嵌入式实验一.docx

计算机与电子信息学院 嵌入式体系结构课程实验报告 专业：计算机科学与技术 班级：计算机12-1 姓名： 学号：120344801 日期：2014-12-12 一、实验题目 ARM920T逻辑功能推导及设计 二、实验目的 三、实验内容 S3C2410典型内核（ARM920T）结构图 处理器工作模式2.1 概述 S3C2410A 采用了非常先进的 ARM920T 内核，它是由 ARM(Advanced RISC Machines)公司研制的。2.2 处理工作状态 从程序员的角度上看， ARM920T 可以工作在下面两种工作状态下的一种：z ARM 状态：执行 32 位字对齐的 ARM 指令； THUMB 状态：执行 16 位半字对齐的 THUMB 指令。在这种状态下， PC 寄存器的第 1 位来选择一个字中的哪个半字。 注意：这两种状态的转换不影响处理模式和寄存器的内容。2.3 切换状态 进入 Thumb 状态 进入 Thumb 状态，可以通过执行 BX 指令，同时将操作数寄存器的状态位（ 0 位）置1 来实现。 当从异常（ IRQ， FIQ， UNDEF， ABORT， SWI 等）返回时，只要进入异常处理前处理器处于 Thumb 状态，也会自动进入 Thumb 状态。 进入 ARM 状态 进入 ARM 状态，可以通过执行 BX 指令，并且操作数寄存器的状态位（ 0 位）清零来实现。 当处理进入异常（ IRQ， FIQ， RESET， UNDEF， ABORT， SWI 等）。这时， PC 值保持在异常模式下的 link 寄存器中，并从异常向量地址处开始执行处理程序。 存储空间的格式 ARM920 将存储器空间视为从 0 开始由字节组成的线性集合，字节 0 到 3 中保存了第一个字节，字节 4 到 7 中保存第二个字，依此类推， ARM920T 对存储的字，可以按照小端（ Little endian）或大端（ Big endian）的方式对待。 大端格式：在这种格式中，字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中，如图3－4所示： 图 3－ 4 以大端格式存储字数据 小端格式：与大端存储格式相反，在小端存储格式中，低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节。如图3－5所示： 图 3－ 5 以小端格式存储字数据2.4 指令长度 指令可以是 32 位长度（在 ARM 状态下）或 16 位长度（在 THUMB 状态）。数据类型 ARM920T 支持字节（ 8 位），半字（ 16 位）和字（ 32 位）数据类型。字必须按照 4 字节对齐，半字必须是 2 字节对齐。2.5 操作模式 ARM920T 支持 7 种操作模式： 用户模式（ user 模式），运行应用的普通模式； 快速中断模式（ fiq 模式），用于支持数据传输或通道处理； 中断模式（ irq 模式），用于普通中断处理。 超级用户模式（ svc 模式），操作系统的保护模式 异常中断模式（ abt 模式） ,输入数据后登入或预取异常中断指令 系统模式（ sys 模式），是操作系统使用的一个有特权的用户模式 未定义模式（ und 模式），执行了未定义指令时进入该模式 外部中断，异常操作或软件控制都可以改变中断模式。大多数应用程序都时是在用户模式下运行。进入特权模式是为了处理中断或异常请求或操作保护资源服务的。2.6 寄存器 ARM 共有 37 个 32 位的寄存器，其中 31 个是通用寄存器， 6 个是状态寄存器。但在同一时间，对程序员来说并不是所有的寄存器都可见。在某一时刻存储器是否可见（可被访问），是由处理器当前的工作状态和工作模式决定的。ARM 状态寄存器 在 ARM 状态下，任何时刻都可以看到 16 个通用寄存器， 1 或 2 个状态寄存器。在特权模式（非用户模式）下会切换到具体模式下的寄存器组，其中包括模式专用的私有（ banked）寄存器。图 2－ 3 显示了在每个模式下哪种寄存器是可见的：私有寄存器上都有一个黑三角标记。 ARM 状态寄存器系列中含有 16 个 直接操作寄存器： R0 到 R15。除了 R15 外其他的都是通用寄存器，可用来存放地址或数据值。除此之外，实际上有 17 个寄存器用来存放状态信息。具体说明如下：寄存器 14：专职持有返回点的地址，在系统执行一条“跳转并链接（ link）”（ BL）指令的时候， R14 将收到一个 R15 的拷贝。其他的时候，它可以用作一个通用寄存器。相应的它在其他模式下的私有寄存器 R14