《嵌入式系统基础》第02讲_第2章ARM技术概述教程讲解.ppt

2008年2月19日 南京大学计算机系 《嵌入式系统》 第2讲 晋中学院信工系 方婕主讲 第2章 ARM技术概述 ARM体系结构的技术特征及发展 ARM微处理器简介 ARM微处理器结构 ARM微处理器的应用选型 Cortex-A8内部功能及特点 数据类型 Cortex-A8存储系统 ARM公司简介 ARM公司简介 2.1 ARM体系结构的技术特征和发展 ARM：公司、微处理器、技术 ARM技术特征：体积小、功耗低、成本低、性能高； 支持Thumb/ARM双指令集 大量使用寄存器，指令执行速度快 大多数数据操作在寄存器里完成 寻址方式灵活简单，执行效率高 指令长度固定 ●RISC微处理器和CISC微处理器的区别： 分别从指令集、流水线、寄存器、Load/Store结构 ●ARM体系架构 v1…….v8架构 ARM简介 各ARM体系结构版本——v1 ARM简介 各ARM体系结构版本——v2 ARM简介 各ARM体系结构版本——v3 ARM简介 各ARM体系结构版本——v4 ARM简介 各ARM体系结构版本——v5 各ARM体系结构版本——v6 增加了媒体指令 包含了4种特殊指令集：T、E、J、Media. 各ARM体系结构版本——v7 采用Thumb-2技术，这样减少了内存的使用，提高了性能，处理能力大大加强，同时支持浮点运算。 我们这次主要接触的cortex系列就是基于这种架构。 各ARM体系结构版本——v8 2.2 ARM微处理器简介 ARM处理器核简介 ARM简介 ARM简介 ARM简介 ARM简介 ARM简介 ARM简介 2.3 ARM微处理器结构 RISC体系结构： 1）采用大量寄存器 2）Load/Store体系结构 3）每条指令都条件执行 4）采用多寄存器的Load/Store指令 5）能够在单时钟周期执行的单条指令内完成一项普通的移位操作和一项普通的ALU操作 6）通过协处理器指令集来扩展ARM指令集，在编程模式中增加了新的寄存器和数据类型。 7）假如把Thumb指令集也当作ARM体系结构的一部分，则Thumb体系结构中还可以以高密度16位压缩形式表示指令集。 2.4 ARM微处理器的应用选型 芯片选择原则：功能、性能、价格、熟悉程度及开发资源、操作系统支持、升级、供货稳定 ARM教学CPU的选择：ARM芯核、系统时钟速度、支持内存访问的类型、USB接口、GPIO数量、中断控制器、IIS接口、nWAIT信号、RTC、LCD控制器、PWM输出、ADC和DAC、扩展总线、UART和IrDA、计数器和看门狗、电源管理功能、DMA控制器、封装 2.6 数据类型 ARM的基本数据类型 浮点数据类型 存储器大、小端 2.6.1 ARM的基本数据类型 ARM处理器支持以下数据类型： 字节（Byte）：各种处理器体系结构中，字节的长度均为8位。 半字(Half-Word)：半字的长度为16位，与8位/16位处理器体系结构中字的长度一致。 字（Word）：字的长度为32位，而在8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16位，请注意区分。 ARM微处理器体系结构 数据类型 ARM微处理器的工作状态 ARM体系结构的存储器格式 处理器模式 寄存器组织 ARM状态下的寄存器组织 Thumb状态下的寄存器组织 ARM微处理器的工作状态 从编程的角度看,ARM微处理器的工作状态一般有两种,并可在两种状态之间切换: ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令； Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。 ARM微处理器的工作状态 ARM处理器在两种工作状态之间可以切换： 进入Thumb状态。 当操作数寄存器的状态位(位[0])为1时，执行BX指令进入Thumb状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理(IRQ、FIQ、Undef、Abort 和 SWI)返回时，自动转换到Thumb状态。 进入ARM状态。 当操作数寄存器的状态位(位[0])为0时，执行BX指令进入ARM状态。处理器进行异常处理(IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort 和 SWI ARM状态执行)。在此情况下，把PC 放人异常模式链接寄存器中。从异常向量地址开始执行也可以进入ARM状态。 ARM体系结构的存储器格式 ARM体系结构将存储器看作是从零地址开始的字节的线性组合。 从零字节到三字节放置第一个存储的字数据，从第四个字节到第七个字节放置第二个存储的字数据，依次排列。 作为32位的微处理器，ARM体系结构所支持的最大寻址空间为4GB。 ARM体系结构可以用两