Cortex-M3权威指南5-10章.pdf

Cortex‐M3 权威指南  初稿  第 5 章  第5章 存储器系统 存储器系统的功能概览  存储器映射  存储器访问属性  缺省的存储器访问许可  位带操作  非对齐数据传送  互斥访问  端模式      存储系统功能概览   CM3 的存储器系统与从传统 ARM 架构的相比，已经脱胎换骨了：  第一， 它的存储器映射是预定义的，并且还规定好了哪个位置使用哪条总线。  第二， CM3 的存储器系统支持所谓的“位带”（bit‐band ）操作。通过它，实现了对单 一比特的原子操作。位带操作仅适用于一些特殊的存储器区域中，见本章论述。  第三， CM3 的存储器系统支持非对齐访问和互斥访问。这两个特性是直到了 v7M 时才 出来的。  最后，CM3 的存储器系统支持 both 小端配置和大端配置。  存储器映射   CM3 只有一个单一固定的存储器映射。这一点极大地方便了软件在各种 CM3 单片机间 的移植。举个简单的例子，各款 CM3 单片机的 NVIC 和 MPU 都在相同的位置布设寄存器， 使得它们变得通用。尽管如此，CM3 定出的条条框框是粗线条的，它依然允许芯片制造商 灵活地分配存储器空间，以制造出各具特色的单片机产品。    存储空间的一些位置用于调试组件等私有外设，这个地址段被称为“私有外设区”。私 有外设区的组件包括：  闪存地址重载及断点单元(FPB)  数据观察点单元(DWT)  指令跟踪宏单元(ITM)  嵌入式跟踪宏单元(ETM)  跟踪端口接口单元(TPIU)  ROM 表  在后续讨论调试特性的章节中，将详细讲述这些组件。  CM3 的地址空间是 4GB, 程序可以在代码区，内部 SRAM 区以及外部 RAM 区中执行。 但是因为指令总线与数据总线是分开的，最理想的是把程序放到代码区，从而使取指和数据 访问各自使用自己的总线，并行不悖。  让我们先看一看这 4GB 的粗线条划分：  83    Cortex‐M3 权威指南  初稿  第 5 章    图 5.1  Cortex‐M3 预定义的存储器映射    内部SRAM 区的大小是 512MB，用于让芯片制造商连接片上的 SRAM，这个区通过系统 总线来访问。在这个区的下部，有一个 1MB 的位带区，该位带区还有一个对应的32MB 的 “位 带别名(alias)区”，容纳了 8M 个“位变量”（对比 8051 的只有 128 个位）。位带区对应的是 最低的 1MB 地址范围，而位带别名区里面的每个字对应位带区的一个比特。位带操作只适 用于数据访问，不适用于取指。通过位带的功能，可以把多个布尔型数据打包在单一的字中， 却依然可以从位带别名区中，像访问普通内存一样地使用它们。位带别名区中的访问操作是 原子的，消灭了传统的“读－改－写”三步曲。位带操作的细节待会还要讲到。    地址空间的另一个 512MB 范围由片上外设（的寄存器）使用。这个区中也有一条 32MB 的位带别名，以便于快捷地访问外设寄存器。例如，可以方便地访问各种控制位和状态位。 要注意的是，外设内不允许执行指令。    还有两个 1GB 的范围，分别用于连接外部 RAM 和外部设备，它们之中没有位带。两者 的区