【正文】 167 TM 167 ? 例 4－ 14 ? CMN R1,0x10 。 ? 具體做法是將某一位與 1做 BIC操作（該位與 0做與存在），該位值清 0；將某一位與 0做 BIC操作，該位值不變。 保持 R0的高 24位，低 8位全部置 1。 156 TM 156 ? AND指令可以用于提取寄存器中某些位的值。 150 TM 150 ? 例 4－ 6 ? 實(shí)現(xiàn) 64位數(shù)據(jù)減法運(yùn)算，假設(shè) R0和 R1存放了一個(gè)64位數(shù)據(jù)（作為被減數(shù)）， R0存放數(shù)據(jù)的低 32位數(shù)據(jù)； R2和 R3中存放了另一個(gè) 64位數(shù)據(jù)（作為減數(shù)）， R2中存放低 32位數(shù)據(jù)。 ? ADDS R0,R0,R2 ；低 32位相加并影響標(biāo)志位 ? ADC R1,R1,R3。 140 TM 140 ? 例 4－ 1 ? MOV R1,0x80； R1 ←0 x80 ? MOV PC,LR。當(dāng)程序計(jì)數(shù)器 PC包含在 LDM指令的 register_list中，且 S為 1時(shí)，則當(dāng)前模式的 SPSR被拷貝到 CPSR中，使處理器的程序返回和狀態(tài)的恢復(fù)成為一個(gè)原子操作。R0← 0xfc0 ? 0xfc0=11111100 00 00 ? 8位常數(shù)是： 00111111經(jīng)過(guò) 循環(huán)右移 26次得到 111111000000 99 TM 99 ? 2．第二操作數(shù)為寄存器 ? 匯編語(yǔ)法格式： Rm 100 TM 100 ? 例： ADD R0,R1,R2； R0←R1 ＋ R2 101 TM 101 ? 3．第二操作數(shù)為寄存器移位方式，且移位的位數(shù)為一個(gè) 5位的立即數(shù) ? 匯編語(yǔ)法格式： Rm,shift shift_imm 102 TM 102 ? 4．第二操作數(shù)為寄存器移位方式，且移位數(shù)值放在寄存器中 ? 匯編語(yǔ)法格式： Rm， shift Rs 103 TM 103 ? 5．第二操作數(shù)為寄存器進(jìn)行 RRX移位得到 ? 匯編語(yǔ)法格式： Rm， RRX 104 TM 104 Load/Store指令尋址 ? Load/Store指令是對(duì)內(nèi)存進(jìn)行加載 /存儲(chǔ)數(shù)據(jù)操作的指令，根據(jù)訪問(wèn)的數(shù)據(jù)格式的不同，將這類指令的尋址分為字、無(wú)符號(hào)字節(jié)的Load/Store指令尋址和半字、有符號(hào)字節(jié)Load/Store指令尋址兩大類。 80 TM 80 2． 6 存儲(chǔ)方式與存儲(chǔ)器映射機(jī)制 ? ARM處理器地址空間大小為 4G字節(jié)，這些字節(jié)的單元地址是一個(gè)無(wú)符號(hào)的 32位數(shù)值，其取值范圍為 0~2321。復(fù)位程序?qū)Ξ惓Ｌ幚沓绦蚝拖到y(tǒng)進(jìn)行初始化（包括配置儲(chǔ)存器和 Cache）。 ? 在這 6種特權(quán)模式中，除了系統(tǒng)模式外的其他5種特權(quán)模式又稱為異常模式，每種異常都對(duì)應(yīng)有自己的異常處理入口點(diǎn)。在這模式下按中斷的處理器方式又分為 向量中斷和非向量中斷 兩種。 ? 譯碼 ：對(duì)指令進(jìn)行譯碼，識(shí)別出是對(duì)哪個(gè)寄存器進(jìn)行操作并從通用寄存器中讀取操作數(shù)。 ? 完全的靜態(tài)操作。使用 ARM7TDMI核使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠設(shè)計(jì)出小尺寸、低功耗以及高性能的嵌入式設(shè)備。 36 TM 36 ? ARM體系 版本 6是 2022年發(fā)布的 。 28 TM 28 ? 5．嵌入式技術(shù)將引領(lǐng)信息時(shí)代 ? 嵌入式產(chǎn)品具有自身的優(yōu)點(diǎn)，如體積小、低功耗等，這也正是在走可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略 ； ? 使我們無(wú)論身處何時(shí)、何地，想要什么信息都可以信手拈來(lái) ； ? “無(wú)所不在的智能”的觀點(diǎn)，它是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的最高境界。 ? 嵌入式產(chǎn)品是軟件和硬件相結(jié)合的設(shè)備，為了提高運(yùn)行速度、降低功耗和成本，要求開發(fā)人員盡量裁剪系統(tǒng)的硬件資源和軟件內(nèi)核，利用最少的硬件資源和軟件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)最多的功能。 22 TM 22 WinCE操作系統(tǒng) ? Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)能提供與 PC機(jī)類似的圖形界面和主要的應(yīng)用程序。C/OSII中最多可以支持 64個(gè)任務(wù) ， 分別對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí) 0~63， 其中 0為最高優(yōu)先級(jí) 。C /OSⅡ 是一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，只包含了任務(wù)管理、任務(wù)調(diào)度、時(shí)間管理、內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信與同步等基本功能。 15 TM 15 1． 2． 1嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ? 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是指在限定的時(shí)間內(nèi)對(duì)輸入進(jìn)行快速處理并作出響應(yīng)的嵌入式操作系統(tǒng)。 ? 這一階段在國(guó)際上相繼出現(xiàn)了 Palm OS， WinCE，嵌入式 Linux， Nucleux等嵌入式操作系統(tǒng) 10 TM 10 ? 進(jìn)入 21世紀(jì)，嵌入式系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展。 6 TM 6 1． 1． 1嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷程 ? Intel公司于 1971年開發(fā)出第一片具有 4位總線結(jié)構(gòu)的微處理器 4004，當(dāng)時(shí)主要用于電子玩具、家用電器，電子控制及簡(jiǎn)單的計(jì)算工具。 ? 1976年 Intel公司推出功能相對(duì)較完備的單片機(jī)8048。在硬件上， MCU的性能得到了極大的提升，特別是 ARM技術(shù)的出現(xiàn)與完善，為嵌入式操作系統(tǒng)提供了功能強(qiáng)大的硬件載體。 ? 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性，必須有相應(yīng)的硬件支持才能達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。沒(méi)有提供文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)及管理、圖形界面等模塊。 實(shí)時(shí)內(nèi)核在任何時(shí)候都是運(yùn)行就緒了的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù) 。 ? 這樣只要是對(duì) PC機(jī)上的 Windows比較熟悉的用戶，可以很快地使用移植有 Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)備。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中要不斷的優(yōu)化硬件電路并改進(jìn)算法，達(dá)到最佳的控制功能。 29 TM 第 2章 ARM技術(shù)與 ARM體系結(jié)構(gòu) 本章主要介紹 ARM處理器的產(chǎn)生及版本發(fā)展歷史，以及各個(gè)版本的典型處理器及應(yīng)用情況和性能分析； ARM處理器的內(nèi)核調(diào)試結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析了ARM7TDMIS、 ARM9TDMI兩種結(jié)構(gòu)； ARM處理器的工作模式及寄存器組織結(jié)構(gòu)，分析了在什么情況下進(jìn)入到相應(yīng)的工作模式； ARM處理器支持的內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，分為大端格式和小端格式；最后介紹了 ARM7的三級(jí)流水線運(yùn)行機(jī)制和 ARM9的五級(jí)流水線運(yùn)行機(jī)制。 新架構(gòu) v6在降低耗電量的同時(shí)還強(qiáng)化了圖形處理性能 。 44 TM 44 ARM7TDMI ? ARM7TDMI 是基于 ARM7 內(nèi)核 ? 3 級(jí)流水線 ? 馮 .諾依曼架構(gòu) ? CPI(Cycle Per Instruction) 約為 ? T Thumb 架構(gòu)擴(kuò)展 , 提供兩個(gè)獨(dú)立的指令集： ? ARM 指令，均為 32位 ? Thumb指令，均為 16位 ? 兩種運(yùn)行狀態(tài)，用來(lái)選擇哪個(gè)指令集被執(zhí)行 ? D 內(nèi)核具有 Debug擴(kuò)展結(jié)構(gòu) ? M 增強(qiáng)乘法器 支持 64位結(jié)果 . ? I EmbeddedICERT邏輯 提供片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)支持 45 TM 45 ARM7TDMI 內(nèi)核信號(hào) ARM7TDMI 內(nèi)核 MCLK nIRQ nFIQ nRESET BUSEN BIGEND ISYNC nWAIT VDD VSS APE DBE 協(xié)處理器接口 存儲(chǔ)器管理 存儲(chǔ)器接口 ABORT nOPC CPB CPA nCPI nTRANS nM[4:0] MAS[1:0] nRW nMREQ LOCK SEQ nENOUT A[31:0] DOUT[31:0] DIN[31:0] D[31:0] 電源 總線控制 時(shí)鐘 配置 中斷 46 TM 46 ARM7TDMI 方框圖 ARM7TDMI 內(nèi)核 TAP 控制器 JTAG 接口 數(shù)據(jù)總線 控制信號(hào) D[31:0] 地址總線 A[31:0] DIN[31:0] DOUT[31:0] BUS Splitter Embedded ICE 邏輯 47 TM 47 乘法器 ARM7TDMI 內(nèi)核 指令 解碼 地址 自增器 nRESET nMREQ SEQ ABORT nIRQ nFIQ nRW MAS[1:0] LOCK nCPI CPA CPB nWAIT MCLK nOPC BIGEND ISYNC nTRANS nM[4:0] D[31:0] 桶形 移位器 32 位 ALU DBE 寫數(shù)據(jù) 寄存器 讀數(shù)據(jù) 寄存器 地址寄存器 寄存器 A[31:0] ABE 及 控制 邏輯 PC Update 解碼站 指令 解碼 Incrementer P C A B u s B B u s A L U B u s 48 TM 48 外部地址產(chǎn)生 PC[31:2] ARM State PC[31:1] Thumb State ALU[31:0] INC 自增器 A[31:0] 向量 0x1C 0x00 地址 寄存器 49 TM 49 ? 特 點(diǎn)： ? 32/16 位 RISC架構(gòu)（ ARM v4T）。 ? 協(xié)處理器接口。 ? 執(zhí)行 ：進(jìn)行 ALU運(yùn)算和移位操作，如果是對(duì)存儲(chǔ)器操作的指令，則在ALU中計(jì)算出要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器地址。通常的中斷處理都在 IRQ模式下進(jìn)行。 64 TM 64 ? ARM處理器共有 37個(gè)寄存器，這些寄存器包括以下兩類寄存器。同時(shí)要保證在 IRQ和 FIQ中斷允許之前初始化外部中斷源，避免在沒(méi)有設(shè)置好相應(yīng)的處理程序前產(chǎn)生中斷。各存儲(chǔ)單元地址作為 32位無(wú)符號(hào)數(shù)，可以進(jìn)行常規(guī)的整數(shù)運(yùn)算。 ? Load指令－從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù) ? Store指令－將數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器 105 TM 105 ? 數(shù)據(jù)處理指令第二操作數(shù)的構(gòu)成方式是尋址部分重點(diǎn)掌握的內(nèi)容 ,具本參考 教材 《 ARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程 》 第 3章 106 TM 106 地址計(jì)算方法 ? 1．寄存器間接尋址 ? 寄存器間接尋址就是以寄存器中的值作為操作數(shù)的地址，而操作數(shù)本身存放在存儲(chǔ)器中。如果register_list中不包含程序計(jì)數(shù)器 PC， S為 1則加載或存儲(chǔ)的是用戶模式下的寄存器組。 PC ←LR, 可以用作子程序返回指令（詳細(xì)含義見 ） ? MOVS R1,R2,LSL,0x02； R1 ← R2 4 ? 同時(shí)影響 CPSR中的標(biāo)志位 N， Z和 C 141 TM 141 ? MVN指令 ? MNV指令的匯編語(yǔ)法格式為 ? MVN{cond}{S} Rd, operand2 ? 將第二操作數(shù) operand2表示的數(shù)據(jù)按位取反后傳送到目標(biāo)寄存器 Rd中；如果指令包含后綴“ S”，則根據(jù)操作結(jié)果或移位情況更新 CPSR中的相應(yīng)條件標(biāo)志位。 高 32位相加再加上 C標(biāo)志位 147 TM 147 ? SUB減法指令 ? SUB{cond}{S} Rd, Rn, operand2 ? 功能： SUB指令從寄存器 Rn中減去 operand2表示的數(shù)值，并把結(jié)果傳送到目標(biāo)寄存器 Rd中；如果指令包含后綴“ S”，則根據(jù)操作結(jié)果更新 CPSR中的相應(yīng)條件標(biāo)志位。運(yùn)算結(jié)果送回到 R1和 R0中（ R0中存放結(jié)果的低 32位數(shù)據(jù)）。 ? 具體做法是設(shè)置一個(gè)掩碼值，將該值中對(duì)應(yīng)于寄存器中欲提取的位設(shè)為 1，其余的位設(shè)置為 0。 159 TM 159 ? （ 3） EOR異或邏輯運(yùn)算指令 ? ORR{cond}{S} Rd, Rn, operand2 ? 功能： ORR指令將 operand2表示的數(shù)值與寄存器 Rn的值按位做邏輯異或操作，并把結(jié)果保存到目標(biāo)寄存器 Rd中；如果指令包含后綴“ S”，則根據(jù)操作結(jié)果更新 CPSR中的相應(yīng)條件標(biāo)志位。 ? 例 4－ 12 ? BIC R0,R0,0xFF000000 。 R1與 0x10作相加操作，影響相關(guān)的標(biāo)志位，這條指令的目的是判斷 R1中的值是否為 0x10的補(bǔ)碼，如果是，則 Z標(biāo)志位為 1。 R0與 0xAA相比較，影響相關(guān)的標(biāo)志位 ? CMP R0,R1； R0與 R1相比較，影響相關(guān)的標(biāo)志位 166 TM 166 ? （ 2） CMN負(fù)數(shù)比較指令 ? CMN{cond} Rn, operand2 ? 功能： CMN指令將寄存器 Rn的值加上operand2表示的數(shù)值，根據(jù)操作結(jié)果和寄存器移位情況更新 CPSR中的相應(yīng)條件標(biāo)志位。 161 TM 161 ? （ 4） BIC清除邏輯運(yùn)算指令 ? BIC{cond}{S} Rd, Rn, operand2 ? 功能： BIC指令將寄存器 Rn的值與 operand2表示的數(shù)值的反碼按位做 邏輯與操作 ，并把結(jié)果保存