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- UID
- 83563
- 性别
- 男
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写给ARM新手
ARM处理器简介
ARM的特点1
•ARM的含义：英文缩写为Advanced RISC Machine
•ARM是一种通用的32位RISC处理器
–32位是指处理器的外部地址和数据总线是32位的，相比16位的同频处理器性能更强大。
–RISC是一种指令集，也指采用该指令集的处理器，英文缩写：Reduced Instruction Set Computer,相比CISC代码效率更高。•ARM是一种功耗很低的高性能处理器
–例如：ARM7TDMI具有每瓦产生690MIPS的能力，已被证明在工业界处于领先水平
ARM的特点2
•ARM公司并不生产芯片，而是将ARM的技术授权其它公司生产。
–ARM本质上并不是一种芯片，而是一种芯片结构技术，不涉及到芯片生产工艺。
–授权生产ARM结构芯片的公司采用不同的半导体技术，面对不同的应用进行扩展和集成，标有不同系列号。
•ARM是一种可扩展，可移植、可集成的处理器。
–ARM内核有四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。
–ARM7TDMI-S给用户预留出功能扩展接口。
ARM的产品系列1
•ARM7的特点：
–ARM7采用ARMV4T（Newman）结构，三级流水，平均功耗0.6mW/MHz，时钟速度66MHz，
•ARM内核的四个功能模块：
–T：Thumb，即32位模式下的16位指令集，可以在兼顾性能的同时减少代码尺寸。
–D：Debug，在内核中放置了用于调试的结构，接口形式为JTAG（Joint Test Action Group）。
–M：Multiplier，指8位乘法器。
–I：EmbeddedICE Logic，指用于实现断点观测及变量观测的逻辑电路部分。
ARM的产品系列2
•ARM7的产品线。
–ARM7TDMI：同时具备四个模块，当然用户也可选择其中的几个或一个。
–ARM7TDMI-S：软件与ARM7TDMI完全兼容，硬件预六留功能扩展口。
–ARM710T：ARM7TDMI+8K Cache+MMU，Cache：片内缓存，提高CPU性能，MMU：内存管理单元。
–ARM740T： ARM7TDMI+8K Cache+Protection Unit。
–ARM720T： ARM7TDMI+8K Cache+WinCE Support。
ARM的产品系列3
•ARM9的特点：
–ARMV4T（Harvard）结构，五级流水，指令与数据分离的Cache，平均功耗0.7mW/MHz，时钟为120MHz-200MHz
•ARM9的产品线：
–ARM9TDMI
–ARM940T：ARM9TDMI+4K Cache+ Protection Unit。
–ARM920T： ARM9TDMI+16K Cache+MMU+ WinCE Support。
–ARM9E：ARM9TDMI+Enhanced+DSP Instruction。
•ARM10：
–采用ARMV5T结构，六级流水处理，时钟速度300MHz，性能约为ARM9的两倍。
ARM的应用范围
•嵌入式控制
–汽车、电子设备、保安设备、大容量存储器、调制解调器、打印机。
•数字消费产品
–数码相机、数字式电视机、游戏机、GPS、机顶盒
•便携式产品
–手提式计算机、移动电话、PDA、灵巧电话
关于THUMB指令集
•ARM7TDMI可以使用两套指令集
–标准32位ARM指令集
–16位的THUMB指令集
–两套指令集可以交叉编译和连接
•THUMB的特点
–THUMB是对32位寄存器操作的16位指令集
–与32位ARM指令集相比代码尺寸更小，更适合嵌入式应用。
–因为是对32位结构的CPU操作，所以比纯16位的指令集效率更高。
–与其它32位下的16位指令集相比，它还可以切换到32位ARM指令集并全速执行。
ARM的七种运行状态
•User：通常的ARM的运行状态
•FIQ：快中断，用于数据传输或通道处理
•IRQ：普通中断请求
•Supervisor：操作系统保护模式
•Abort mode：数据或指令预取失败
•System：特权用户模式
•Undefined：未定义指令执行
•状态切换由软件控制或由外部中断和异常来触发。
ARM状态下的寄存器
•ARM7TDMI总共有37个寄存器，32个通用寄存器，和6个状态寄存器，但是不是同时都可见。
•关于banked registers，在FIQ下从R8-R14，其它状态下为R13，R14。
•R14：subroutine link register，copy of R15。
•R15：Program Counter
•R16：CPSR（Current Program Status Register）
关于PSR寄存器
• SR分为CPSR和SPSR
•SR位描述
–NZVC
–IFT
–Mode bits
²User：10000
²FIQ：10001
²IRQ：10010
²Supervisor：10011
²Abort：10111
²Undefined：11011
²System：11111
ARM的异常（Exception）处理
•进入异常的处理
–保存PC值到LR
–保存CPSR到SPSR
–强制改变Mode bits
–强制PC值，从中断矢量表中预取下一条指令
•脱离异常的处理
–恢复PC值从LR
–恢复CPSR从SPSR
–清除中断屏蔽位
ARM的外部接口
•存储器接口
•协处理器接口
•调试接口
ARM公司提供的开发环境
•硬件环境
–评估板Integrator/CM ARM7TDMI等等
–Multi-ICE interface unit
²通过并口与主机连接
²通过JTAG与目标板连接
•软件环境
–ARM Developer Suite
²编译、汇编、连接环境
²调试器
²函数库
开发模式
•ARMulater
–无需目标板，在主机上调试软件。
•JTAG模式
–利用ICE与目标板的JTAG相连。
•Angel模式
–在没有D模块的情况下，利用串口与目标板相连，通过目标板Flash上的monitor调试程序
SHARP公司的LH77790A芯片
•ARM7TDMI内核
•CACHE
•控制部分
–LCD 控制器
–总线控制器
–PWM
–82C54计数器/定时器
–16C450 UARTs
–82C55外围控制接口
–其它控制接口
•应用：液晶显示
SAMSUNG公司KS32C6200芯片
•ARM7TDMI内核
•2K Cache
•控制部分
–并口
–2路DMA
–存储器管理控制
–15路中断控制
–方波发生器
–其它控制电路
•应用：打印机
ATMEL公司的AT91芯片
•ARM7TDMI内核
•控制电路
–16位外围总线接口
–通用外围控制电路
–外围数据控制（DMA）
–片内存储器
•应用：工业控制
CIRRUS公司的EP系列芯片
•ARM720T内核
•控制电路
–DAI：数字音频接口
–LCD控制器
–存储器控制器
–DC-DC变换器（PWM）
–27位通用I/O
–动态可编程时钟
–其它控制电路
•应用：数字音频设备
在ARM下的方案
•目标板：ARM的Evaluator-7T。
–采用ARM7TDMI芯片
–支持JTAG和Angel的调试方式
•仿真器：BDI
–通过JTAG与目标板相连
–通过以太网与主机相连
•RTOS：Microtec的VRTXoc。
–VRTXmc的源码方案
–支持THUMB指令集
–实时多任务操作系统内核
–BSP支持：PIE、PID7T、EBSA110
在ARM下的方案续1
•开发软件包：Microtec的Software Development Kit。
–C，C++ Compiler，ARM/THUMB Assembler
–Linker
–函数库，包含浮点库
–Xray Debugger
²支持JTEG、Angel、ARMulater方式
²支持VRTXoc的调试
²多窗体界面
在ARM下的方案续2
•开发模式
–JTAG方式（推荐使用）
–Angel方式 |
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