【正文】 到目標寄存器 Rd中 162 TM 162 ? BIC指令可以用于將寄存器中某些位的值置成 0。 ? 例 4－ 10 ? ORR R0,R0,0xFF 。減去高 32位再減去 C標志位的反碼（有借位 C=0，其反碼為 1） 155 TM 155 ? 3．邏輯運算指令 ? （ 1） AND與邏輯運算指令 ? AND{cond}{S} Rd, Rn, operand2 ? 功能： AND指令將 operand2表示的數(shù)值與寄存器Rn 的值按位做邏輯與操作，并把結果保存到目標寄存器 Rd中；如果指令包含后綴“ S”，則根據(jù)操作結果更新 CPSR中的相應條件標志位。該指令可以實現(xiàn)兩個高于 32位的數(shù)據(jù)相減運算。運算結果送回到 R1和 R0中（ R0中存放結果的低 32位數(shù)據(jù)）。 ? ARM基本的數(shù)據(jù)處理指令匯編指令語法格式： ? opcode{cond}{S}Rd,Rn,operand2 138 TM 138 139 TM 139 ? ? MOV指令 ? MOV指令的匯編語法格式為 ? MOV{cond}{S} Rd, operand2 ? 將第二操作數(shù) operand2表示的數(shù)據(jù)傳送到目標寄存器 Rd中；如果指令包含后綴“ S”，則根據(jù)操作結果或移位情況更新 CPSR中的相應條件標志位。 ? S用于恢復 CPSR和強制用戶位。在 ARM指令中移位操作包括邏輯左移LSL、邏輯右移 LSR、 算術左移 ASL、算術右移 ASR、循環(huán)右移 ROR和帶擴展的循環(huán)右移 RRX（ 6種） ? 其中： 算術左移 ASL＝ 邏輯左移 LSL 96 TM 96 97 TM 97 具體尋址類型 ? 1．第二操作數(shù)為立即數(shù) ? 匯編語法格式： immediate 98 TM 98 ? 例： MOV R0,＃ 0xfc0 。 79 TM 79 ? 5. FIQ中斷 的優(yōu)先級比 IRQ中斷 的優(yōu)先級要高，且內(nèi)核進入 FIQ處理程序時，把 FIQ和 IRQ都禁止 ? 6． 軟中斷（ SWI） 和未定義指令異常的優(yōu)先級最低，共享同一優(yōu)先級，兩者不可能同時出現(xiàn)。 74 TM 74 異常類型 處理器模式 優(yōu)先級 向量表偏移 復 位 SVC 1 0x00000000 未定義指令 UND 6 0x00000004 軟件中斷 SWI SVC 6 0x00000008 預取指中止 ABT 5 0x0000000c 數(shù)據(jù)中止 ABT 2 0x00000010 保留 / / 0x00000014 IRQ中斷 IRQ 4 0x00000018 FIQ中斷 FIQ 3 0x0000001c 75 TM 75 ? 1． 復位 具有最高的優(yōu)先級，是系統(tǒng)啟動（或芯片復位）時調(diào)用的程序。 63 TM 63 ? 在這 7種工作模式中， 除了用戶模式以外，其他 6種處理器模式可以稱為特權模式， 在這些模式下，程序可以訪問所有的系統(tǒng)資源，也可以任意地進行處理器模式的切換。 61 TM 61 ? 3． IRQ模式： 也稱為普通中斷模式， :當一個低優(yōu)先級 (normal)中斷產(chǎn)生時將會進入這種模式。在指令操作上采用 5級流水線 . ? 取指 ：從指令 Cache中讀取指令。 ? 極小的核心尺寸以及低功耗。它作為優(yōu)化的硬核是性能、功耗和面積特性的最佳組合。 增加 前導零記數(shù) （ CLZ） 指令 ， 該指令可使整數(shù)除法和中斷優(yōu)先級排隊操作更為有效； 增加了 BKPT（ 軟件斷點 ） 指令； 為協(xié)處理器設計提供了更多的可供選擇的指令； 更加嚴格地定義了乘法指令對條件碼標志位的影響 。 ? 引入并行計算技術，可以采用多個執(zhí)行單元同時處理，這就是處理器的多核技術。 25 TM 25 ? 2．優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)軟硬件內(nèi)核，提高系統(tǒng)運行速度，降低功耗和硬件成本。 Microsoft公司為 Windows CE提供了 Platform Builder和 Embedded Visual Studio開發(fā)工具 。 ? 181。C /OSII : ? 181。 ? 到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了很多嵌入式操作系統(tǒng)，在嵌入式產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。 9 TM 9 ? 進入 90年代，隨著任務復雜性的不斷增加，軟件規(guī)模也越來越大，實時核也隨之逐漸發(fā)展并完善，并由此發(fā)展成為實時多任務操作系統(tǒng)（ RTOS），并作為一種可移植的軟件平臺成為當前國際嵌入式系統(tǒng)的應用軟件支撐。 4 TM 4 內(nèi)容提要 ? ? ? ? ：嵌入式機器人控制系統(tǒng) ? 5 TM 5 近年來，以集成電路為代表的微電子技術取得了重大突破，這使計算機技術、微控制器技術得到了迅速發(fā)展，再加上網(wǎng)絡技術的應用與普及，加速了 21世紀工業(yè)生產(chǎn)、軍工國防、消費電子、商業(yè)活動、科學實驗和家庭生活等領域的自動化和信息化進程，這些為嵌入式技術的大規(guī)模發(fā)展提供了強大的產(chǎn)業(yè)支撐。 Motorola同時推出了 68HC05， Zilog公司推出了 Z80系列。 ? Intel、 Sansung、 Motorola、 Phlips和Atmel紛紛采用 ARM技術，再加上其公司先進的外圍接口技術與先進的制造技術，設計出功能完備的 MCU，應用到工業(yè)自動化、消費類電子、航空航天、軍事工業(yè)等各個領域。 16 TM 16 ? 嵌入式實時操作系統(tǒng)大體可分為商用型和免費型（開源）兩種。但是由于 181。 ? 181。 23 TM 23 ? 時代的發(fā)展使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的商機，為嵌入式產(chǎn)品提供了廣闊的市場前景，同時也對嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn) 。 26 TM 26 ? 3．指令級的并行計算技術將引入嵌入式微處理器。 30 TM 30 內(nèi)容提要 2． 1 ARM體系結構版本與內(nèi)核 2． 2 ARM內(nèi)核模塊 2． 3 ARM處理器的工作模式 2． 4 ARM內(nèi)部寄存器 2． 5 ARM異常處理 2． 6 存儲方式與存儲器映射機制 2． 7 ARM流水線技術分析 31 TM 31 2． 1 ARM體系結構版本與內(nèi)核 第一片 ARM處理器 是 1983年 10月到 1985年 4月間在位于英國劍橋的 Acorn Computer公司開發(fā) 1990年， ARM公司成立 20世紀 90年代， ARM快速進入世界市場 1995年 StrongARM 問世 XScale是下一代 StrongARM芯片的發(fā)展基礎 ARM10TDMI是 ARM處理器核中的高端產(chǎn)品 ARM11是 ARM家族中性能最強的一個系列 32 TM 32 2． 1． 1ARM體系結構版本 ARM7TDMI 4T 1 支持Halfword 和signed halfword / byte 和System mode 支持Thumb指令集 2 4 ARM9TDMI ARM720T ARM940T 改良的ARM/Thumb 交互作用 以及 CLZ 指令 5TE Saturated maths DSP multiplyaccumulate instructions XScale ARM1020E ARM9ES ARM966ES 3 早期的 ARMs ARM9EJS 5TEJ ARM7EJS ARM926EJS Jazelle 支持 Java字節(jié)碼 6 ARM11 SIMD SISIMDMD S SIMD 7 ARM Cotex 33 TM 33 ? 第一階段 ： ? 版本 V V V3這 3個早期 ARM版本功能單一，沒有大范圍占領市場，主要是處于開發(fā)和實驗階段 ? 第二階段： ? 從 ARM4開始， ARM體系結構處于完善和提高階段 34 TM 34 ? 版本 4與以前版本相比增加了下列指令 : 有符號 、 無符號的半字和有符號字節(jié)的 load和store指令 。通過追加有效進行多媒體處理的 SIMD功能 ，將語音及圖像的處理功能提高到了原機型的 4倍 。 ? 具有最高性能和靈活性的 32位 ARM指令集。 ? 擴展的調(diào)試設備： 50 TM 50 T標志位的作用 16 16 32bit data 16 A[1] Mux Thumb 指令 解碼 Mux Mux T標志 ARM 指令 解碼 階段 1 階段 2 D[31:0] 0 1 1 0 Fetch Decode Execute 51 TM 51 ? 參考教材 ? T－指令執(zhí)行的狀態(tài)控制位，用來說明本指令是 ARM指令還是 Thumb指令。 ? 存儲器訪問 ：如果是對存儲器訪問的指令，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖功能（通過數(shù)據(jù) Cache）。 ? 4． SVC模式： 稱之為管理模式，它是一種操作系統(tǒng)保護模式。 ? （ 1） 31個通用寄存器 ： 包括程序計數(shù)器 PC等，這些寄存器都是 32位 寄存器。還要設置好各種處理器模式的堆棧指針。 ? 當程序正常執(zhí)行時，每執(zhí)行一條 ARM指令，當前指令計數(shù)器加 4個字節(jié)；每執(zhí)行一條Thumb指令，當前指令計數(shù)器加 2個字節(jié)。例如以下指令： ? LDR R0， [R1] ； R0 ←[R1] ? STR R0， [R1] ； [R1]← R0 107 TM 107 ? ? 前變址法 ：基地址寄存器中的值和地址偏移量 先作加減運算， 生成的操作數(shù)作為內(nèi)存訪問的地址。 125 TM 125 ? 注意事項： ? * 指令中寄存器和連續(xù)內(nèi)存地址單元的對應關系：編號低的寄存器對應內(nèi)存低地址單元，編號高的寄存器對應內(nèi)存高地址單元。 142 TM 142 ? 例 4－ 2 ? MVN R1,0xFF00； R1 ←0 xFFFF00FF ? MVNS R1,R2,LSL,0x02； R1 ← （ R2 4的反碼），同時影響 CPSR中的標志位 N， Z和 C 143 TM 143 ? 2．算術運算指令 ? （ 1） ADD加法指令 ? ADD加法指令的匯編語法格式為 ? ADD{cond}{S} Rd, Rn, operand2 ? ADD指令將 operand2表示的數(shù)據(jù)與寄存器 Rn中的值相加，并把結果傳送到目標寄存器 Rd中；如果指令包含后綴“ S”，則根據(jù)操作結果更新 CPSR中的相應條件標志位。 ? 注意：當指令包含后綴“ S”時，如果減法運算有借位，則 C=0，否則 C=1。 ? SUBS R0,R0,R2 ；低 32位相減并影響標志位 ? SBC R1,R1,R3。 ? 例 4－ 9 ? AND R0,R0,0xFF 。 EOR指令可用于將寄存器中某些位的值取反。 將 R0中的高 8位清 0，其余位不變。 ? 0x10=00010000b，其補嗎為 11110000， ? 00010000+11110000=00000000（ Z=1） ? 注意： CMN指令與 ADDS指令的唯一區(qū)別是： CMN指令不保存操作結果。 165 TM 165 ? 例 4－ 13 ? CMP R0,0xAA 。 將 R0中的低 8位按位取反，高24位不變。 ? 具體做法是設置一個掩碼值，將該值中對應于寄存器中欲提取的位設為 0，其余的位設置為 1。 154 TM 154 ? 例 4－ 8 ? RSC指令和 RSBS指令聯(lián)合使用求一個 64位數(shù)據(jù)的負數(shù)： ? 如果寄存器 R0和 R1中放置一個 64位數(shù)，其中 R0中放置低 32位數(shù)；寄存器 R4和 R5中放置其負數(shù)（ R4中放置低 32位數(shù)） ? RSBS R4,R0,0 ； 0減去低 32位并影響標志位 ? SRC R5,R1,0 。 R0 ← R2－ R3 2 149 TM 149 ? （ 4） SBC帶 C標志位的減法指令 ? SBC{cond}{S} Rd, Rn, operand2 ? SBC指令從寄存器 Rn中減去 operand2表示的數(shù)值，再減去寄存器 CPSR中 C條件標志位的反碼 ，并把結果傳送到目標寄存器 Rd中；如果指令包含后綴“ S”，則根據(jù)操作結果更新 CPSR中的相應條件標志位。 146 TM 146 ? 例 4－ 4 ? 實現(xiàn) 64位數(shù)據(jù)加法運算，假設 R0和 R1存放了一個64位數(shù)據(jù)（作為被加數(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 64位數(shù)據(jù)（作為加數(shù)）， R2中存放低 32位數(shù)據(jù)。 135 TM 135 內(nèi)容提要 4． 1