【文章內(nèi)容簡介】 的內(nèi)核和51系列單片機(jī)的內(nèi)核有哪些相近和差異呢？下面以89C51和ARM7為例進(jìn)行比較，如下：51系列單片機(jī)內(nèi)核ARM7系列處理器8位代碼指令32位代碼指令（兼容16位代碼）8位數(shù)據(jù)總線32位數(shù)據(jù)總線16位地址總線32位地址總線6個中斷源7個中斷源（含復(fù)位）工作寄存器（R0R7）四個組共37個寄存器程序計數(shù)器程序計數(shù)器狀態(tài)計數(shù)器狀態(tài)計數(shù)器累加器A和B37個都可以做累加器尋址范圍16位地址寬帶尋址范圍32位地址寬度不能預(yù)取址三級流水線預(yù)取址一個工作模式七種工作模式不支持協(xié)處理器支持協(xié)處理器不支持JTAG調(diào)試支持JTAG調(diào)試51系列單片機(jī)是一個8位的單片機(jī)，因而只能執(zhí)行8位寬的指令。ARM是一個32位的結(jié)構(gòu)，不但可以執(zhí)行32位的指令（稱為ARM指令集），也可以執(zhí)行16位的指令（稱為Thumb指令集）。雖然ARM處理器要比51系列強(qiáng)大得多，但它們?nèi)匀挥泻芏嘞嗨浦?，如：指令的處理——取指、譯碼和執(zhí)行過程是一樣的；中斷的處理過程——響應(yīng)中斷、分配分量、保護(hù)現(xiàn)場和退出中斷是一樣的；指令的種類和指令的含義是相似的，比如數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)相加/減等；程序的編程方法是相同的，比如程序分支、子程序調(diào)用等；程序的處理是相似的，主要指程序的編輯、編譯、連接，目標(biāo)代碼的生成和程序的調(diào)試等；一些通用概念是相同的，比如復(fù)位、復(fù)位后的狀態(tài)、中斷、地址、指令代碼和數(shù)據(jù)等；ARM處理器和51系列之間的主要區(qū)別：ARM只是一個單片機(jī)內(nèi)核；ARM是一個32位處理器，而51系列只有8位，在數(shù)據(jù)訪問的處理方式上相差很大；ARM處理器由多種工作模式，而51系列只有一種；ARM處理器內(nèi)寄存器只有一種，而51系列有多種；ARM處理器不但有32位的ARM指令集，還包含16位的Thumb指令集。 ARM處理器和51系列單片機(jī)的寄存器的比較寄存器是處理器內(nèi)用于數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲的地址單元。為了使用上的方便，常常賦予寄存器專用的主記符，也是寄存器的名稱。ARM處理器和51系列單片機(jī)中有些寄存器的含義是相同的，如下：ARM處理器和51系列單片機(jī)的寄存器的比較51系列單片機(jī)ARM系列說明PCPC（15）程序計數(shù)器。記錄程序指令執(zhí)行的位置PSWCPSR程序狀態(tài)寄存器。存儲程序運(yùn)行的狀態(tài)R0R7R0R14通用工作寄存器AR0R14累加器。用于運(yùn)算SPR13堆棧指針。指向堆棧區(qū)入口計算機(jī)指令的運(yùn)行時需要記錄的，這個記錄時由程序計數(shù)器PC來完成的，PC內(nèi)存儲的是程序運(yùn)行的地址。在51系列單片機(jī)和ARM處理器中，這一點(diǎn)是完全相同的。程序運(yùn)行的狀態(tài)由狀態(tài)寄存器來記錄，這一點(diǎn)也是相同的。ARM處理器中的寄存器R0R14都有累加器功能，但使用受到一定的限制。ARM處理器中的寄存器R13一般作為堆棧指針使用，和51系列單片機(jī)的SP是等同的，且也稱SP。ARM處理器中一般可使用的通用寄存器是R0R12，而51系列中共有四組R0R7；但ARM中所有寄存器都有累加器功能和間接尋址功能，可見ARM處理器中通用寄存器功能比51系列強(qiáng)大一些。在51系列中，所有重要功能的指令都要用到累加器A，因此要不停地保護(hù)累加器A中的數(shù)據(jù)；而在ARM中完全不會出現(xiàn)這種情況。兩者的程序計數(shù)器的使及其含義是相同的。兩者的程序狀態(tài)寄存器含義是相近的，在51系列中，程序狀態(tài)一般是由累加器A決定的，因?yàn)锳參與操作并保存操作結(jié)果；而在ARM處理器中，則是由參與操作的目標(biāo)寄存器決定的。在51系列中，堆棧指針是SP；而在ARM處理器中，堆棧指針是R13，也稱做 SP。 在51系列內(nèi)部的ARM存儲區(qū)不是寄存器，只是作為存儲單元參與指令操作。51系列內(nèi)的定時器/計數(shù)器、串行通信控制寄存器和線控制寄存器等都不是CPU核內(nèi)的部件，而是核外圍部件。 ARM處理器和51系列單片機(jī)的異常的比較在51系列單片機(jī)中，程序的執(zhí)行有下列三種順序： （1）、程序一條接一條地順序執(zhí)行，程序計數(shù)器依次增計數(shù)，單字節(jié)指令程序計數(shù)器增1，雙字節(jié)指令程序計數(shù)器增2，3字節(jié)指令程序計數(shù)器增3。 （2）、程序跳轉(zhuǎn)指令的執(zhí)行（包括子程序調(diào)用）引起程序發(fā)生分支，如指令JMP、CALL等。 （3）、執(zhí)行中斷服務(wù)程序，如定時器0定時中斷，程序響應(yīng)中斷跳轉(zhuǎn)到地址000B處等。ARM處理器和51系列單片機(jī)相同，也有三種程序執(zhí)行順序： （1）、程序一條接一條地順序執(zhí)行，這是最常見的程序執(zhí)行過程。在執(zhí)行ARM指令時，程序計數(shù)器PC每次遞增四個地址，指向下一條指令；在執(zhí)行Thumb指令時，程序計數(shù)器每次遞增兩個地址。 （2）、程序執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令B、BL或BX，跳轉(zhuǎn)到程序計數(shù)器PC的指向處，產(chǎn)生程序分支。 （3）、處理器響應(yīng)中斷，程序進(jìn)入異常中斷服務(wù)程序。對前兩種指令的執(zhí)行，程序的順序是程序設(shè)計者可以預(yù)測的，也是所希望的；而對后一種而言，中斷的時間、中斷時程序的狀態(tài)、中斷時的位置、中斷的種類和中斷的向量號等都是不可預(yù)測的，有些也是人們不希望看見的。在ARM和一些單片機(jī)中，把這些狀態(tài)稱為異常。正常的程序流陂暫時中止，處理器就進(jìn)入異常。在ARM處理器中所有的異常都會引起中斷。和51系列單片機(jī)不同的是，有些異常是由意想不到的事件引起的，是程序開發(fā)者所想不到的。這些異常包括：復(fù)位（Reset）異常。ARM處理器在上電后發(fā)生復(fù)位，然后開始程序的執(zhí)行。有些復(fù)位不是因?yàn)樯想娨鸬?，例如軟件設(shè)置的復(fù)位。未定義指令（Undefined instruction）異常。ARM處理器從程序存儲器中取出一條指令，在對這條指令進(jìn)行譯碼的時候，發(fā)現(xiàn)這條指令不是ARM處理器的有效指令，對這條指令不能辨別。這時發(fā)生未定義異常。指令預(yù)取中止異常（Prefach abort）。ARM處理器從程序儲存器中預(yù)取一條指令，但是程序存儲器給出一個信號，提示此次讀取的指令無效。這時發(fā)生指令預(yù)取中止異常。數(shù)據(jù)訪問中止異常（Data abort）。ARM處理器從外圍存儲器中（數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器）讀取數(shù)據(jù)，但存儲器給以個信號，提示這次讀取的數(shù)據(jù)無效。這時發(fā)生數(shù)據(jù)訪問中止異常。除此以外，異常還包括可以預(yù)料的事件，主要有：軟件中斷異常、IRQ中斷（interrupt request）異常、快速中斷請求（fast interrupt request）異常。在51系列單片機(jī)中，進(jìn)入中斷地址后的首先任務(wù)是跳轉(zhuǎn)，即把中斷從中斷向量的位置跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的入口處。在ARM處理器中也是相同的，進(jìn)入中斷的第一條指令是跳轉(zhuǎn)指令。： 51系列單片機(jī) ARM處理器絕對地址 ORG 000H 0X00000000 LJMP START。程序開始處 B START ；程序開始處 LJMP INT0 。外部中斷0 B UNDSTART。未定義指令 ORG 000BH B SWISTART。軟件中斷 LJMP TIME0 。定時器0 B PABTSTART。預(yù)取中斷 ORG 0013H B DATASTART。數(shù)據(jù)中止 LJMP INT1 。外部中斷1 NOP 。預(yù)留不用 ORG 001BH B IRQSTART 。IRQ中斷 LJMP TIME1 。定時器2 快速中斷不需要跳轉(zhuǎn) ORG 0023 LJMP SCO 。串行通信【注】：（1）在ARM處理器的中斷向量入口處0X00000014位置應(yīng)該使用一條空指令。（2）跳轉(zhuǎn)后，應(yīng)決定是否要進(jìn)行寄存器保護(hù)，如果需要，應(yīng)該先進(jìn)行工作寄存器保護(hù)。ARM處理器所用的指令是無條件跳轉(zhuǎn)指令，還有兩種指令同樣可以實(shí)行這種跳轉(zhuǎn)。LDR PC, START 。直接地址賦值LDR PC,=START 。地址賦值偽指令 ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類型表ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常異常類型具體含義復(fù)位當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常處理程序處執(zhí)行。未定義指令當(dāng)ARM處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時，產(chǎn)生未定義指令異常?？墒褂迷摦惓C(jī)制進(jìn)行軟件仿真。軟件中斷該異常由執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生，可用于用戶模式下的程序調(diào)用特權(quán)操作指令。可使用該異常機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用。指令預(yù)取中止若處理器預(yù)取指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng)前指令訪問，存儲器會向處理器發(fā)出中止信號，但當(dāng)預(yù)取的指令被執(zhí)行時，才會產(chǎn)生指令預(yù)取中止異常。數(shù)據(jù)中止若處理器數(shù)據(jù)訪問指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng)前指令訪問時，產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止異常。IRQ（外部中斷請求）當(dāng)處理器的外部中斷請求引腳有效，且CPSR中的I位為0時，產(chǎn)生IRQ異常。系統(tǒng)的外設(shè)可通過該異常請求中斷服務(wù)。FIQ（快速中斷請求）當(dāng)處理器的快速中斷請求引腳有效，且CPSR中的F位為0時，產(chǎn)生FIQ異常。 51系列單片機(jī)與ARM處理器雖然差別很大，但尋址的基本原理是一致的，如下表：51系列單片機(jī)ARM處理器寄存器尋址寄存器尋址立即尋址立即尋址移位寄存器尋址寄存器間接尋址寄存器間接尋址變址尋址變址尋址直接尋址多寄存器尋址堆棧尋址堆棧尋址 塊拷貝尋址相對尋址相對尋址 ARM的尋址方式比51系列更加豐富靈活。51系列指令一般只有兩個操作數(shù)，例如指令“ADD A， R5 ”只有操作數(shù)A和R5；而ARM指令可對一組數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，例如指令“STMFD R13！ {R2 ，R5—R9}”包括操作數(shù)R1RRRRRR9。因此ARM的尋址方式要復(fù)雜得多。由于51系列是16位地址總線，因此尋址空間是2的15次方；而ARM是32位地址總線，因此尋址地址空間為2的31次方。：處理器名稱內(nèi)核類型處理能力（MIPS)片內(nèi)RAM(KByte)片內(nèi)flash(KByte)其他資源價格三星440box32位ARM7處理器708KB cache帶有SDRAM控制　片內(nèi)帶有LCD 控制器,5通道可編程PWM,8通道10位A/D 55元三星4510b32位ARM7處理器50帶有SDRAM控制　片內(nèi)自帶100M網(wǎng)卡55元ATMEL914016232位ARM7處理器70256 KB2MB32個可編程的I/O口線、3通道的16位定時器/計數(shù)器、2個通用同步/異步收發(fā)器USARTAT91RM920032位ARM9處理器200帶有SDRAM控制　帶有USB、乙太網(wǎng)接口 12美金mage128816128kB100元p89c51rd2831k64kB計數(shù)器陣列50mb90f54916166k256kBcan口，雙串口140元 比較之后會發(fā)現(xiàn)ARM32位處理器并沒有想象中的那樣昂貴，相反的ARM處理器不但便宜而且性能較傳統(tǒng)的51單片機(jī)高得多，集成度也大大提高，為單芯片解決方案提供了非常方便的平臺，在很多場合都可以用一個芯片就包容了你所需要的全部資源，根本不用擴(kuò)展其他資源了。不但電路簡單易行、風(fēng)險減小而且產(chǎn)品價格也能控制在最理想狀態(tài)。這些優(yōu)勢是ARM處理器風(fēng)靡全球的理由所在?；?136的ARM最小系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用 ARM7TDMIS簡介ARM7TDMIS 是一個通用的32 位微處理器，它可提供高性能和低功耗。ARM 結(jié)構(gòu)是基于精簡指令集計算機(jī)(RISC)原理而設(shè)計的。指令集和相關(guān)的譯碼機(jī)制比復(fù)雜指令集計算機(jī)要簡單得多。這樣使用一個小的、廉價的處理器核就可實(shí)現(xiàn)很高的指令吞吐量和實(shí)時的中斷響應(yīng)。由于使用了流水線技術(shù)，處理和存儲系統(tǒng)的所有部分都可連續(xù)工作。通常在執(zhí)行一條指令的同時對下一條指令進(jìn)行譯碼，并將第三條指令從存儲器中取出。ARM7TDMIS