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        入門ARM必須要知道的10個基本知識

        • 發布:嵌入式培訓
        • 來源:嵌入式資訊
        • 時間:2020-06-12 15:26

        本文羅列了關于ARM的10個基本知識。包括一些使用注意事項、ARM啟動代碼設計、IRQ和FIQ之間的區別、ARM對異常中斷的響應過程和一些基本操作方法等等。

        1、ARM中一些常見英文縮寫解釋

        MSB:最高有效位

        LSB:最低有效位

        AHB:先進的高性能總線

        VPB:連接片內外設功能的VLSI外設總線

        EMC:外部存儲器控制器

        MAM:存儲器加速模塊

        VIC:向量中斷控制器

        SPI:全雙工串行接口

        CAN:控制器局域網,一種串行通訊協議

        PWM:脈寬調制器

        ETM:嵌入式跟蹤宏

        CPSR:當前程序狀態寄存器

        SPSR:程序保護狀態寄存器

        2、MAM使用注意事項

        當改變MAM定時值時,必須先通過向MAMCR寫入0來關閉MAM,然后將新值寫入MAMTIM。最后,將需要的操作模式的對應值寫入MAMCR,再次打開MAM。

        對于低于20MHz的系統時鐘,MAMTIM設定為001。對于20MHz到40MHz之間的系統時鐘,建議將Flash訪問時間設定為2cclk,而在高于40MHz的系統時鐘下,建議使用3cclk。

        3、VIC使用注意事項

        如果在片內RAM當中運行代碼并且應用程序需要調用中斷,那么必須將中斷向量重新映射到Flash地址0x0。

        這樣做是因為所有的異常向量都位于地址0x0及以上。通過將寄存器MEMMAP(位于系統控制模塊當中)配置為用戶RAM模式來實現這一點。用戶代碼被連接以便使中斷向量表裝載到0x4000 0000。

        4、ARM啟動代碼設計

        ARM啟動代碼直接面對處理器內核和硬件控制器進行編程,一般使用匯編語言。啟動代碼一般包括:

        中斷向量表

        初始化存儲器系統

        初始化堆棧初始化有特殊要求的端口、設備

        初始化用戶程序執行環境

        改變處理器模式

        呼叫主應用程序

        5、IRQ和FIQ之間的區別

        IRQ和FIQ是ARM處理器的兩種編程模式。IRQ是指中斷模式,FIR是指快速中斷模式。對于FIQ你必須盡快處理你的事情并離開這個模式。IRQ可以被FIQ所中斷,但IRQ不能中斷FIQ。

        為了使FIQ更快,所以這種模式有更多的影子寄存器。FIQ不能調用SWI(軟件中斷)。FIQ還必須禁用中斷。如果一個FIQ例程必須重新啟用中斷,則它太慢了,并應該是IRQ而不是FIQ。

        6、ARM對異常中斷的響應過程

        ARM處理器對異常中斷的響應過程如下所述:

        保存處理器當前狀態、中斷屏蔽位以及各條件標志位

        設置當前程序狀態寄存器CPSR中的相應位

        將寄存器lr_mode設置成返回地址

        將程序計數器值PC,設置成該異常中斷的中斷向量地址,跳轉到相應異常中斷處執行

        7、ARM與Thumb指令的區別

        在ARM體系結構中,ARM指令集中的指令是32位的指令,其執行效率很高。對于存儲系統數據總線為16位的應用系統,ARM體系提供了Thumb指令集。Thumb指令集是對ARM指令集的一個子集重新編碼得到的,指令長度為16位。

        通常在處理器執行ARM程序時,稱處理器處于ARM狀態;當處理器執行Thumb程序時,稱處理器處于Thumb 狀態。Thumb指令集并沒有改變ARM體系底層的程序設計模型,只是在該模型上加上了一些限制條件。Thumb指令集中的數據處理指令的操作數仍然為32位,指令尋址地址也是32位的。

        8、什么是ATPCS

        為了使單獨編譯的C語言程序和匯編程序之間能夠相互調用,必須為子程序之間的調用規定一定的規則。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序調用的基本規則。這些規則包括寄存器使用規則,數據棧的使用規則,參數的傳遞規則等。

        9、ARM和Thumb混合使用的場合

        通常,Thumb程序比ARM程序更加緊湊,而且對于內存為8位或16位的系統,使用Thumb程序效率更高。但是,在下面一些場合下,程序必須運行在ARM狀態,這時就需要混合使用ARM和Thumb程序。

        強調速度的場合,應該使用ARM程序;有些功能只能由ARM程序完成。如:使用或者禁止異常中斷;當處理器進入異常中斷處理程序時,程序狀態切換到ARM狀態,即在異常中斷處理程序入口的一些指令是ARM指令,然后根據需要程序可以切換到Thumb狀態,在異常中斷程序返回前,程序再切換到ARM狀態。

        ARM處理器總是從ARM狀態開始執行。因而,如果要在調試器中運行Thumb程序,必須為該Thumb程序添加一個ARM程序頭,然后再切換到Thumb狀態,執行Thumb程序。

        10、ARM處理器運行模式

        ARM微處理器支持7種運行模式,分別為:

        用戶模式(usr):arm處理器正常的程序執行狀態

        快速中斷模式(fiq):用于高速數據傳輸或通道管理

        外部中斷模式(irq):用于通用的中斷處理

        管理模式(svc):操作系統使用的保護模式

        數據訪問終止模式(abt):當數據或指令預取終止時進入該模式,用于虛擬存儲及存儲保護

        系統模式(sys):運行具有特權的操作系統任務

        未定義指令中止模式(und):當未定義指令執行時進入該模式,可用于支持硬件協處理器的軟件仿真

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