【正文】 addressing_mode ? 其中： ? opcode為指令操作碼； ? coproc為協(xié)處理器名稱； ? addressing_mode為指令尋址模式。 144 TM 144 ? 例 4－ 3 ? ADD R0,R1,R2 ； R0 ← R1+R2 ? ADDS R0,R1,251 。 148 TM 148 ? 例 4－ 5 ? SUBS R0,R1,R2 。 高 32位相減再減去 C標志位的反碼（有借位 C=0，其反碼為 1） 151 TM 151 ? RSB逆向 減法指令 ? RSB{cond}{S} Rd, Rn, operand2 ? 功能： RSB指令從第 2操作數(shù) operand2表示的數(shù)值中減去寄存器 Rn 值，并把結(jié)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(jié)果更新 CPSR中的相應(yīng)條件標志位。 保持 R0的低 8位，其余 24位全部清 0。 160 TM 160 ? EOR指令可以用于將寄存器中某些位的值取反。 163 TM 163 ?4．比較指令 ? 比較指令沒有目標寄存器，只用作更新條件標志位， 不保存運算結(jié)果，指令后綴無需加“ S”。 168 TM 168 ? （ 3） TST位測試指令 ? TST{cond} Rn, operand2 ? 。 164 TM 164 ? （ 1） CMP相減比較指令 ? CMP{cond} Rn, operand2 ? 功能： CMP指令將寄存器 Rn的值減去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)條件標志位。 ? 例 4－ 11 ? EOR R0,R0,0xFF 。 158 TM 158 ? ORR指令可以用于提取寄存器中某些位的值。 R0 ←231 － R1 ? RSB R0,R2,R3,LSL,0x01； R0 ← R3 2－ R2 153 TM 153 ? （ 6） RSC帶 C標志位的逆向減法指令 ? RSC{cond}{S} Rd， Rn, operand2 ? 功能： RSC指令從 operand2表示的數(shù)值中減去寄存器 Rn 值，再減去寄存器 CPSR中 C條件標志位的反碼，并把結(jié)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(jié)果更新 CPSR中的相應(yīng)條件標志位。 R0 ← R1－ 250 ? SUB R0,R2,R3,LSL,0x01。該指令可以實現(xiàn)兩個高于 32位的數(shù)據(jù)相加運算。 本章將分類介紹 ARM指令語法格式 、 指令編碼格式和 ARM指令的詳細功能 。 ? Load/Store指令對半字、有符號字節(jié)操作指令編碼格式如下： 117 TM 117 ? 加載有符號字節(jié)到寄存器： ? LDR {cond}SB Rd,addressing_mode ? 加載有符號半字到寄存器： ? LDR {cond}SH Rd,addressing_mode ? 加載無符號半字到寄存器： ? LDR {cond}H Rd,addressing_mode ? 存儲無符號半字到內(nèi)存： ? STR {cond}H Rd,addressing_mode 118 TM 118 ? 1． Addressing_mode中的偏移量為立即數(shù) ? 前變址 不 回寫形式 ： [Rn， +/immed_offset8] ? 前變址 回寫形式 ： [Rn， +/immed_offset8]！ ? 后變址 回寫形式 ： [Rn]， +/immed_offset8 119 TM 119 ? 偏移量為立即數(shù)的指令編碼類型 ? W P 匯編語法格式 ? 0 1 [Rn， +/immed_offset8] ? 1 0 [Rn]， +/immed_offset8 ? 1 1 [Rn， +/immed_offset8]！ 120 TM 120 ? 2． Addressing_mode中的偏移量為寄存器的值 ? 前變址 不 回寫形式 ： [Rn， +/Rm] ? 前變址 回寫形式： [Rn， +/ Rm ]！ ? 后變址 回寫形式： [Rn]， +/ Rm 121 TM 121 ? 偏移量為寄存器值的指令編碼類型對應(yīng)關(guān)系 ? W P 匯編語法格式 ? 0 1 [Rn， +/ Rm ] ? 1 0 [Rn]， +/ Rm ? 1 1 [Rn， +/ Rm ]！ 01 51 61 92 42 53 1 2 8 2 7c o n d 0 LW R n0 02 1 2 0 1 2R d1 1R m02 22 3UP4 3全 為 0H517 6S 18122 TM 122 批量 Load/Store指令尋址方式 ? ARM指令系統(tǒng)提供了 批量 Load/Store指令尋址方式，即通常所說的多寄存器尋址，也就是一次可以傳送幾個寄存器的值， 允許一條指令最多傳送 16個寄存器。 89 TM 89 ? ARM匯編指令語法格式： ? opcode{cond}{S}Rd,Rn,operand2 90 TM 90 指令條件碼 ? 0000 EQ 相等 Z=1 ? 0001 NE 不相等 Z=0 ? 0010 CS/HS 無符號大于等于 C=1 ? 0011 CC/LO 無等號小于 C=0 ? 0100 MI 負數(shù) N=1 ? 0101 PL 非負數(shù) N=0 ? 0110 VS 上溢出 V=1 ? 0111 VC 沒有上溢出 V=0 ? 1000 HI 無符號數(shù)大于 C=1且 Z=0 ? 1001 LS 無符號小于等于 C=0或 Z=1 ? 1010 GE 有符號數(shù)大于等于 N=1且 V=1 或 N=0且 V=0 ? 1011 LT 有符號數(shù)小于 N=1且 V=0 或 N=0且 V=1 ? 1100 GT 有符號數(shù)大于 Z=0且 N=V ? 1101 LE 有符號數(shù)小于 /等于 Z=1或 N!=V ? 1110 AL 無條件執(zhí)行 91 TM 91 數(shù)據(jù)處理指令尋址方式 ? 數(shù)據(jù)處理指令第 2操作數(shù)的構(gòu)成方式 ? 具體尋址類型 92 TM 92 數(shù)據(jù)處理指令第 2操作數(shù)的構(gòu)成方式 ? 立即數(shù)方式 ? 每個立即數(shù)由一個 8位的常數(shù)進行 32位循環(huán)右移 偶數(shù)位 得到，其中循環(huán)右移的位數(shù)由一個 4位二進制的兩倍表示。 77 TM 77 ? 3． 數(shù)據(jù)中止異常 ? 指示訪問了無效的存儲器地址，或者當前代碼沒有正確的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。 大多數(shù)異常都對應(yīng)一個軟件的異常處理程序，也就是在異常發(fā)生時執(zhí)行的軟件程序。 ? 6． 未定義指令異常模式： 當執(zhí)行未定義指令時會進入這種模式，主要是用來處理未定義的指令陷阱，支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真，因為未定義指令多發(fā)生在對協(xié)處理器的操作上。 60 TM 60 ARM處理器共有 7種工作模式 ? 1． 用戶模式： 非特權(quán)模式，也就是正常程序執(zhí)行的模式， 大部分任務(wù)在這種模式下執(zhí)行 。 ? 執(zhí)行： 這階段包括移位操作、讀通用寄存器內(nèi)容、輸出結(jié)果、寫通用寄存器等。 ? 3級流水線。這種源代碼形式又可以被編譯成一種易于 EDA工具使用的形式。在該模式下，使用的是用戶模式下的寄存器。 27 TM 27 ? 4．嵌入式微處理器將會向多核技術(shù)發(fā)展。要進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，在硬件設(shè)計上要提供各種網(wǎng)絡(luò)通信接口 。 ? 高度模塊化是 WinCE的一個特性 ， 有利于對從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的用戶電子設(shè)備進行定制。C/OSII 嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核 ? 181。 17 TM 17 ? 嵌入式 Linux: ? 嵌入式 Linux操作系統(tǒng)是針對嵌入式微控制器的特點而量身定做的一種 Linux操作系統(tǒng)，包括常用的嵌入式通信協(xié)議和常用驅(qū)動，支持多種文件系統(tǒng)。 ? 因此有人把嵌入式系統(tǒng)比作是一個針對特定的應(yīng)用而“量身定做”的專用計算機系統(tǒng)。 7 TM 7 ? 在 80年代早期，出現(xiàn)了商業(yè)級的“實時操作系統(tǒng)內(nèi)核”，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的程序員開始在實時內(nèi)核下編寫嵌入式應(yīng)用軟件，從而使新產(chǎn)品的研制可以獲取更短的開發(fā)周期、更低的開發(fā)資金和更高的開發(fā)效率。1 TM 1 東南大學成賢學院計算機系 吳強 嵌入式系統(tǒng) 2 TM 2 ?配套教材： 《 ARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程 》 邱鐵 編著，清華大學出版社， 2022,3 《 嵌入式系統(tǒng) ━ 基于 SEP3203微處理器的應(yīng)用開發(fā) 》 時龍興等 編著，電子工業(yè)出版社， 3 TM 第 1章 緒論 本章主要介紹嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史和相關(guān)概念，當前嵌入式技術(shù)的主要應(yīng)用以及市場上最流行的嵌入式產(chǎn)品，通過典型產(chǎn)品實例使讀者了解當前嵌入式技術(shù)的應(yīng)用狀況和研究方向。 ? 51系列的單片機仍然在市場上占有很大的比例，在各種產(chǎn)品中有著非常廣泛的應(yīng)用。 13 TM 13 ? 從這個定義可以看出嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強的專用性，必須結(jié)合實際系統(tǒng)需求進行合理的裁剪利用。典型的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)有VxWorks， QNX， OSE， ECOS， PSOS，Windows CE等等。C/OSII 嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核 VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng) WinCE操作系統(tǒng) Linux操作系統(tǒng) 20 TM 20 181。 21 TM 21 WinCE操作系統(tǒng) ? Microsoft Windows CE是針對有限資源的平臺而設(shè)計的多線程 、 完整優(yōu)先權(quán) 、 多任務(wù)的操作系統(tǒng) 。 ? 未來的嵌入式設(shè)備為了適應(yīng)信息化與數(shù)字化的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化成為發(fā)展的方向。 ? 在 CPU中設(shè)計多個執(zhí)行部件來完成此功能，這種 CPU的架構(gòu)形式稱為單指令流多數(shù)據(jù)流體系結(jié)構(gòu)，也稱之為指令級的并行計算技術(shù)。 增加了處理器的特權(quán)模式。 37 TM 37 ? ARM體系 版本 7包括三個系列： ? A系列 （ ARMv7－ A） Cortex－ A8（ 應(yīng)用處理器 ） ? R系列 （ ARMv7－ R） Cortex－ R4（ 實時處理器 ） ? M系列 （ ARMv7－ M） Cortex－ M M0（ 微處理器 ） 38 TM 38 ARM體系結(jié)構(gòu)的基本版本命名規(guī)則 ARM{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{S} ? 大括號內(nèi)的字母是可選的，各個字母的含義如下： ? x ——系列號，例如 ARM7中的“ 7”、 ARM9中的“ 9”； ? y ——內(nèi)部存儲管理 /保護單元，例如 ARM72中的“ 2”、 ARM94中的“ 4”； ? z ——內(nèi)含有高速緩存 Cache； ? T ——技持 16位的 Thumb指令集； ? D ——支持 JTAG片上調(diào)試； ? M ——支持用于長乘法操作（ 64位結(jié)果）的 ARM指令，包含快速乘法器； ? I ——帶有嵌入式追蹤宏單元 ETM（ Embedded Trace Macro），用來設(shè)置斷點和觀察點的調(diào)試硬件； 39 TM 39 續(xù) ? E ——增強型 DSP指令（基于 TDMI）； ? J ——含有 Java加速器 Jazelle，與 Java虛擬機相比，Java加速器 Jazelle使 Java代碼運行速度提高了 8倍，功耗降低到原來的 80%； ? F ——向量浮點單元； ? S——可綜合版本，意味著處理器內(nèi)核是以源代碼形式提供的。 ? 統(tǒng)一的總線接口，指令與數(shù)據(jù)都在 32位總線上傳輸。 ? 譯碼 ：由譯碼邏輯單元完成，是將在上一步指令 Cache中的指令進行解釋，告訴 CPU將如何操作。 58 TM 58 ARM920 的 5級流水線操作 59 TM 59 ? ARM技術(shù)的設(shè)計者將 ARM處理器在應(yīng)用中可能產(chǎn)生的狀態(tài)進行了分類，并針對同一類型的異常狀態(tài)設(shè)定了一個 固定的入口點 ，當異常產(chǎn)生時，程序會 自動跳轉(zhuǎn) 到對應(yīng)異常