基于arm內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)(已修改)
2025-05-21 20:16 本頁(yè)面
【正文】 基于 ARM 內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 電子愛(ài)好者家園 報(bào)告提綱： 一、 硬件 1） ARM 的內(nèi)核簡(jiǎn)介 2） 指令結(jié)構(gòu) 3） ARM 的異常中斷處理 二、 軟件 1) 操作系統(tǒng)的軟件 2) 映射方式 3) 編譯調(diào)試的方法 三、 操作系統(tǒng)移植 例子 ARM 的全稱是 Advanced RISC Machine，這個(gè)公司不生產(chǎn)芯片也不銷售芯片，它只是出售芯片技術(shù)授權(quán) 。 ARM 技術(shù) IP 核的微處理器遍 及 汽車、消費(fèi)電子、成像、工業(yè)控制、海量存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安保和無(wú)線等 各類產(chǎn)品市場(chǎng)。 目前世界上前 5 大 半導(dǎo)體 公司全部使用了 ARM 的技術(shù)授權(quán)，而前 10 大半導(dǎo)體公司有 9 家，前 25 大半導(dǎo)體公司中有 23 家采用了 ARM 的技術(shù)授權(quán)。 ARM 內(nèi)核結(jié)構(gòu)芯片具有 RISC 體系的一般特點(diǎn) ? 具有大量寄存器 ? 絕大多數(shù)操作都是在寄存器中進(jìn)行，寄存器與內(nèi)存打交道的唯一是通過(guò) Load/Store的體系結(jié)構(gòu)在內(nèi)存和寄存器之間傳遞數(shù)據(jù) ? 尋址方式簡(jiǎn)單 ? 采用固定長(zhǎng)度的指令 除了這些之外， ARM 體系采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的同時(shí)盡量減少芯片體積，減少芯片的功耗 ，這些技術(shù)包括 ? 在一條數(shù)據(jù)處理指令中包含算術(shù)邏 輯處理單元和以為處理 ADD Rd, Rx, Rx, LSL n :Rd=Rx+Rx*2 n ? 使用地址自動(dòng)增加（減少）來(lái)優(yōu)化程序中循環(huán)處理 ? Load/store 指令可以批量傳輸數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男? LDMFD r13! , {r0r12} ? 所有指令都可以根據(jù)前面指令的執(zhí)行結(jié)果，決定是否執(zhí)行，以提高指令的執(zhí)行效率。 所有的指令都是有條件指令 ARM 處理器的內(nèi)核結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)系列： ? ARM7 ? ARM9 ? ARM9E ? ARM10E ? SecurCore ? Intel 的 xscale ? Intel 的 StrongARM ARM 處理器共有 7 種處理模式 除了用戶模式之外其它的 6 種處理器模式稱為特權(quán)模式。在這些模式下，程序可以訪問(wèn)所有的系統(tǒng)資源，也可以任意的 進(jìn)行 處理器模式的切換，其中除了系統(tǒng)模式外，其它 5 種特權(quán)模式又稱為異常模式 。 處理器模式可以通過(guò)軟件 控制 來(lái)進(jìn)行切換，也可以通過(guò)外部中斷或異常處理過(guò)程進(jìn)行切換。大多數(shù)的用戶程序可以運(yùn)行在用戶模式下，這時(shí) ，應(yīng)用程序 不能夠 訪問(wèn)一些受應(yīng)用程序保護(hù)的系統(tǒng)資源。應(yīng)用程序不能直接進(jìn)行處理器模式的切換。當(dāng)需要處理器的模式切換的時(shí)候，應(yīng)用程序可以產(chǎn)生異常處理，在異常處理過(guò)程種進(jìn)行處理器模式的切換，這種體系結(jié)構(gòu)可以使 整個(gè)操作系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)的資源。 當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)生異常中斷時(shí)，處理器進(jìn)入相應(yīng)的異常模式，在每一種異常模式種都有一組寄存器，供相應(yīng)的異常處理程序使用，這樣就保證在進(jìn)入異常模式的時(shí)候，用戶模式下的寄存器 （保存了程序的運(yùn)行的狀態(tài)）不被破 壞。 寄存器： ? 未備份寄存器 R0～ R7 ? 備份寄存器 R8～ R14（ R13 在 ARM 中經(jīng)常用作棧指針， R14 經(jīng)常用作連接寄存器） ? 程序寄存器 R15 ? 程序狀態(tài)寄存器 在異常中斷中 軟件中斷是用戶自定義的中斷指令?？捎糜谟脩裟Ｊ较碌某绦蛘{(diào)用特權(quán)操作指令。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RTOS 中可以通過(guò)該機(jī) 制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用。 ARM 的指令集： 一、 跳轉(zhuǎn)指令 一種是跳轉(zhuǎn)指令，一種是直接指向 PC 寄存器 R15 中寫入目標(biāo)地址的值。 ? B ? BL ? BLX 處理器模式 描述 用戶模式（ User， usr） 快速中斷模式（ FIQ， fiq） 外部中斷模式（ IRQ， irq） 特權(quán)模式（ Supervisor, Sve） 數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止模式（ Abort,abt） 未定義指令中止模式（ Undefined， und） 系統(tǒng)模式（ System， sys） 正常程序執(zhí)行的模式 用于高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理 用于通常的中斷處理 供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式 用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù) 用于支持通過(guò)軟件仿真硬件的協(xié)處理器 用于運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng) 任務(wù) ? BX 二、 數(shù)據(jù)處理指令 數(shù)據(jù)傳送指令，算術(shù)邏輯指令 三、 乘法指令 一種是 32 位乘法指令，一種是 64 位乘法指令 四、狀態(tài)寄存器訪問(wèn)指令 通常修改狀態(tài)寄存器是通過(guò)“讀?。薷模瓕懟亍钡牟僮餍蛄衼?lái)實(shí)現(xiàn)的 五
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