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ARM体系结构 要 求 本阶段将对ARM处理器进行全面论述，通过本阶段的学习，使大家对ARM有个全面的了解和掌握，建立起以ARM技术为基础的嵌入式系统应用和以ARM核为基础的嵌入式SoC芯片设计的技术基础。 提 纲 理论： 概述 寄存器 工作模式 指令集 ARM程序设计 C/汇编混合编程 提 纲 实验： ADS开发环境 ARM程序设计（汇编，GPIO,串口等） 概述 概述 从一个古老的话题说起 什么是ARM? 概述 ARM （Advanced RISC Machines）,既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。　 概述 1991年ARM公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术。目前,采用ARM核的微处理器,即我们通常所说的ARM微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM技术的微处理器应用占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额,ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。 概述-发展 第一片ARM处理器是1983年10月到1985年4月间在位于英国剑桥的Acorn Computer公司开发 1990年，为广泛推广ARM技术而成立了独立的公司 20世纪90年代，ARM快速进入世界市场 概述-发展 在ARM的发展历程中，从ARM7开始，ARM核被普遍认可和广泛使用 1995年 StrongARM 问世 XScale是下一代StrongARM芯片的发展基础 ARM10TDMI是ARM处理器核中的高端产品 ARM11是ARM家族中性能最强的一个系列 概述-发展 最近10多年来ARM技术的突出成果表现在： 使用“Thumb”的新型压缩指令格式，使得应用系统开发可降低系统成本和功耗； ARM9、ARM10、Strong-ARM和ARM11等系列处理器的开发，显著地提高了ARM的性能，使得ARM技术在面向高端数字音、视频处理等多媒体产品的应用中更加广泛； 更好的软件开发和调试环境，加快用户产品开发； 更为广泛的产业联盟使得基于ARM的嵌入式应用领域更加广阔； 嵌入在复杂SoC中、基于ARM核的调试系统代表着当今片上调试技术的前沿。 概述-发展 ARM技术还将不断发展。在嵌入式领域，ARM已取得了极大的成功，造就了IP核商业化、市场化的神话，迄今为止，还没有任何商业化的IP核交易和使用达到ARM的规模。据必威体育精装版统计，全球有103家巨型IT公司在采用ARM技术，20家最大的半导体厂商中有19家是ARM的用户，包括德州仪器，意法半导体，Philips，Intel等。ARM系列芯片已经被广泛的应用于移动电话、手持式计算机以及各种各样的嵌入式应用领域，成为世界上销量最大的32位微处理器。 概述-发展 概述-版本进化 版本1，本版本包括下列指令： 乘法指令之外的基本数据处理指令； 基于字节，字和多字的存储器访问操作指令（Load/Store）； 子程序调用指令BL在内的跳转指令； 完成系统调用的软件中断指令SWI。 概述-版本进化 版本2 ，与版本1相比版本2（2a）增加了下列指令： 乘和乘加指令； 支持协处理器的指令； 对于FIQ模式，提供了额外的影子寄存器； SWP指令及SWPB指令。 概述-版本进化 版本3较以前的版本发生了大的变化 地址空间扩展到了32位，但除了版本3G外的其他版本是向前兼容的，也支持26位的地址空间； 分开的当前程序状态寄存器CPSR（Current Program Status Register）和备份的程序状态寄存器SPSR（Saved Program Status Register），SPSR用于在程序异常中断时保存被中断的程序状态； 增加了两种异常模式，使操作系统代码可以方便地使用数据访问中止异常、指令预取中止异常和未定义指令异常； 概述-版本进化 增加了MRS指令和MSR指令用于完成对CPSR和SPSR寄存器的读写。 修改了原来的从异常中返回的指令。 概述-版本进化 版本4。与版本3相比，版本4增加了下列指令 有符号、无符号的半字和有符号字节的load和store指令。 增加了T变种，处理器可以工作于Thumb状态，在该状态下的指令集是16位的Thumb指令集。 增加了处理器的特权模式。在该模式下，使用的是用户模式下的寄存器。 概述-版本进化 版本5主要由两个变型版本5T、5TE组成 相比与版本4，版本5的指令集有了如下的变化： 提高了T变种中ARM/Thumb混合使用的效率。 增加前导零记数（CLZ）指令，该指令可使整数除法和中断优先级排队操作更为有效； 增加了B