嵌入式系統(tǒng)-第二章-wenkub
2023-05-23 07:25:07 本頁(yè)面
【正文】 共有 31個(gè) 32位寄存器： 16個(gè)在任何模式下可見(jiàn) ?所有指令都帶有條件 ?加載數(shù)值的同時(shí)進(jìn)行算術(shù)和移位操作 ?在幾種模式下操作 ARM 微處理器系列 ARM7系列：工業(yè)控制、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、移動(dòng)電話 ARM9系列 ARM9E系列 ARM10E系列 SecurCore系列：安全要求較高的應(yīng)用，如電子銀行 Intel的 StrongARM：便攜式通信產(chǎn)品，如掌上電腦 Intel的 Xscale： Intel主推的 ARM微處理器，已用于數(shù)字移動(dòng)電話 通用 處理器 無(wú)線設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品 7 ARM7系列微處理器 ? 嵌入式 ICERT（ In Circuit EmulatorRral Time）邏輯，調(diào)試開(kāi)發(fā)方便 解釋： 用于提供片內(nèi)調(diào)試支持，它包含一個(gè)調(diào)試通信通道，在主機(jī)調(diào)試器和目標(biāo)之間傳送信息，嵌入式 ICERT通過(guò)JTAG測(cè)試訪問(wèn)接口進(jìn)行控制。 Thumb不是一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)，不能指望處理器只執(zhí)行 Thumb指令集而不支持 ARM指令集。 （ 4）緩沖 /數(shù)據(jù)： 如需要?jiǎng)t訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；否則 ALU的結(jié)果只是簡(jiǎn)單地緩沖 1個(gè)時(shí)鐘周期，以便所有的指令具有同樣的流水線流程。 ? 支持 32位的高速 AMBA總線接口 AMBA ： 將 RISC處理器集成在其他 IP芯核和外設(shè)中，它是有效連接IP核的“數(shù)字膠”，并且是 ARM復(fù)用策略的重要組件。達(dá)到每個(gè)用戶進(jìn)程都擁有自己獨(dú)立的地址空間的目標(biāo)。 ? ARM920T：由內(nèi)核、高速緩存和內(nèi)存管理單元（ MMU） 組成。 15 ARM920T內(nèi)核編程模型 字（ Word），在 ARM體系結(jié)構(gòu)中，字的長(zhǎng)度為 32位，而在 8位 /16位處理器體系結(jié)構(gòu)中，字的長(zhǎng)度一般為 16位。 ARM920T中支持字節(jié)（ 8位）、半字（ 16位）、字（ 32位） 3種數(shù)據(jù)類型，其中，字需要 4字節(jié)對(duì)齊，半字需要 2字節(jié)對(duì)齊。 當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位（位 0）為 1時(shí)，可以采用執(zhí)行 BX指令（跳轉(zhuǎn)指令）的方法，使微處理器從 ARM狀態(tài)切換到 Thumb狀態(tài)。從 0字節(jié)到 3字節(jié)放置第 1個(gè)存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)據(jù)，從第 4個(gè)字節(jié)到第 7個(gè)字節(jié)放置第 2個(gè)存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)據(jù)，依次排列。 18 與大端存儲(chǔ)格式相反，在小端存儲(chǔ)格式中，低地址中存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)。 除用戶模式以外，其余的 6種模式稱為 非用戶模式或特權(quán)模式 ；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，常用于處理中斷或異常，以及訪問(wèn)受保護(hù)的系統(tǒng)資源等情況。 ARM狀態(tài)下的寄存器組織（ R0~R15） 未分組寄存器 R0~R7 分組寄存器 R8~R14 程序計(jì)數(shù)器 PC（ R15） 1）未分組寄存器 R0R7：在所有運(yùn)行模式下，指向同一個(gè)物理寄存器 21 2）分組寄存器 R8R14：每一次所訪問(wèn)的物理寄存器與處理器當(dāng)前的運(yùn)行模式有關(guān)。與之類似，當(dāng)發(fā)生中斷或異常時(shí)，對(duì)應(yīng)的分組寄存器 R14_svc、R14_irq、 R14_fiq、 R14_abt和 R14_und用來(lái)保存 R15的返回值。 23 用戶與系統(tǒng)模式 快速中斷 模式 管理模式 終止模式 中斷模式 未定義 模式 24 2. Thumb狀態(tài)下的寄存器組織 Thumb狀態(tài)下的寄存器集是 ARM狀態(tài)下寄存器集的一個(gè)子集，程序可以直接訪問(wèn) 8個(gè)通用寄存器（ R7~R0）、程序計(jì)數(shù)器（ PC）、堆棧指針（ SP）、連接寄存器（ LR）和 CPSR。 25 高位寄存器 R8~R15并不是標(biāo)準(zhǔn)寄存器集的一部分，但可使用匯編語(yǔ)言程序受限制地訪問(wèn)這些寄存器，將其用做快速的暫存器。 程序狀態(tài)寄存器每一位的安排如圖所示。 28 2．控制位 CPSR的低 8位（包括 I、 F、 T和 M[4： 0]）稱為控制位，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)這些位可以被改變。當(dāng)該位為 1時(shí)，程序運(yùn)行于 Thumb狀態(tài)，否則運(yùn)行于 ARM狀態(tài)。這些位決定了處理器的運(yùn)行模式。 29 ．異常（ Exceptions） 當(dāng)正常的程序執(zhí)行流程發(fā)生暫時(shí)的停止時(shí)，稱之為異常。若異常是從 ARM狀態(tài)進(jìn)入， LR寄存器中保存的是下一條指令的地址（當(dāng)前 PC＋ 4或 PC＋ 8，與異常的類型有關(guān)）；若異常是從 Thumb狀態(tài)進(jìn)入，則在 LR寄存器中保存當(dāng)前 PC的偏移量。 （ 3）根據(jù)異常類型，強(qiáng)制設(shè)置 CPSR的運(yùn)行模式位。異常處理完畢之后，執(zhí)行以下操作從異常返回： （ 1）將連接寄存器 LR的值減去相應(yīng)的偏移量后送到 PC中。 32 異常向量及異常處理 應(yīng)用程序中的異常處理：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，異?？赡軙?huì)隨時(shí)發(fā)生。當(dāng)異常處理完成以后，返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。 34 ARM微處理器的指令集 加載 /存儲(chǔ)型，指令集僅能處理寄存器中的數(shù)據(jù)，處理結(jié)果要放回寄存器中。 47 特殊功能寄存器 1．內(nèi)存控制器（ Memory Controller） 內(nèi)存控制器為訪問(wèn)外部存儲(chǔ)空間提供存儲(chǔ)器控制信號(hào)，共有 13個(gè)寄存器。操作流程如圖所示。 50 3．時(shí)鐘和電源管理 S3C2410X的主時(shí)鐘由外部晶振或者外部時(shí)鐘提供，選擇后可以生成 3種時(shí)鐘信號(hào)，分別是 CPU使用的 FCLK， AHB總線使用的 HCLK和 APB總線使用的 PCLK。 51 （ 2）時(shí)鐘控制邏輯 時(shí)鐘控制邏輯決定了所使用的時(shí)鐘源，是采用 MPLL作為 FCLK，還是采用外部時(shí)鐘。 52 （ 3）電源管理 S3C2410X電源管理模塊通過(guò) 4種模式有效地控制功耗： ? Normal模式： 為 CPU和所有的外設(shè)提供時(shí)鐘，所有的外設(shè)開(kāi)啟時(shí)，該模式下的功耗最大。 ? Poweroff模式： 斷開(kāi)內(nèi)部電源，只給內(nèi)部的喚醒邏輯供電。 。該模式可以通過(guò) EINT[15:0]和 RTC喚醒。 ? Slow模式： 采用外部時(shí)鐘生成 FCLK的方式，此時(shí)電源的功耗取決于外部時(shí)鐘。 FCLK由 ARM920T核使用， HCLK提供給 AHB總線， PCLK提供給了 APB總線。 （ 1）時(shí)鐘源選擇 對(duì)時(shí)鐘的選擇是通過(guò) OM[3:2]實(shí)現(xiàn)的。 Nand Flash模式： ? 通
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