【嵌入式開發(fā)】ARM 芯片簡介 (ARM芯片類型 | ARM處理器工作模式 | ARM 寄存器 | ARM 尋址)

博客地址 :?http://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/42375701

相關(guān)資源下載 :

-- 三星?ARM Architecture Reference Manual 文檔 :?http://download.csdn.net/detail/han1202012/8324641

一. ARM 芯片類型

1. ARM 分類

(1) ARM 分類類型(芯片 | 核 | 指令架構(gòu))

ARM 分類 :

-- ARM 芯片類型 : 6410, 2440, 210;

-- ARM 核類型 : arm11, arm9, CortexA9;

-- 指令架構(gòu) : armv7, armv6;

(2) ARM芯片 與 ARM核 關(guān)系

芯片 和 核關(guān)系 : 芯片包含核;

-- 2440 芯片 : 包含 arm9 核;

-- 6410 芯片 : 包含 arm11 核;

-- 210 芯片 : 包含 CortexA8 核;

(3) ARM核 與 指令架構(gòu) 關(guān)系

ARM 核 與 指令架構(gòu) 關(guān)系 :

-- ARM9 : armv4 指令架構(gòu);

-- ARM11 : armv6 指令架構(gòu);

-- CortextA8 : armv7 指令架構(gòu);

2. ARM 演化變遷

(1) 經(jīng)典陣營

發(fā)展歷程 : ARM7 --> ARM9 --> ARM11, ARM11 性能最高, ARM7 性能最低;

(2) Cortex 陣營

Cortext 系列 :

-- Cortex-M 系列 : 沒有操作系統(tǒng), 面向工控領域, 與單片機差不多;

-- Cortex-R 系列 : 面向?qū)崟r應用, 強調(diào)實時性, 可以運行操作系統(tǒng);

-- Cortex-A 系列 : 主要面向多媒體應用, 目前多數(shù)的智能手機屬于該系列;

性能遞推 : Cortex-M0 -->?Cortex-M1 -->?Cortex-M3 -->?Cortex-M4 -->?Cortex-R4 -->?Cortex-A5 -->?Cortex-A8 -->?Cortex-A9 ;

(3) Cortex 與 ARM 對比

ARM 與 Cortext 對比 :

-- ARM7 : ?ARM 7 與 Cortext-M3 類似, 都沒有操作系統(tǒng), 性能上 Cortex-M3 略高, 但是高的有限;

-- ARM9 和 ARM11 : ARM9 和 ARM11 與 Cortex-R4 性能類似, ARM11 不如 Cortex-A5, 遠遠比不上 Cortex-A8 和?Cortex-A9;

3. 芯片性能對比(處理速度 | 緩存 | 內(nèi)存接口 | OS)

(1) 處理速度對比

-- 6410 : 533MHz ~ 667MHz;

-- 2440 : 12MHz 晶振 對應 405 ~ 532 MHz 處理速度;

-- 210 : 800MHz ~ 1GHz;

(2) 緩存對比

芯片緩存對比 : 去芯片對應的芯片手冊;

-- 6410 :?16K 指令緩存, 16K 數(shù)據(jù)緩存;

-- 2440 :?16K 指令緩存, 16K 數(shù)據(jù)緩存;

-- 210 : 32KB?指令緩存, 32KB 數(shù)據(jù)緩存;

(3) 內(nèi)存接口對比

-- 2440 : 提供 SDRAM 內(nèi)存接口;

-- 6410 : 提供了 SDRAM, 也提供了 DDR 內(nèi)存接口;

-- 210 : 提供了 DDR1 和 DDR2 兩種內(nèi)存接口;

(4) 支持的操作系統(tǒng)

芯片支持操作系統(tǒng)對比?: 去芯片對應的芯片手冊中查找;

--?6410?: WinCE | Linux | Android;

--?2440?: WinCE | Linux;

--?210?: WinCE | Linux | Android;

(5) 其它商業(yè)信息

芯片商業(yè)對比?:

--?6410?: 繼續(xù)使用;

--?2440?: 三星宣布停產(chǎn);

--?210?: 繼續(xù)使用;

二. ARM 工作模式

對應手冊 :?ARM Architecture Reference Manual.pdf 手冊, 在本博客中提供下載;

-- 章節(jié)內(nèi)容 :?Programmers’ Model, A2.2 Page 41;

-- 手冊- :?http://download.csdn.net/detail/han1202012/8324641

1. 處理器工作模式

(1) ARM 工作模式圖例

工作模式圖示 : 圖片截圖自?ARM Architecture Reference Manual.pdf?手冊, Page 41, A2.2 章節(jié);

(2) ARM 工作模式介紹

工作模式介紹 :

-- User 模式 (usr) : 普通應用程序運行的模式;

-- FIQ 模式 (fiq) : 快速中斷模式;

-- IRQ 模式 (irq) : 普通中斷模式;

-- Supervisor 模式 (svc) : 為操作系統(tǒng)提供的保護模式;

-- Abort 模式 (abt) : 訪問虛擬內(nèi)存導致異常的模式;

-- Undefined 模式 (und) : 未定義指令模式;

-- System 模式 (sys) : armv4 以上版本才有該模式;

Linux 系統(tǒng)工作模式 : 系統(tǒng)運行在 usr 模式, 內(nèi)核運行在 svc 模式;

三. ARM 寄存器

對應手冊?:?ARM Architecture Reference Manual.pdf?手冊, 在本博客中提供下載;

--?章節(jié)內(nèi)容?:?Programmers’ Model, A2.3 Page 42;

--?手冊-?:?http://download.csdn.net/detail/han1202012/8324641

1. 寄存器簡介

寄存器簡介 :

-- 寄存器個數(shù) : ARM 有 37 個寄存器;

-- 通用寄存器 : 31 個通用寄存器, 程序計數(shù)器 也是一個通用寄存器;

-- 狀態(tài)寄存器 : 6 個狀態(tài)寄存器;

-- 圖示 :

-- 寄存器圖示 : 截圖自 Page 43;

2. 通用寄存器

(1) 通用寄存器分類

通用寄存器分類 :

-- 不分組寄存器 : R0 ~ R7;

-- 分組寄存器 : R8 ~ R14, 不同模式下使用的寄存器都不相同;

-- 程序計數(shù)器 : PC 指針, 是 R15;

(2) 常用通用寄存器解析

R13 寄存器 : 通常用來做 SP 堆棧指針;

R14 寄存器 : 通常用來做 鏈接寄存器;

-- 作用一 : 保存函數(shù)返回地址;

-- 作用二 : 異常發(fā)生時, 主要用于記錄函數(shù)返回地址;

R15 寄存器 : PC 指針, 程序計數(shù)器;

3. 狀態(tài)寄存器

(1) 對應各個模式的狀態(tài)寄存器出現(xiàn)原因

狀態(tài)寄存器 :

-- 圖示 :

-- 對應各個模式的狀態(tài)寄存器 : 當出現(xiàn)中斷后, 執(zhí)行中斷程序, 需要將對應的 CPRS 保存到對應模式的 SPRS_xxx 寄存器中, 如當前在 scv 模式中斷, 將狀態(tài)寄存器保存到 SPSR_svc 寄存器中, 中斷執(zhí)行完后, 將狀態(tài)從 SPSR_svc 中寫回到 CPRS 寄存器中;

(2) CPSR 寄存器位簡介

CRSR 寄存器簡介 :

-- 圖示 :

-- N 位 : 兩個數(shù)a 和 b比較, 即做減法 (a-b), 如果 a < b, 減法結(jié)果是負數(shù), N = 1; 如果 a >= b, 減法結(jié)果是正數(shù)或0, N = 0;

-- Z 位 : 兩個數(shù)進行比較, 只有兩個數(shù)相等時 Z = 1;

-- I 位 : I = 1 時不能產(chǎn)生中斷;

-- F 位 : F = 1 時不能產(chǎn)生快速中斷;

-- M 位 : 占了 5 個位 0 ~ 4, 主要用于標明處理器模式, 可以讀取模式 和 設置模式, 如下圖 :

四. ARM 尋址方式

對應手冊?:?ARM Architecture Reference Manual.pdf?手冊, 在本博客中提供下載;

--?章節(jié)內(nèi)容?:?Programmers’ Model, A2.3 Page 42;

--?手冊-?:?http://download.csdn.net/detail/han1202012/8324641

尋址方式 : 處理器根據(jù)指令給出的信息找到指令的操作數(shù);

1. 立即數(shù)尋址

-- 尋址過程 : 操作數(shù)本身就在指令中給出, 取出指令同時也可以獲取操作數(shù);

-- 操作數(shù) : 指令中取出的操作數(shù)就是立即數(shù);

-- 尋址方式 : 這種從指令中取出立即數(shù)的方式就是立即數(shù)尋址;

立即數(shù)尋址示例 :

-- 示例 : ADD R0, R0, #0x3F;

-- 解析 : 將 R0 + #0x3F 相加, 結(jié)果放入到 R0 中;

立即數(shù)尋址要求 : 第二個源操作數(shù)以 "#" 為后綴;

2. 寄存器尋址

寄存器尋址簡介 : 利用寄存器中的數(shù)值作為操作數(shù);

-- 示例 : ADD R0, R1, R2;

-- 示例解析 : 將 R1 和 R2 寄存器中的數(shù)字相加, 結(jié)果存放到 R0 中;

3. 寄存器間接尋址

寄存器間接尋址簡介 : 寄存器中存放的操作數(shù)在內(nèi)存中, 寄存器存放內(nèi)存的地址;

-- 示例 : LDR R0, [R2];

-- 示例解析 : 寄存器 R2 中存放的是 操作數(shù)的內(nèi)存地址, 從內(nèi)存中取出操作數(shù)存入 R0 中;

4. 基址變址尋址

基址變址尋址簡介 :

-- 基址寄存器 : 寄存器中存放一個基地址;

-- 偏移量 : 指令中給出一個偏移量, 與基址寄存器放在一個中括號號中;

-- 示例 : LDR R0, [R1. #4];

-- 示例解析 : 從 R1 中取出地址, 然后 該地址 加上 4, 從 相加后的地址中取出數(shù)據(jù);

5. 相對尋址

相對尋址簡介 : PC 指針當前值為基地址, 指令中地址標號是偏移量, 兩者相加后是有效地址;

-- 示例 : BL NEXT 時會跳轉(zhuǎn)到 NEXT 處執(zhí)行, 執(zhí)行完后會返回到原程序處;

BL NEXT ;跳轉(zhuǎn)到 NEXT 處執(zhí)行

... ...

NEXT

... ...

MOV PC, LR ;從子程序返回

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