15s24ms讀性能12001500KB600800KB寫性能80KB

18、200400KB接口/總線SRAM接口/獨(dú)立的地址數(shù)據(jù)總線8位地址/數(shù)據(jù)/控制總線，I/O接口復(fù)雜讀取模式隨機(jī)讀取串行地存取數(shù)據(jù)成本較高較低，單元尺寸約為NOR的一半，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，同樣大小的芯片可以做更大的容量容量及應(yīng)用場(chǎng)合164MB，主要用于存儲(chǔ)代碼8MB4GB，主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)擦寫次數(shù)(耐用性)約10萬(wàn)次約100萬(wàn)次位交換(bit位反轉(zhuǎn))少較多，關(guān)鍵性數(shù)據(jù)需要錯(cuò)誤探測(cè)/錯(cuò)誤更正(EDC/ECC)算法壞塊處理無(wú)，因?yàn)閴膲K故障率少隨機(jī)分布，無(wú)法修正輸入/輸出接口和設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的大多數(shù)輸入/輸出接口和部分設(shè)備已經(jīng)集成在嵌入式微處理器中。輸入/輸出接口主要有：中斷控制器、DMA、串行和并行接口

19、等，設(shè)備主要有定時(shí)器（Timers）、計(jì)數(shù)器（counters）;看門狗（watchdog timers）、RTC、UARTs、PWM（Pulse width modulator）、AD/DA、顯示器、鍵盤和網(wǎng)絡(luò)等。 嵌入式微處理器概述嵌入式微處理器概述嵌入式微處理器分類嵌入式微處理器主要產(chǎn)品嵌入式系統(tǒng)中的處理器嵌入式系統(tǒng)的核心部件 品種總量已經(jīng)超過(guò)1000多種每個(gè)月都有新產(chǎn)品出現(xiàn)流行體系結(jié)構(gòu)有三十幾個(gè)系列8051體系的占有多半32,64位微處理器是目前嵌入式系統(tǒng)的核心主要硬件廠商包括Intel，Motorola，Philip，AMD等 數(shù)字化 產(chǎn)品上 游嵌入式系統(tǒng)軟件平臺(tái)下 游芯片、硬件 嵌

20、入式 操作系統(tǒng) 嵌入式 應(yīng)用組件 嵌入式 開發(fā)環(huán)境嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)核分類與綜述 嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip) 嵌入式微處理器(EMPU)通用計(jì)算機(jī)中的CPU專門設(shè)計(jì)的電路板 只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能 增強(qiáng)工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面功能與和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相似嵌入式處理器主要類型Am186/88386EXSC-

21、400Power PC68000MIPSARM系列嵌入式微控制器(MCU)又稱單片機(jī) 以某一種微處理器內(nèi)核為核心芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)特點(diǎn)單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高 代表性的通用系列8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。半通用系列支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541；支持I2C、C

22、AN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列占嵌入式系統(tǒng)約70的市場(chǎng)份額嵌入式DSP處理器(EDSP)DSP應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理限時(shí)完成DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域，DSP應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能，過(guò)渡到采用嵌入式DSP處理器。代表性的產(chǎn)品Texas Instruments的 TMS320系列TMS320系列處理器包括用于控制的C2000系列，移動(dòng)通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。Motorola的DSP5

23、6000系列DSP56000目前已經(jīng)發(fā)展成為DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等幾個(gè)不同系列的處理器嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng) 整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡(jiǎn)潔 SOC可以分為通用和專用兩類。通用系列Infineon(Siemens)的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。專用SOC一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中代表性的產(chǎn)品:Philips的Smart XA處理器位數(shù)4位8位163264單片機(jī)型TMS1

24、000COPS8048/49/508051/526801/04/05 Z88096/9768200ARM RISC COREMIPS 32 COREMIPS 64 CORE一般用途型400440408085 6809Z80 6502 68028086 8028680186 Z800080386 80486 68000/10/20/30/40Pentium II/III/IV/ ? /Core2duo嵌入式處理器應(yīng)用產(chǎn)品4位遙控器 相機(jī) 防盜器 玩具 簡(jiǎn)易計(jì)量表等8位電視游戲機(jī) 空調(diào) 傳真機(jī) 電話錄音16位手機(jī) 攝象機(jī) 錄象機(jī) 各種多媒體應(yīng)用32位MODEM 掌上電腦 路由器 數(shù)碼相機(jī) GPRS

25、 網(wǎng)絡(luò)家庭64位高級(jí)工作站 新型電腦游戲機(jī) 各種多媒體應(yīng)用對(duì)比嵌入式微處理器嵌入式微控制器嵌入式DSP處理器嵌入式片上系統(tǒng)硬件尺寸(包括外圍)大小小最小功耗大小中中開發(fā)難度小大大大軟件移植性好壞壞壞成本高最低低中性能強(qiáng)弱較強(qiáng)較強(qiáng)應(yīng)用領(lǐng)域通用較通用低端專用較通用高端網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)弱較弱強(qiáng)實(shí)時(shí)性差好好一般從計(jì)算機(jī)角度看單片機(jī)功能太簡(jiǎn)單, 性能太差DSP太專用, 可以看成一個(gè)外設(shè)通用處理器與SOC是主要發(fā)展方向嵌入式CPU特點(diǎn)處理速度快或者相當(dāng)I/O功能強(qiáng)功率損耗低實(shí)時(shí)響應(yīng)快主流處理器迅速在嵌入式領(lǐng)域得到使用CISCEIA: Embedded IA, 工業(yè)控制Multicore: ViiV歡躍雙核,用于

26、數(shù)字電視RISCARMMIPSPPCPA-RISC等嵌入式中的主流數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)乘法與加法運(yùn)算離散傅立葉變換(DFT)離散余弦變換(DCT)Finite Impluse ResponesFilterRISC主流的理由指令使用頻度較均衡控制邏輯規(guī)整，適于VLSI工藝軟硬功能分配合理利于指令級(jí)并行技術(shù)芯片代碼公開可定制性強(qiáng)桌面市場(chǎng)被CISC積壓, 需要尋找出路性能強(qiáng)IA架構(gòu)的挑戰(zhàn)EIA通用性太強(qiáng)開放環(huán)境成熟度高嵌入式處理器五大類體系結(jié)構(gòu)ARMMIPSPOWER PCX86SH系列 主流嵌入式處理器ARM體系結(jié)構(gòu)架構(gòu) 系列 變種 特點(diǎn)ARM 處理器模式 指令集 寄存器 存儲(chǔ)器關(guān)于ARMAR

27、M（Advanced RISC Machines），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1991年ARM公司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。ARM 公司的Chip less模式世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購(gòu)買其設(shè)計(jì)的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。ARM微處理器的特點(diǎn)低功耗、低成本、高性能采用RISC指令集使用大量的寄存器ARM/THUMB指令支持三/五級(jí)流水線采用RISC體系結(jié)構(gòu)固定長(zhǎng)度的指令格式，指令歸整、簡(jiǎn)單、基本尋址方式有23種；使用單周期指令，

28、便于流水線操作執(zhí)行；大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對(duì)寄存器進(jìn)行操作，只有加載/存儲(chǔ)指令可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器，以提高指令的執(zhí)行效率。ARM微處理器的特點(diǎn)大量使用寄存器31個(gè)通用寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器（PC 指針），均為32位的寄存器；6個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位。高效的指令系統(tǒng)ARM微處理器支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。ARM指令為32位的長(zhǎng)度，Thumb指令為16位長(zhǎng)度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省3040以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。ARM微處理器的特點(diǎn)其他技術(shù)除此以外，ARM

29、體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，并降低功耗：所有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率?？捎眉虞d/存儲(chǔ)指令批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率?？稍谝粭l數(shù)據(jù)處理指令中同時(shí)完成邏輯處理和移位處理。在循環(huán)處理中使用地址的自動(dòng)增減來(lái)提高運(yùn)行效率。ARM微處理器系列ARM7系列ARM9系列ARM9E系列ARM10系列SecurCore系列Intel的Xscale 其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10為4個(gè)通用處理器系列，每一個(gè)系列提供一套相對(duì)獨(dú)特的性能來(lái)滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。SecurCore系列專門為安全要求較高的應(yīng)用而

30、設(shè)計(jì)。ARM FamilyARM7 FamilyARM9 FamilyARM10 FamilyARM11 Family150DMIPS300 DMIPS500 DMIPS1000 DMIPSARM Cortex FamilyARM720TARM1136J ARM1176JZARM1026EARM920T/ARM922T ARM926EJCortex AApplication ProcessorARM7TDMIARM1156T2ARM1026EARM946ECortex REmbedded RT ControllerARM7TDMIARM966E ARM968ECortex MMicro-con

31、trollerARM ArchitectureARM7微處理器系列ARM7系列是為低功耗的32位RISC處理器，最適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。ARM7系列有如下特點(diǎn)：具有嵌入式ICERT邏輯，調(diào)試開發(fā)方便；極低的功耗，適合便攜式產(chǎn)品使用代碼密度高，并兼容16位的Thumb指令集；對(duì)操作系統(tǒng)的支持廣泛，如Windows CE、Linux、Palm OS等；指令系統(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級(jí)換代；主頻最高可達(dá)130M，高速的運(yùn)算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。ARM7微處理器系列主要應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)控制、Internet設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)

32、器設(shè)備、移動(dòng) 等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。ARM7系列幾種類型的核ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核。TDMI的基本含義為：T：支持16為壓縮指令集Thumb；D：支持片上Debug；M：內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier）I：嵌入式ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)；ARM9微處理器系列ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的表現(xiàn)。具有以下特點(diǎn)5級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高。提供的哈佛結(jié)構(gòu)。支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。支持32位的高速AMB

33、A總線接口。全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。MPU支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。ARM9TDMI五級(jí)流水線InstructionFetch Shift + ALUMemoryAccessRegWriteRegReadRegDecodeFETCHDECODEEXECUTEMEMORYWRITEARM9TDMIARM or ThumbInst DecodeReg SelectRegReadShiftALURegWriteThumbARMdecompressARM decodeInst

34、ructionFetchFETCHDECODEEXECUTEARM7TDMIARM9微處理器系列ARM9系列微處理器主要應(yīng)用于無(wú)線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機(jī)頂盒、高端打印機(jī)、數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。ARM9系列微處理器三種類型:ARM920TARM922TARM940TARM9處理器特征 內(nèi)核Cache大小緊密耦合存儲(chǔ)器存儲(chǔ)管理單元AHB總線接口ThumbDSPJezelleARM920T16KB無(wú)MMU有有無(wú)無(wú)ARM922T8KB無(wú)MMU有有無(wú)無(wú)ARM940T4KB無(wú)MMU有有無(wú)無(wú)ARM9E微處理器系列ARM9E系列微處理器的主要特點(diǎn)支持DSP指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合5級(jí)

35、整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集支持32位的高速AMBA總線接口支持VFP9浮點(diǎn)處理協(xié)處理器全性能的MMU，支持眾多主流嵌入式操作系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的處理能力主頻最高可達(dá)300MARM9E微處理器系列ARM9E系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無(wú)線設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。ARM9E系列微處理器三種類型：ARM926EJ-SARM946E-SARM966E-SARM9E處理器特征內(nèi)核Cache大小緊密耦合存儲(chǔ)器存儲(chǔ)管理單元AHB總線接口ThumbDSPJezelleARM926EJ-S4-1

36、28K有MMU雙AHB有有有ARM946E-S4-1MB有MMU有有有無(wú)ARM966E-S無(wú)有無(wú)有有有無(wú)ARM10E微處理器系列ARM10E系列微處理器的主要特點(diǎn)支持DSP指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合6級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集支持32位的高速AMBA總線接口支持VFP10浮點(diǎn)處理協(xié)處理器全性能的MMU操作系統(tǒng)，支持眾多主流嵌入式支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的處理能力主頻最高可達(dá)400M。內(nèi)嵌并行讀/寫操作部件ARM10E微處理器系列ARM10E系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無(wú)線設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、通

37、信和信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。ARM10E系列微處理器三種類型：ARM1020EARM1022EARM1026EJ-SARM9E處理器特征內(nèi)核Cache大小緊密耦合存儲(chǔ)器存儲(chǔ)管理單元AHB總線接口ThumbDSPJezelleARM1020E32KB無(wú)MMU雙AHB有有無(wú)ARM1022E16KB無(wú)MMU雙AHB有有無(wú)ARM1026EJ-S可變有MMU雙AHB有有無(wú)SecurCore微處理器系列SecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)各種主要特點(diǎn)外，還在系統(tǒng)安全方面具有如下的特點(diǎn)帶有靈活的保護(hù)單元，確保操作系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全。采用軟內(nèi)核技術(shù)，防止外部對(duì)其進(jìn)行掃描探測(cè)?？杉捎脩糇约旱陌踩匦?/p>

38、和其他協(xié)處理器。SecurCore微處理器系列SecurCore系列微處理器主要應(yīng)用于一些對(duì)安全性要求較高的應(yīng)用產(chǎn)品及應(yīng)用系統(tǒng)，如電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子銀行業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)證系統(tǒng)等領(lǐng)域。SecurCore系列微處理器四種類型：SecurCore SC100SecurCore SC110SecurCore SC200SecurCore SC210SecurCore處理器特征內(nèi)核Cache大小緊密耦合存儲(chǔ)器存儲(chǔ)管理單元AHB總線接口ThumbDSPJezelleSC100無(wú)無(wú)MPU無(wú)有無(wú)無(wú)SC110無(wú)無(wú)MPU無(wú)有無(wú)無(wú)SC200可選無(wú)MPU無(wú)有有有SC210可選無(wú)MPU無(wú)有有有StrongARM微處

39、理器系列Intel StrongARM SA-1100處理器是采用ARM體系結(jié)構(gòu)高度集成的32位RISC微處理器。它融合了Intel公司的設(shè)計(jì)和處理技術(shù)以及ARM體系結(jié)構(gòu)的電源效率，采用在軟件上兼容ARMv4體系結(jié)構(gòu)、同時(shí)采用具有Intel技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)。Intel StrongARM處理器是便攜式通訊產(chǎn)品和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的理想選擇，已成功應(yīng)用于多家公司的掌上電腦系列產(chǎn)品。Xscale處理器Xscale 處理器是基于ARMv5TE體系結(jié)構(gòu)的解決方案，是一款全性能、高性價(jià)比、低功耗的處理器。它支持16位的Thumb指令和DSP指令集，已使用在數(shù)字移動(dòng) 、個(gè)人數(shù)字助理和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等場(chǎng)合.Xsca

40、le 處理器是Intel目前主要推廣的一款A(yù)RM微處理器.StrongARM和XSxale的性能特征內(nèi)核Cache大小緊密耦合存儲(chǔ)器存儲(chǔ)管理單元AHB總線接口ThumbDSPJezelleStrongARM16/8kB無(wú)MMUN/A無(wú)無(wú)無(wú)XSxale32/32KB無(wú)MMUN/A位AHB有有有ARM Cortex-A三款主流的解決方案 Cortex-A5、Cortex-A8、Cortex-A9 代表產(chǎn)品 三星的S5PC110及S5PV210 蘋果的iPhone4、iPad1、AppleTV2代、iPodTouch四代的A4處理器 TI的Omap3430，OMAP3630,OMAP3640 高通m

41、sm8255、QSD8250 國(guó)產(chǎn)的有：瑞芯微RK2918ARM Cortex-A8性能 Cortex-A8 高性能處理器在如今的終端設(shè)備中得到了驗(yàn)證。 從高端特色手機(jī)到上網(wǎng)本、DTV、打印機(jī)和汽車信息娛樂(lè)，Cortex-A8 處理器都提供了可靠的高性能解決方案，每年發(fā)貨數(shù)百萬(wàn)臺(tái)。該處理器特別適合高性能應(yīng)用領(lǐng)域。頻率從 600MHz 到 1GHz 及以上高性能、超標(biāo)量微體系結(jié)構(gòu)用于多媒體和 SIMD 處理的NEON技術(shù)與ARM926、ARM1136和 ARM1176處理器的二進(jìn)制兼容性ARM Cortex-A8性能高性能 對(duì)稱、超標(biāo)量管道，以便獲得完全雙指令執(zhí)行功能 通過(guò)高效、深管道獲得高頻率

42、、高級(jí)分支預(yù)測(cè)單元，具有 95% 以上準(zhǔn)確性 集成的 2 級(jí)高速緩存，以便在高性能系統(tǒng)中獲得最佳性能媒體處理通過(guò) NEON技術(shù)在軟件中進(jìn)行媒體處理128 位 SIMD 數(shù)據(jù)引擎 v6SIMD 的 2 倍性能 通過(guò)高效媒體處理節(jié)約功耗 靈活處理將來(lái)的媒體格式 通過(guò) Cortex-A8 上的 NEON技術(shù)可以在軟件中輕松集成多個(gè)編解碼器 增強(qiáng)用戶界面ARM 指令系統(tǒng)ARM體系的結(jié)構(gòu)版本ARM體系的結(jié)構(gòu)版本ARM體系結(jié)構(gòu)共有6個(gè)版本，版本號(hào)1-6指令集功能不斷擴(kuò)大特定功能：T支持Thumb指令集M支持長(zhǎng)乘法指令E支持增強(qiáng)型DSP指令Jjava加速器SIMDARM媒體功能擴(kuò)展ARM微處理器工作模式與寄

43、存器ARM微處理器指令集ARMTHUMBARM微處理器工作模式用戶模式特權(quán)模式（系統(tǒng)模式與異常模式）模式切換寄存器組織寄存器定義模式與寄存器ARM與THUMB從編程的角度看，ARM微處理器有兩種指令集，可在兩種指令集之間切換：ARM指令集，處理器執(zhí)行32位的字對(duì)齊的ARM指令；Thumb指令集，處理器執(zhí)行16位的、半字對(duì)齊Thumb指令。THUMB指令是ARM指令的子集可以相互調(diào)用，只要遵循一定的調(diào)用規(guī)則Thumb指令與ARM指令的時(shí)間效率和空間效率關(guān)系為:存儲(chǔ)空間約為ARM代碼的6070指令數(shù)比ARM代碼多約3040存儲(chǔ)器為32位時(shí)，ARM代碼比Thumb代碼快約40存儲(chǔ)器為16位時(shí)，Thu

44、mb比ARM代碼快約4050使用Thumb代碼，存儲(chǔ)器的功耗會(huì)降低約30ARM與THUMB指令指令切換方法ARM指令集和Thumb指令集均有切換處理器狀態(tài)的指令，在開始執(zhí)行代碼時(shí)，應(yīng)該處于ARM指令集指令集切換分狀態(tài)位設(shè)置和異常處理兩種進(jìn)入Thumb指令當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位（位0）為1時(shí)，采用執(zhí)行BX指令的方法，使微處理器從ARM指令集切換到Thumb指令集當(dāng)處理器處于Thumb指令時(shí)，發(fā)生異常（如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等），則異常處理返回時(shí)，自動(dòng)切換到Thumb指令。切換到ARM指令當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位（位0）為0時(shí)，執(zhí)行BX指令時(shí)可以使微處理器從Thumb切換到

45、ARM在處理器進(jìn)行異常處理時(shí)，把PC指針?lè)湃氘惓ＤＪ芥溄蛹拇嫫髦?，并從異常向量地址開始執(zhí)行程序，也可以使處理器切換到ARM。ARM微處理器運(yùn)行模式User模式用戶程序不能訪問(wèn)有些受保護(hù)的資源只能通過(guò)異常的形式來(lái)改變CPU的當(dāng)前運(yùn)行模式特權(quán)模式可以存取系統(tǒng)中的任何資源System模式系統(tǒng)模式與User模式的運(yùn)行環(huán)境一樣但是它可以不受任何限制的訪問(wèn)任何資源該模式主要用于運(yùn)行系統(tǒng)中的一些特權(quán)任務(wù)FIQ模式IRQ模式Supervisor模式Abort模式Undefined模式異常模式：主要是在外部中斷或者程序執(zhí)行非法操作時(shí)會(huì)觸發(fā)用戶模式處理器模式用戶模式。usr：ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)特權(quán)模式

46、（異常模式）fiq：用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理irq：用于通用的中斷處理svc：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式abt：用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)und：當(dāng)出現(xiàn)未定義指令終止時(shí)進(jìn)入該模式sys：運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)ARM微處理器運(yùn)行模式ARM處理器運(yùn)行模式圖ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM微處理器的指令集是加載/存儲(chǔ)型的指令集僅能處理寄存器中的數(shù)據(jù)，處理結(jié)果都要放回寄存器中對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)則需要通過(guò)專門的加載/存儲(chǔ)指令來(lái)完成。ARM微處理器的指令集可以分為六大類 跳轉(zhuǎn)指令數(shù)據(jù)處理指令程序狀態(tài)寄存器（PSR）處理指令加載/存儲(chǔ)指令協(xié)處理器指令和異常產(chǎn)生指令OpCode指令助記符Cond:執(zhí)行條件S:是

47、否影響狀態(tài)寄存器Rd:目標(biāo)寄存器Rn:第1個(gè)操作數(shù)寄存器Operand2:第2個(gè)操作數(shù)ARM指令基本語(yǔ)法格式S,例子LDR R0，R1;無(wú)條件執(zhí)行BEQ LOOP；等于條件ADDS R2，R2,#1；影響狀態(tài)位，R2-R2+1指令編碼格式ARM指令編碼結(jié)構(gòu)條件域ARM指令編碼的條件域當(dāng)處理器工作在ARM狀態(tài)時(shí)，幾乎所有的指令均根據(jù)CPSR中條件碼的狀態(tài)和指令的條件域有條件的執(zhí)行。當(dāng)指令的執(zhí)行條件滿足時(shí)，指令被執(zhí)行，否則指令被忽略。每一條ARM指令包含4位的條件碼，位于指令的最高4位31:28。條件碼共有16種，每種條件碼可用兩個(gè)字符表示，這兩個(gè)字符可以添加在指令助記符的后面和指令同時(shí)使用。例如

48、，跳轉(zhuǎn)指令B可以加上后綴EQ變?yōu)锽EQ表示“相等則跳轉(zhuǎn)”，即當(dāng)CPSR中的Z標(biāo)志置位時(shí)發(fā)生跳轉(zhuǎn)。 ARM指令編碼的條件域條件編碼條件碼后綴標(biāo) 志含 義0000EQZ置位相等0001NEZ清零不相等0010CSC置位無(wú)符號(hào)數(shù)大于或等于0011CCC清零無(wú)符號(hào)數(shù)小于0100MIN置位負(fù)數(shù)0101PLN清零正數(shù)或零0110VSV置位溢出0111VCV清零未溢出ARM指令編碼的條件域條件編碼條件碼后綴標(biāo) 志含 義1001LSC清零Z置位無(wú)符號(hào)數(shù)小于或等于1010GEN等于V帶符號(hào)數(shù)大于或等于1011LTN不等于V帶符號(hào)數(shù)小于1100GTZ清零且（N等于V）帶符號(hào)數(shù)大于1101LEZ置位或（N不等于V）

49、帶符號(hào)數(shù)小于或等于1110AL忽略無(wú)條件執(zhí)行ARM微處理器指令表-1助記符指令功能描述ADC帶進(jìn)位加法指令A(yù)DD加法指令A(yù)ND邏輯與指令B跳轉(zhuǎn)指令BIC位清零指令BL帶返回的跳轉(zhuǎn)指令BLX帶返回和狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令BX帶狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令A(yù)RM微處理器指令表-2助記符指令功能描述CDP協(xié)處理器數(shù)據(jù)操作指令CMN比較反值指令CMP比較指令EOR異或指令LDC存儲(chǔ)器到協(xié)處理器的數(shù)據(jù)傳輸指令LDM加載多個(gè)寄存器指令LDR存儲(chǔ)器到寄存器的數(shù)據(jù)傳輸指令MCRARM寄存器到協(xié)處理器寄存器數(shù)據(jù)傳輸ARM微處理器指令表-3助記符指令功能描述MLA乘加運(yùn)算指令MOV數(shù)據(jù)傳送指令MRC協(xié)處理器寄存器到ARM寄存器

50、數(shù)據(jù)傳輸MRS傳送CPSR或SPSR的內(nèi)容到通用寄存器MSR傳送通用寄存器到CPSR或SPSR的指令MUL32位乘法指令MLA32位乘加指令MVN數(shù)據(jù)取反傳送指令A(yù)RM微處理器指令表-4助記符指令功能描述ORR邏輯或指令RSB逆向減法指令RSC帶借位的逆向減法指令SBC帶借位減法指令STC協(xié)處理器寄存器寫入存儲(chǔ)器指令STM批量?jī)?nèi)存字寫入指令STR寄存器到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸指令SUB減法指令A(yù)RM微處理器指令表-5助記符指令功能描述SWI軟件中斷指令SWP交換指令TEQ相等測(cè)試指令TST位測(cè)試指令A(yù)RM尋址方式ARM尋址方式立即尋址 寄存器尋址 寄存器間接尋址 基址變址尋址 多寄存器尋址 相對(duì)尋址

51、 堆棧尋址ARM指令的尋址方式ARM指令系統(tǒng)支持如下幾種常見的尋址方式：立即尋址 寄存器尋址 寄存器間接尋址 基址變址尋址 多寄存器尋址 相對(duì)尋址 堆棧尋址 ARM指令的尋址方式-立即尋址 立即尋址操作數(shù)本身就在指令中給出，只要取出指令也就取到了操作數(shù)。這個(gè)操作數(shù)被稱為立即數(shù)。例如以下指令： ADD R0，R0，1/*R0R01*/ ADD R0，R0，0 x3f/*R0R00 x3f*/立即操作數(shù)在以上兩條指令中，第二個(gè)源操作數(shù)即為立即數(shù)，要求以“”為前綴，對(duì)于以十六進(jìn)制表示的立即數(shù)，還要求在“”后加上“0 x”。 ARM指令的尋址方式-寄存器尋址 寄存器尋址利用寄存器中的數(shù)值作為操作數(shù)，這

52、種尋址方式是各類微處理器經(jīng)常采用的一種方式，也是一種執(zhí)行效率較高的尋址方式。以下指令： ADDR0，R1，R2/*R0R1R2*/該指令的執(zhí)行效果是將寄存器R1和R2的內(nèi)容相加，其結(jié)果存放在寄存器R0中。 ARM指令的尋址方式-寄存器間接尋址 寄存器間接尋址以寄存器中的值作為操作數(shù)的地址，而操作數(shù)本身存放在存儲(chǔ)器中。例如以下指令： ADD R0，R1，R2/*R0R1R2*/ LDRR0，R1/*R0R1*/ STRR0，R1/*R1R0*/第一條指令中，以寄存器R2的值作為操作數(shù)的地址，在存儲(chǔ)器中取得一個(gè)操作數(shù)后與R1相加，結(jié)果存入寄存器R0中;第二條指令將以R1的值為地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳送到R0中。第三條指令將R0的值傳送到以R1的值為地址的存儲(chǔ)器中。 ARM指令的尋址方式-基址變址尋址 基址變址尋址將基址寄存器的內(nèi)容與指令中給出的地址偏移量相加，從而得到一個(gè)操作數(shù)的有效地址。變址尋址方式常用于訪問(wèn)某基地址附近的地址單元。采用變址尋址方式的指令常見有以下幾種形式，如下所示：LDR R0，R1，4；R0R14LDR R0，R1，4??；R