ARM2培訓(xùn)學(xué)習(xí)課件(共56張PPT)

本講培訓(xùn)目標(biāo)對(duì)ARM處理器相關(guān)產(chǎn)品有整體上的了解了解選擇ARM處理器的選擇依據(jù)了解ARM處理器的編程模型了解ARM處理器的指令系統(tǒng)1微迪培訓(xùn)中心日期課程內(nèi)容第一章ARM處理器介紹第二章ARM處理器選擇依據(jù)第三章ARM處理器編程模型第四章ARM處理器指令系統(tǒng)2微迪培訓(xùn)中心日期ARM公司簡(jiǎn)介ARM(AdvancedRISCmachines)公司是全球領(lǐng)先的16/32位微處理器知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)供應(yīng)商。1990年正式成立。ARM公司作為32位處理器內(nèi)核的提供者，擁有100多家半導(dǎo)體合作伙伴。3微迪培訓(xùn)中心日期ARM公司簡(jiǎn)介4微迪培訓(xùn)中心日期第一章

ARM處理器介紹

5微迪培訓(xùn)中心日期ARM簡(jiǎn)介ARM是一個(gè)CPU核。ARM公司自己并不生產(chǎn)或銷售芯片，它采用技術(shù)授權(quán)模式，通過(guò)出售芯片技術(shù)授權(quán)，收取授權(quán)費(fèi)與技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)這種商業(yè)模式導(dǎo)致ARM公司專注于armcore技術(shù)的設(shè)計(jì)。價(jià)格合理，過(guò)去沒(méi)有32位cpu研發(fā)能力的半導(dǎo)體公司進(jìn)入這一行列。6微迪培訓(xùn)中心日期ARM簡(jiǎn)介ARM首先在移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域獲得盛譽(yù)，目前基于ARM的SOC芯片在手持產(chǎn)品，多媒體消費(fèi)產(chǎn)品，中底端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廣泛應(yīng)用。ARM體系性價(jià)比高，功耗低，獲得了眾多知名芯片廠家的支持和授權(quán)。如Samsung,Atmel,Intel,Motorola,TI,Qualcomm，Conexant，CirrusLogic,SONY，LSI,LinkUp…….7微迪培訓(xùn)中心日期供應(yīng)商芯片1芯片2芯片3芯片4主要應(yīng)用IntelSA-110SA-1100SA-1110IXP1200PalmPC,NetworkTITMS320DSC21TMS320DSC24TMS320DSC25OMAP1510DigitalCameraSamsungS3C44B0XS3C2410S3C4510S5N8946ADSL,PDAMotorolaDragonballMX1

BT,PDAPhilipsSAA7750VWS22100VCS94250VWS26001MP3,GSM,3G,BTCirrusLogicEP7209EP7212EP7312EP9312GP,MP3ATMELAT91R40XXXAT75C310AT76C901AT76C502GP,Wireless主要ARM芯片供應(yīng)商及其代表性產(chǎn)品和主要應(yīng)用領(lǐng)域

8微迪培訓(xùn)中心日期ARM簡(jiǎn)介ARM功能強(qiáng)大，完善的開(kāi)發(fā)工具支持，因此越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)工程師的歡迎。目前國(guó)內(nèi)流行的ARM處理器應(yīng)用主要基于ARM7TDMI內(nèi)核。---s3c4510/44b0 ---at91408009微迪培訓(xùn)中心日期嵌入式產(chǎn)品處理器目8bit單片機(jī)主要問(wèn)題是：外圍擴(kuò)充代碼/數(shù)據(jù)空間困難。mips值低，無(wú)法快速實(shí)現(xiàn)協(xié)議處理功能，，外接ethernet/上tcp/ip協(xié)議困難，無(wú)法完成視頻音頻處理10微迪培訓(xùn)中心日期其他嵌入式處理器介紹X86系列Motolora系列MIPS系列SH/HP-RISC等系列11微迪培訓(xùn)中心日期X86系列CPU性能價(jià)格比良好開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，軟件兼容性好。軟件資源豐富開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)單目前有大量工控104板，CPCI板可使用,方便二次開(kāi)發(fā)。12微迪培訓(xùn)中心日期X86系列cpu—Intel公司intel嵌入式x86系列：186series，386ex，486dx.I960AMD嵌入式x86系列:186/188em/es/cc..Elan520..NS系列:Geode?GX,GXLV,GXM

13微迪培訓(xùn)中心日期Motorola系列處理器Motorola系列處理器68k/DragonballCpu32ColdfirePPC8xxPPC82xx14微迪培訓(xùn)中心日期Motorola系列處理器開(kāi)發(fā)工具完備，技術(shù)支持力量強(qiáng)大高端通信市場(chǎng)主要芯片供應(yīng)商抗干擾，軍品指標(biāo)產(chǎn)品線完備15微迪培訓(xùn)中心日期其他系列內(nèi)核SH3core:HP-RISCcore:MIPScore:有多款機(jī)頂盒/視頻SOC產(chǎn)品使用ST7….. 16微迪培訓(xùn)中心日期ARM系列處理器ARM系列內(nèi)核的優(yōu)勢(shì)低價(jià)格低功耗高處理能力。另外具有Thumb,DSP,jazeller功能擴(kuò)展支持廠家多，資源重用性好。17微迪培訓(xùn)中心日期ARM系列處理器主流ARM內(nèi)核：ARM7/TDMI720TARM9/ARM9EARM10SecurcoreStrongARM/Xscale18微迪培訓(xùn)中心日期ARM系列處理器ATMEL公司arm系列AT91系列目標(biāo)替代單片機(jī)，單純CPU核。AT75/76系列：

內(nèi)置arm7/DSP雙內(nèi)核，有Arm+2DSP/ARM+DSP+MAC,兩種配置，加上PHY就可實(shí)現(xiàn)voip終端

19微迪培訓(xùn)中心日期ARM系列處理器Cirruslogic公司

機(jī)頂盒/mp3/IA等專用SOC，有數(shù)?；旌虾鸵曨l/音頻處理優(yōu)勢(shì)。

EP7211EP7212EP7209EP931220微迪培訓(xùn)中心日期ARM系列處理器NetScillon公司 ARM+NET系列芯片，關(guān)注設(shè)備上網(wǎng)（嵌入式internet）解決方案。Samsung: Arm系列SOC芯片，4510/44b0/2410…集成度高，關(guān)注網(wǎng)絡(luò)/移動(dòng)存儲(chǔ)/mp3/pda應(yīng)用。Motolora: 龍珠MX1，使用了arm9內(nèi)核…..21微迪培訓(xùn)中心日期第二章

ARM處理器的選擇依據(jù)22微迪培訓(xùn)中心日期第一、ARM微處理器內(nèi)核的選擇用戶如果希望使用WinCE或標(biāo)準(zhǔn)Linux等操作系統(tǒng)以減少軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU（MemoryManagementUnit）功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都帶有MMU功能。ARM7TDMI（S3C4510B）則沒(méi)有MMU，不支持WindowsCE和標(biāo)準(zhǔn)Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系統(tǒng)可運(yùn)行于ARM7TDMI硬件平臺(tái)之上。uCLinux已經(jīng)成功移植到多種不帶MMU的微處理器平臺(tái)上，并在穩(wěn)定性和其他方面都有上佳表現(xiàn)。23微迪培訓(xùn)中心日期第二、系統(tǒng)的工作頻率

系統(tǒng)的工作頻率在很大程度上決定了ARM微處理器的處理能力。ARM7系列微處理器的典型處理速度為0.9MIPS/MHz，常見(jiàn)的ARM7芯片系統(tǒng)主時(shí)鐘為20MHz-133MHzARM9系列微處理器的典型處理速度為1.1MIPS/MHz，常見(jiàn)的ARM9的系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率為100MHz-233MHz，ARM10最高可以達(dá)到700MHz。24微迪培訓(xùn)中心日期第三、片內(nèi)外圍電路的選擇

除ARM微處理器核以外，幾乎所有的ARM芯片均根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)展了相關(guān)功能模塊，并集成在芯片之中，稱之為片內(nèi)外圍電路例如：USB接口、IIS接口、LCD控制器、鍵盤(pán)接口、RTC、ADC和DAC、DSP協(xié)處理器等目的：設(shè)計(jì)者應(yīng)分析系統(tǒng)的需求，盡可能采用片內(nèi)外圍電路完成所需的功能，這樣既可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性。25微迪培訓(xùn)中心日期第四、芯片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量

大多數(shù)的ARM微處理器片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量都不太大，需要用戶在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)外擴(kuò)存儲(chǔ)器但也有部分芯片具有相對(duì)較大的片內(nèi)存儲(chǔ)空間，如ATMEL的AT91F40162就具有高達(dá)2MB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間用戶在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮選用這種類型，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。26微迪培訓(xùn)中心日期第三章

ARM微處理器的編程模型27微迪培訓(xùn)中心日期ARM體系結(jié)構(gòu)介紹RISC體系結(jié)構(gòu)：指令數(shù)少尋址方式少指令定長(zhǎng)單指令周期多級(jí)流水線寄存器完成運(yùn)算，存儲(chǔ)器只有加載和存儲(chǔ)指令。28微迪培訓(xùn)中心日期ARM體系結(jié)構(gòu)介紹ARM/THUMB模式THUMB(inside32bit,code‘s16bit)--增加代碼密度減少成本 ARM7TDMI（參下頁(yè)）ARM7TDMI處理器可以在ARM/THUMB兩種指令模式下工作和切換29微迪培訓(xùn)中心日期ARM7TDMI在ARM的內(nèi)核終有四個(gè)功能模塊，可以供生產(chǎn)廠商根據(jù)不同的要求來(lái)配置生產(chǎn)，這四個(gè)模塊分別是：T、D、M、I。

T—THUMB。該內(nèi)核可以支持16位壓縮指令集擴(kuò)充到32位的指令

D－Debug.該內(nèi)核放置了用于調(diào)試的結(jié)構(gòu)，通常為一個(gè)邊界掃描鏈（JTAG），可以使CPU進(jìn)入調(diào)試模式，從而方便的進(jìn)行斷點(diǎn)設(shè)置。

M－Multiplier內(nèi)嵌硬件8位乘法器I－ICE（In-Circuit-Emulation）。用于實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)觀測(cè)及變量觀測(cè)的邏輯電路部分，其中TAP控制器可接入到邊界掃描鏈30微迪培訓(xùn)中心日期ARM體系結(jié)構(gòu)介紹內(nèi)核7種工作模式： 用戶態(tài)/FIQ/IRQ/管理態(tài)/中止態(tài)/系統(tǒng)態(tài)/未定義態(tài)。用戶態(tài)無(wú)法改變模式，除非異常發(fā)生(SWI)1）用戶態(tài)無(wú)法訪問(wèn)某些受限資源，如修改CPSR的控制位。2）除用戶模式以外，其余的所有6種模式稱之為非用戶模式，或特權(quán)模式（PrivilegedModes）；3）其中除去用戶模式和系統(tǒng)模式以外的5種又稱為異常模式（ExceptionModes），常用于處理中斷或異常，以及需要訪問(wèn)受保護(hù)的系統(tǒng)資源等情況。31微迪培訓(xùn)中心日期ARM寄存器ARM微處理器共有37個(gè)32位寄存器，其中31個(gè)為通用寄存器，6個(gè)為狀態(tài)寄存器。

R0—R12:通用寄存器R8_FIQ---R12_FIQ：允許快速中斷處理R13用于各工作態(tài)的堆棧寄存器R14用來(lái)保護(hù)程序調(diào)用的現(xiàn)場(chǎng)PC指針R15:pcCPSR:狀態(tài)寄存器SPSR:用于保存CPSR的狀態(tài)32微迪培訓(xùn)中心日期THUMB寄存器SP--R13LR-R14PCR15R8---R15訪問(wèn)受限33微迪培訓(xùn)中心日期中斷與異常區(qū)別：正在執(zhí)行的程序發(fā)生暫時(shí)的停止是異常；它的當(dāng)前狀態(tài)沒(méi)有保存。復(fù)位：矢量表0x00000000IRQ中斷irq引腳產(chǎn)生，比Fiq優(yōu)先級(jí)低。進(jìn)入Fiq時(shí)，會(huì)屏蔽irqFIQ矢量放在矢量表的最后，另外有自己的臨時(shí)寄存器，提升中斷響應(yīng)0x0000001c優(yōu)先級(jí)：最高為復(fù)位，最低是SWI.34微迪培訓(xùn)中心日期中斷與異常異常發(fā)生：將下一條當(dāng)前要執(zhí)行的指令地址存入LR中，復(fù)制CPSRSPSR.獲得中斷矢量并執(zhí)行。異常處理函數(shù)返回： LR處理-PC SPSRCPSR 清除中斷禁止位標(biāo)志。35微迪培訓(xùn)中心日期存儲(chǔ)器和I/OARM體系同時(shí)支持大尾端/小尾端小位端：11223344--〉44，33，22，11。大尾端：11223344--〉11，22，33，44。32根地址線32根數(shù)據(jù)線內(nèi)部cacheI/O采用內(nèi)存映射的方式實(shí)現(xiàn)36微迪培訓(xùn)中心日期第四章

ARM處理器的指令系統(tǒng)37微迪培訓(xùn)中心日期ARM指令尋址方式寄存器尋址：ADD R0，R1，R2；R0←R1＋R2

立即尋址：ADD R0，R0，＃1 ；R0←R0＋1

ADD R0，R0，＃0x3f；R0←R0＋0x3f

ADD R0，R0，＃&3f；R0←R0＋0x3f寄存器移位尋址：ADDR0,R1,R2,LSL#3寄存器間接尋址：LDRR0,[R1] STRR0,[R1]38微迪培訓(xùn)中心日期ARM指令尋址方式基址尋址： LDRR0，[R1，＃4] ；R0←[R1＋4]LDRR0，[R1，＃4]！

；R0←[R1＋4]、R1←R1＋4LDRR0，[R1]，＃4 ；R0←[R1]、R1←R1＋4LDRR0，[R1，R2] ；R0←[R1＋R2]

39微迪培訓(xùn)中心日期ARM指令集多寄存器尋址：LDMIAR0,{R1,R2,R3} 塊拷貝尋址： STMFDR13!,{R2-R9}/PUSHLDMIAR0!,{R2-R9}STMIAR1,{R2-R9}LDMFDR13!,{R2-R9}/POP40微迪培訓(xùn)中心日期ARM指令集相對(duì)尋址：BLSUBRMOVPC,R1441微迪培訓(xùn)中心日期ARM指令集條件執(zhí)行:所有的ARM指令可包含一個(gè)可選的條件碼，只有在滿足指定的條件時(shí)，帶條件碼的指令才能執(zhí)行。如果要指令的結(jié)果更新條件標(biāo)志，需要在指令后面加S.一些指令eg:CMP,CMN,TST,TEQ不需要加s42微迪培訓(xùn)中心日期ARM指令集EQ:/NE等于/不等于CS/HS:CC/LO大于或等于/小于MI:PL負(fù)/正或零VS:VC溢出/不溢出HI:LS大于/小于或等于GE:LT大于或等于/小于-帶符號(hào)GT:LE大于/小于或等于-帶符號(hào)43微迪培訓(xùn)中心日期ARM系列開(kāi)發(fā)ARM處理器軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 SDT ADSGNU 嵌入式的c開(kāi)發(fā)環(huán)境： 交叉編譯/啟動(dòng)代碼 定標(biāo)器 遠(yuǎn)端調(diào)試

44微迪培訓(xùn)中心日期GNU介紹Gnu與GDBARM與嵌入式Linux45微迪培訓(xùn)中心日期SDT/ADS簡(jiǎn)介

ADS使用了codewarrior外殼 使用更直觀方便,調(diào)試器進(jìn)行了改進(jìn)。SDT界面演示APM建立一個(gè)新項(xiàng)目編譯/連接等選項(xiàng)配置說(shuō)明ADW+Jtag調(diào)試器演示46微迪培訓(xùn)中心日期JTAG/ARM處理器的調(diào)試ARM系列內(nèi)置支持JTAG調(diào)試JTAG調(diào)試演示斷點(diǎn)/RAM/ROM斷點(diǎn)察看內(nèi)存察看寄存器

47微迪培訓(xùn)中心日期仿真器與調(diào)試器的歷史全仿真器 使用硬件仿真芯片和仿真內(nèi)存，連接困難，價(jià)格昂貴。Rommonitor：燒入Flash的一段小程序，可通過(guò)串/并/ethernet口調(diào)試48微迪培訓(xùn)中心日期仿真器與調(diào)試器的歷史BDM 背景調(diào)試模式，由motoro