【正文】 WI) 0x00000008 6 這是一個由用戶定義的中斷指令 。 可用于用戶模式下的程序調(diào)用特權(quán)操作 。 指令預(yù)取中止 (Prefech Abort) 0x0000000C 5 如果處理器預(yù)取的指令地址不存在 ， 或者該地址不允許當(dāng)前指令訪問 ， 當(dāng)該被預(yù)取的指令執(zhí)行時 ， 處理器產(chǎn)生指令預(yù)取中止異常中斷 。 數(shù)據(jù)訪問中止 (Data Abort) 0x00000010 2 如果數(shù)據(jù)訪問指令的目標(biāo)地址不存在 ， 或者該地址不允許當(dāng)前指令訪問 ， 處理器產(chǎn)生指令數(shù)據(jù)訪問中止異常中斷 。 0x00000014 外部中斷請求 （ IRQ） 0x00000018 4 當(dāng)處理器的外部中斷請求引腳有效 ， 而且 CPSR寄存器的 I控制位被清除時 ， 處理器產(chǎn)生外部中斷請求 （ IRQ） 異常中斷 。 系統(tǒng)中各外設(shè)通常通過該異常中斷請求處理器服務(wù) 。 快速中斷請求 （ FIQ） 0x0000001C 3 當(dāng)處理器外部快速中斷請求引腳有效 ， 且 CPSR寄存器的 F控制位被清除時 ， 產(chǎn)生外部快速中斷請求 （ FIQ） 異常中斷 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 異常中斷響應(yīng)過程 當(dāng)發(fā)生異常時 ， 除了復(fù)位異常立即中止當(dāng)前指令外 ， 處理器盡量完成當(dāng)前指令 ， 然后脫離當(dāng)前的指令處理序列去處理異常 。 ARM處理器異常中斷響應(yīng)過程如下： （ 1） SPSR_mode?CPSR。 各異常中斷模式都有自己相應(yīng)的物理 SPSR寄存器 ， 以實現(xiàn)對處理器當(dāng)前狀態(tài) 、 中斷屏蔽位及各條件標(biāo)志位的保存 。 （ 2） 設(shè)置 CPSR中的相應(yīng)位 ： ? 設(shè)置 CPSR模式控制位 CPSR[4:0]， 使處理器進入相應(yīng)的執(zhí)行模式； ? 設(shè)置中斷標(biāo)志位 （ CPSR[6]=1） ， 禁止 IRQ中斷； ? 當(dāng)進入 Reset或 FIQ模式時 ， 還要 設(shè)置中斷標(biāo)志位 （ CPSR[7]=1） ， 禁止 FIQ中斷 。 （ 3） 將引起異常指令的下一條指令的地址保存到新的異常工作模式的 R14即 R14_mode中 ， 使異常處理程序執(zhí)行完后能正確返回原程序 。 （ 4） 給程序計數(shù)器 （ PC） 強制賦值 ， 使程序從異常中斷向量地址開始執(zhí)行中斷處理程序 。 一般來說 ， 向量地址將包含一條指向相應(yīng)程序的轉(zhuǎn)移指令 ，從而可跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行異常中斷處理程序 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 ? 每個異常模式對應(yīng)有 2個寄存器 R13_mode和 R14_mode，分別保存相應(yīng)模式下的堆棧指針 （ SP） 、 返回地址 （ LR） 。堆棧指針可用來定義一個存儲區(qū)域 ， 保存其它用戶寄存器 ，這樣異常處理程序就可使用這些寄存器 。 ? FIQ模式還有額外的專用寄存器 R8_fiq～ R12_fiq， 使用這些寄存器可加快快速中斷的處理速度 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 從異常中斷處理程序中返回 復(fù)位異常中斷處理程序執(zhí)行完后 ， 不需要返回 ， 其它異常一旦處理完畢 ， 必須恢復(fù)用戶任務(wù)的正常執(zhí)行 ， 這就要求異常處理程序代碼能精確地恢復(fù)異常發(fā)生時的用戶狀態(tài) 。 （ 1） 所有修改過的用戶寄存器必須從處理程序的保護堆棧中恢復(fù)（ 出棧 ） ； （ 2） CPSR?SPSR_mode， 恢復(fù)被中斷的程序工作狀態(tài)； （ 3） 根據(jù)異常類型將 PC變回到用戶指令流中相應(yīng)指令處 ； （ 4） 清除 CPSR中的中斷禁止標(biāo)志位 I/F。 注意 ， 第 （ 2） 、 （ 3） 步不能獨立完成 ， 必須同時完成 ， 即給 PC一個正確的值 。 ARM提供了 2種返回處理機制 ， 可使上述 2步作為一條指令的一部分同時完成 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 ——當(dāng)返回地址保存在 R14_mode中時 ： ?從 SWI或未定義指令陷阱返回 ， 使用： MOVS PC， R14； ?從 IRQ、 FIQ或預(yù)取指中止返回 ， 使用： SUBS PC， R14， 4； ?從數(shù)據(jù)中止返回并重新存取數(shù)據(jù) ， 使用： SUBS PC， R14， 8； ——當(dāng)返回地址保存在堆棧時 ： LDMFD R13!， （ R0－ R3， PC） ^ ；恢復(fù)和返回 第 8講 ARM技術(shù)概述 異常中斷向量表 中斷向量表中指定了各異常中斷與其處理程序的對應(yīng)關(guān)系 ，存放在存儲地址的低端 。 ARM體系結(jié)構(gòu)異常 中斷向量表的大小為 32個字節(jié) ， 每個異常中斷向量占據(jù) 4字節(jié)大小 ， 共可存放 8個異常中斷向量 （ 使用 7個 ， 保留 1個 ） 。 每個異常中斷向量表的入口 （ 4字節(jié) ） 通常存放一個跳轉(zhuǎn)指令或一個向 PC寄存器賦值的數(shù)據(jù)訪問指令 ， 通過這 2種指令 ，程序都將跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 異常中斷的優(yōu)先級 當(dāng)幾個異常中斷同時發(fā)生時 ， 就必須按照一定的順序來處理這些異常中斷 。 ARM通過給各異常中斷賦予一定的優(yōu)先級來實現(xiàn) ， 優(yōu)先級如下： ① 復(fù)位 （ 最高 ） ； ② 數(shù)據(jù)異常中止； ③ FIQ； ④ IRQ； ⑤ 預(yù)取指異常中止； ⑥ SWI、 未定義指令 （ 包括缺協(xié)處理器 ） （ 兩者互斥 ，不會同時發(fā)生 ） 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 ARM選用 應(yīng)用角度的 ARM芯片選擇原則 （ 1） MMU。 內(nèi)存管理單元 。 如果希望使用帶內(nèi)存管理功能的操作系統(tǒng)來減少軟件開發(fā)時間 ， 就需要選擇 ARM720T以上帶有 MMU功能的 ARM芯片 。ARM7TDMI不帶 MMU。 （ 2） USB接口 。 ， 主 USB/從 USB， 內(nèi)置 /外擴等 。 許多 ARM芯片內(nèi)置有 USB控制器 ， 有些甚至同時集成 USB Host和 USB Slave控制器 。 （ 3） GPIO數(shù)量 。 注意芯片標(biāo)稱數(shù)量和實際可用數(shù)量 。 有許多引腳是與地址線 、 數(shù)據(jù)線 、 控制線 、 串口線復(fù)用的 。 （ 4） 中斷控制器 。 ARM只提供 FIQ和 IRQ兩個中斷向量 。 各廠家在設(shè)計芯片時 ， 加入了自己不同的中斷控制器來支持串口中斷 、 外部中斷 、 時鐘中斷等硬件中斷 。 外部中斷控制是選擇芯片必須考慮的重要因素 ， 選擇具有合適的外部中斷控制芯片可在很大程度上減少任務(wù)調(diào)度的工作量 。 （ 5） IIS音頻接口 。 如果設(shè)計者想開發(fā)音頻應(yīng)用產(chǎn)品 ， 則 IIS(Integrate Interface of Sound)總線接口是必需的 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 （ 6） nWAIT信號 。 nWAIT是外部總線速度控制信號 ， 并非每個 ARM芯片都提供 。 利用這個信號與廉價的 GAL芯片就可實現(xiàn)與符合 PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)的WLAN卡和 Bluetooth卡的接口；另外當(dāng)需要擴展外部 DSP協(xié)處理器時 ， 該信號也是必需的 。 （ 7） RTC。 很多 ARM芯片都提供實時時鐘 RTC（ Real Time Clock） 功能 ，以滿足用戶的實時時鐘功能 （ 年月日時分秒等 ） 的需求 。 （ 8） LCD控制器 。 一些芯片內(nèi)置 LCD控制器 ， 可方便 LCD的應(yīng)用 。 （ 9） PWM輸出 。 用戶可根據(jù)應(yīng)用選擇帶有 PWM輸出的 ARM芯片 ， 用于電機或語音輸出等 。 （ 10） ADC/DAC。 有些 ARM芯片內(nèi)置 2～ 8通道的 8～ 12位通用 ADC/DAC，可用于電量檢測 、 觸摸屏和溫度監(jiān)測等 ， 有些甚至高達 16位 。 （ 11） PS2。 用于鍵盤和鼠標(biāo) 。 （ 12） CAN總線 。 CAN總線作為國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一 ， 普遍應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域 ， 許多 ARM芯片內(nèi)置 CAN總線接口 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 （ 13） 擴展總線 。 大部分 ARM芯片具有外部 SDRAM和 SRAM擴展接口 。 不同的 ARM芯片可擴展的芯片數(shù)量即片選數(shù)量不同 ， 外部數(shù)據(jù)總線有 8/16/32位 。 （ 14） UART和 IrDA。 幾乎所有 ARM芯片都具有 1個以上的 UART接口 ， 用于和 PC機通信 。 （ 15） 時鐘計數(shù)器和看門狗計數(shù)器 。 一般 ARM芯片上都具有 1個或多個時鐘計數(shù)器和看門狗計數(shù)器 。 （ 16） 電源管理功能 。 ARM芯片的耗電量與工作頻率成正比 。 一般ARM芯片都有低功耗模式 、 睡眠模式和關(guān)閉模式 。 （ 17） DMA控制器 。 有些 ARM芯片內(nèi)部集成 DMA控制器 ， 可與硬盤等外部設(shè)備高速進行數(shù)據(jù)交換 ， 減少數(shù)據(jù)交換時對 CPU資源的占用 。 另外 ， 可選擇的內(nèi)部功能部件還有： HDLC、 SDLC、 Ether MAC、 VGA控制器等 ， 可選擇的內(nèi)置接口還有： IIC、 SPI、 PCI、PCMCIA等 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 多內(nèi)核 ARM角度的芯片選擇原則 （ 1） ARM＋ DSP ARM內(nèi)核的優(yōu)勢在于控制 ， 而 DSP的優(yōu)勢在于數(shù)值運算 。 對于既需要控制 、 又需要大量數(shù)值運算的應(yīng)用來說 ， 可選擇 ARM＋ DSP雙內(nèi)核的芯片：可降低成本 、 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性 、 降低功耗 。 DSP內(nèi)核通常有 ARM公司的 Piccolo DSP核 、 TI公司和 Motorola公司的 DSP核 。 （ 2） ARM＋ FPGA ARM＋ FPGA內(nèi)核的芯片主要是為了提高產(chǎn)品設(shè)計的靈活性 。 通過對芯片內(nèi)部的 FPGA編程 ， 可以給產(chǎn)品加密 ， 靈活配置所需的硬件 ，提高系統(tǒng)硬件的在線升級能力 。 （ 3） 多 ARM核 有些復(fù)雜應(yīng)用 ， 單 CPU無法實現(xiàn)所有的功能 ， 最好的辦法就是采用多 ARM內(nèi)核的芯片 ， 它可增強多任務(wù)的處理能力和多媒體的處理能力 。 第 8講 ARM技術(shù)概述 思考題