【正文】 、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、以及微電子技術(shù)的發(fā)展，片上系統(tǒng)（SOC）成為當今電子技術(shù)的一大主流；這就使得嵌入式開發(fā)技術(shù)成為整個業(yè)界的研究和開發(fā)的熱點。我們知道當今世界通信與信息技術(shù)發(fā)展的3大熱點是：第三、四代移動通信技術(shù)、數(shù)字電視技術(shù)、以及汽車電子技術(shù)。列舉適當?shù)睦诱f明嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用：手持設(shè)備、大型通信設(shè)備. 嵌入式操作系統(tǒng)與常見的單片機、DSP系統(tǒng)的細微區(qū)別從系統(tǒng)的概念出發(fā)講解：單片機、和DSP是沒有系統(tǒng)概念的. 嵌入式操作系統(tǒng)的軟硬件平臺開發(fā)1．嵌入式操作系統(tǒng)的硬件構(gòu)成：核心處理器、程序和數(shù)據(jù)存儲器、總線系統(tǒng)、外圍接口（設(shè)備）等；2．嵌入式操作系統(tǒng)的軟件構(gòu)成：系統(tǒng)軟件、API、底層驅(qū)動、應(yīng)用程序等結(jié)合微機系統(tǒng)操作系統(tǒng)講解3．常見嵌入式操作系統(tǒng)：VxWorks、PSOS、LINUX、WINCE、NUCLEUS等，各種操作系統(tǒng)的區(qū)別和優(yōu)點及應(yīng)用前景。. 嵌入式處理器簡介ARM是Advanced RISC Machines的縮寫，ARM公司于1990成立 ，ARM以低成本、低功耗、高性能迅速占領(lǐng)了全球市場。在此，我們主要講解ARM7系列、ARM9系列：1） ARM7系列：；其內(nèi)核主要有ARM7TDMI和ARM720T；T：支持16位THUMB指令，D支持在片調(diào)試，M增強型乘法器，產(chǎn)生全64位結(jié)果，I:嵌入式ICE硬件提供片上斷點和調(diào)試點支持2） ARM9系列：、哈佛結(jié)構(gòu)；其內(nèi)核主要有ARM920T、ARM722T和ARM940T；. 基于ARM內(nèi)核的芯片擴展由于ARM公司只做IP，不生產(chǎn)具體的芯片；所以我們所使用的ARM芯片都是全世界其他硬件芯片廠商在經(jīng)過ARM公司的授權(quán)，然后在此基礎(chǔ)上進行硬件擴展，以滿足不同領(lǐng)域的需求。注意：ARM9系列是兼容ARM7系列的。. ARM編程模型ARM常見版本是V4和V5，現(xiàn)在主要用的是V4，處理器工作狀態(tài)：ARM，THUMB開關(guān)狀態(tài)：進入THUMB狀態(tài)、進入ARM狀態(tài)存儲器格式：大小端點格式指令長度：32位、16位數(shù)據(jù)類型：字，半字，字節(jié)操作模式：7種寄存器：31個通用寄存器和6個狀態(tài)寄存器中斷：. ARM基本尋址方式寄存器尋址：立即尋址：寄存器移位尋址：寄存器間接尋址：變址尋址：多寄存器尋址：堆棧尋址：塊拷貝尋址：相對尋址：. ARM指令集本章內(nèi)容是詳細講解ARM指令集。如果C、N、Z和V標志的狀態(tài)滿足該域的編碼條件，指令就被執(zhí)行，否則不予執(zhí)行。在后綴缺省時，大多數(shù)指令的條件域被設(shè)置成“Always”（后綴AL）。這個分支會引起管道流，并會根據(jù)Rn指定的地址再入。★匯編程序語法：BX分支和交換指令BX {cond} Rn ；{cond}為 雙字母條件記憶符（即條件碼），見表4－4，而Rn 表示一個有效寄存器（比如：R0）★使用R15作操作數(shù)：如果將R15作操作數(shù)，該情況未定義。匯編作為THUMB指令的后續(xù)碼Into_THUMBADR R5, Back_to_ARM 。 匯編作為ARM指令的后續(xù)碼Back_to_ARM★★2分支與帶鏈接分支（B、BL）該指令僅僅在條件為真時被執(zhí)行，參見表4－4。因此該指令可以指定+/32M字節(jié)的分支。★鏈接位：帶鏈接的分支（BL）將舊的PC寫入當前存儲空間的鏈接寄存器（R14）。★指令循環(huán)時間：分支和帶鏈接分支指令占用2S+1N增加的周期（與BX一樣），這里S和N分別代表連續(xù)（S周期）和內(nèi)部（I周期）。expression 目標單元，匯編程序計算偏移量。 R1＝0？比較BEQ fred 。 C＝0, 調(diào)用子程序★★3數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理指令僅在條件為真時被執(zhí)行，參見表4－4。根據(jù)指令中L（即D25）位的值，第二個操作數(shù)可能是一個移位寄存器（Rm）或一個8位循環(huán)立即數(shù)（Imm）?！顲PSR標志：數(shù)據(jù)處理運算可分為邏輯運算和算術(shù)運算，邏輯運算（AND、EOR、TST、TEQ、ORR、MOV、BIC、MVN）對操作數(shù)的所有相應(yīng)位或產(chǎn)生結(jié)果的操作數(shù)執(zhí)行邏輯運算?！镆莆唬寒?shù)诙€操作數(shù)被指定為移位寄存器時，寄存器的移位操作受指令中的移位域控制。 圖44： ARM移位操作★指定偏移量指令：當指令中指定了偏移量時，它包含了一個5位的區(qū)域，其賦值范圍為0~31。圖4－5：邏輯左移注意：LSL 5是一個特例，這里shifter進位輸出是CPSR C標志的過去值。圖4－6：邏輯右移此種移位使得Rm的第31位有零進位輸出。圖4－7：算術(shù)右移此種移位使得Rm的bit31重新用作進位輸出，并且操作數(shù)2的每一位也等于Rm的bit31。圖4－8：循環(huán)右移期望給ROR 0的移位域形式用于對barrel shifter的特殊功能，即帶擴展的循環(huán)右移編碼。如果該字節(jié)為零，Rm未改變的內(nèi)容將被當作第二操作數(shù)，并且舊的CPSR的 C標志值將會被作為shifter的進位輸出?！锪⒓磾?shù)循環(huán)：立即數(shù)循環(huán)域是一個4位無符號整數(shù)，指定對8位立即數(shù)進行移位操作。當Rd為R15并且指令中的S標志未置位時，操作結(jié)果被放入R15且CPSR不受影響?！镉肦15作操作數(shù)如果R15（PC）被用于數(shù)據(jù)處理指令中的一個操作數(shù)，可直接使用該寄存器?！颰EQ、TST、CMP和CMN操作碼：注意：TEQ、TST、CMP和CMN不寫結(jié)果操作結(jié)果但置位CPSR中的標志位。指令周期：數(shù)據(jù)處理指令增加的周期數(shù)如下表46：表46： 增加的循環(huán)時間注：S、N和I分別定義為順序（S周期）、非順序（N周期）和內(nèi)部（I周期）。 AND,EOR,SUB,RSB,ADD,ADC,SBC,RSC,ORR,BICopcode{cond}{S} Rd,Rn,Op2這里：Op2 Rm{,shift} 或,expression{cond} 雙字母條件助記符，見表4－4{S} 如果S表示(指CMP, CMN, TEQ, TST)，置位條件碼.Rd, Rn 和 Rm 寄存器號表達式expression 如果使用，匯編程序?qū)a(chǎn)生一個移位的立即8位域來匹配表達式，如果不用會出錯shift Shiftname register 或 shiftname expression, 或 RRX (帶擴展右移1位).shiftnames ASL, LSL, LSR, ASR, ROR. (ASL與LSL意義相同，它們的匯編碼一樣)例：ADDEQ R2,R4,R5 。將答案放入R4MOV PC,R14 。這些指令允許對CPSR和SPSR寄存器存取。在這種情況下，指定的寄存器內(nèi)容的高4位或32位立即數(shù)被寫入相應(yīng)PSR（程序狀態(tài)寄存器）的高4位。 軟件決不能改變CPSR中T位的狀態(tài)。例如，當處理器在FIQ模式時，只有SPSR_fiq是可存取的。 在用戶模式下不能存取SPSR，因為該寄存器不存在（用戶不能使用）。 當檢查PSR狀態(tài)時，程序不應(yīng)當依賴保留位的特定值，因為將來的處理器可能會將它們認作1或0。選擇新模式MSR CPSR,R0 ?！镏噶钛h(huán)周期：PSR轉(zhuǎn)移占用1S增加的周期，這里S定義為順序（S周期）。 MSR – 只將寄存器內(nèi)容轉(zhuǎn)移到PSR標志位MSR{cond} psrf,Rm寄存器內(nèi)容最重要的4位分別寫入N、Z、C和V標志。 CPSR[31:28] Rm[31:28]MSR CPSR_flg,Rm 。 Rd[31:0] CPSR[31:0]在特許模式，指令表現(xiàn)為：MSR CPSR_all,Rm 。 clear N,C)MSR SPSR_all,Rm 。 clear C,V)MRS Rd,SPSR 。圖4－11：MUL、MLA指令格式指令的乘法形式為Rd:=Rm*Rs，Rn不考慮，并被設(shè)置為零，以兼容將來可能升級的指令集。這些指令進產(chǎn)生乘法的低32位，既可用于有符號乘法，也可用于無符號乘法。R15必須不能被當作操作數(shù)或目標寄存器。C（進位）標志置位無意義的值V（溢出）標志不受影響。 R1:=R2*R3MLAEQS R1,R2,R3,R4 。有符號和無符號乘法帶可選的累加給出4種變化。64位加數(shù)的低32從RdLo讀取，64位加數(shù)的高32從RdHi讀取，64位結(jié)果的低32位寫入RdLo，結(jié)果的高32位寫入RdHi。 RdHi、RdLo和Rm必須指定不同的寄存器?！镏噶钛h(huán)周期MULL占用1S+(m+1)I周期，MLAL占用1S+(m+2)周期，這里m是執(zhí)行乘法所需的8位乘數(shù)陣列周期數(shù)，由Rs指定的乘數(shù)操作數(shù)控制。 如果乘數(shù)操作數(shù)[31:24] 位為全0或全1 如果乘數(shù)操作數(shù)[31:24] 位為全0或全1 R5,R1:=R2*R3+R5★★7單數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移：該指令僅當條件為真時執(zhí)行參見表4－4。如果需要自動索引，則該計算結(jié)果可以被回寫到這個基址寄存器。 當W=1時，修改的基址寄存器值可以回寫到基址寄存器中；而當W=0時，基址寄存器值不變。 ★移位寄存器偏移量8個移位控制位已在數(shù)據(jù)處理指令一節(jié)中介紹過。兩種可能的結(jié)果敘述如下。一個字節(jié)存儲（STRB）是通過數(shù)據(jù)總線輸出31~0將源寄存器底部8個位重復(fù)4次。這意味著來自字邊界偏置0~2存取的半字將會被正確存入寄存器的0~15位。圖414. LittleEndian偏移尋址★BigEndian配置：如果提供給地址的是以字為邊界，則希望是通過數(shù)據(jù)總線輸入31~24裝入（LDRB）一個字節(jié)數(shù)據(jù)，如果一個字地址加上一個字節(jié)則通過數(shù)據(jù)總線輸入23~16裝入，以此類推。外部存儲器系統(tǒng)應(yīng)當激活適當字節(jié)子系統(tǒng)來存儲數(shù)據(jù)。然后需要一次移位操作將數(shù)據(jù)（任意擴展符號）移入低16位?！颮15的使用：如果將R15指定為基本寄存器（Rn）則不必指定回寫。使用基本寄存器的約束：1）當配置遲的中止時，下面的例子代碼很難作為基本寄存器Rn展開，并在中止處理程序開始之前得到更新，有時無法計算初始值。例如，使用虛擬內(nèi)存的系統(tǒng)中也許沒有主內(nèi)存。STR指令占用2N執(zhí)行周期。這種情況下不應(yīng)指定基本回寫。2 預(yù)索引尋址:[Rn] 零偏置[Rn,expression]{!} expression 字節(jié)偏置[Rn,{+/}Rm{,shift}]{!} 變址寄存器+/偏置，由shift移位3 后索引尋址:[Rn],expression expression 字節(jié)偏置[Rn],{+/}Rm{,shift} 變址寄存器+/偏置，由shift移位shift 一般移位操作（見數(shù)據(jù)處理指令），但不能由寄存器指定移位量{!} 如果出現(xiàn)!寫回基本寄存器(見W位)例：STR R1,[R2,R4]! 。從R2+R3*4內(nèi)容裝入R1LDREQB R1,[R6,5] 。指令編碼見圖414－16。圖415. 帶寄存器偏置的半字和有符號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移 圖416. 帶立即數(shù)偏置和自動標定指數(shù)的半字和有符號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移★偏置和自動標定在指令中，基址寄存器的偏移量既可以是8bit的無符號立即數(shù)，也可以是一個第二寄存器（可能被移位）。在前索引的尋址方式的情況下；如果有必要，既然通過設(shè)置偏移量為零而使舊的基址寄存器值得以保留，那么W位是多余的，且總被設(shè)置為0。LDR(B)和STR(B)指令的功能受ARM920T內(nèi)核BIGEND控制信號的影響。當S=1時，L 位不應(yīng)該為0(表示存儲)。兩種可能的結(jié)果敘述如下。提供地址總是基于半字的邊界。外部存儲系統(tǒng)應(yīng)該激活合適的半字系統(tǒng)來存儲數(shù)據(jù)。如果提供的地址是以字為邊界，則半字裝載（LDRSH、LDRH）指令期望數(shù)據(jù)總線上裝入的數(shù)據(jù)是31~16這樣的一個半字數(shù)據(jù)；如果提供的地址是以半字為邊界，則期望數(shù)據(jù)總線上裝入的數(shù)據(jù)是15~0這樣的一個半字數(shù)據(jù)（A[1]=1）。半字存儲（STRH）將重復(fù)2次存儲源寄存器的低16位值到數(shù)據(jù)總線的31~0。當將R15用作基址寄存器時，必須記住它包含了在當前指令地址上的一個8 bytes地址。內(nèi)存管理器通過將處理器ABORT輸入變高發(fā)出信號，這就出現(xiàn)了數(shù)據(jù)中止陷阱?！飬R編程序語法LDR|STR{cond}H|SH|SB Rd,addressLDR 將存儲器中的值裝入寄存器中STR 將寄存器中的值存到存儲器中{cond} 條件碼，參見表4－4H 傳輸半字SB 裝載有符號字節(jié) (僅對于LDR有效)SH 裝載有符號半字 (僅對于LDR有效)Rd 有效寄存器Address可以是:2 表示產(chǎn)生一個地址:匯編程序?qū)a(chǎn)生一條指令，該指令以PC為基礎(chǔ)和有表達給出的校正后的直接偏置地址。如果Rn是R15，則匯編后將在當前ARM920T流水線地址中減去8。 將R3中的半字存儲到R14+14中，不回寫LDRSB R8，[R2],223 。 存儲R5中的半字到地址FRED中FRED★★9塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移（LDM、STM）該指令僅當條件為真時執(zhí)行，條件定義見表4－4。寄存器列表寄存器列表在指令里面占有16位，每一個位對應(yīng)一個寄存器。無論何時將R15存入存儲器，存儲的值都是STM的指令地址＋12。假設(shè)考慮傳輸RRR7 ，基址寄存器Rn=0x1000 ，同時回寫修改基址寄存器 (W=1)。圖418. 增量后尋址