第三讲(ARM体系结构).ppt

上节课要点回顾 嵌入式微处理器的体系结构：冯·诺伊曼、哈佛。 嵌入式微处理器的指令集一般为RISC，其设计思想的精华是减少CPI(即平均每条指令的时钟周期数)。 ARM体系结构与编程 3.1 ARM简介 ARM体系结构 3.2 ARM7TDMI 简介 3.2 ARM7TDMI 简介 3.3 体系结构直接支持的数据类型 体系结构直接支持的数据类型 3.3 体系结构直接支持的数据类型 体系结构直接支持的数据类型 3.4 处理器状态 处理器状态 3.4 处理器状态 处理器状态 思考 LDR R0，XXX BX R0 处理器根据什么来判断应该转入的工作状态？ 3.5 处理器模式 简介 3.5 处理器模式 处理器模式 3.5 处理器模式 特权模式 3.5 处理器模式 异常模式 3.5 处理器模式 用户和系统模式 思考 每种模式下用到的寄存器是否相同？ 3.6 内部寄存器 简介 总结 3.7 程序状态寄存器 简介 3.7 程序状态寄存器 简介 3.7 程序状态寄存器 简介 3.7 程序状态寄存器 条件代码标志 3.7 程序状态寄存器 条件代码标志 3.7 程序状态寄存器 控制位 3.7 程序状态寄存器 控制位 3.7 程序状态寄存器 保留位 思考：已知CPSR为以下值，从中可以得到那些信息？ 3.8 异常 3.8 异常 异常处理与子程序调用 相同点 异常处理和子程序的调用都会引起用户主程序的中止和转移，并且在完成相应处理后都要回到用户主程序被中止的位置。因此，两者都需要在转移发生时保存断点地址。 子程序调用过程中对断点地址的保护 子程序调用过程中对断点地址的保护 异常处理过程中对断点地址的保护 异常处理过程中对断点地址的保护 异常处理过程中对断点地址的保护 异常处理过程中对断点地址的保护 3.8 异常 异常进入过程 异常进入过程 ARM7TDMI内核在进入中断异常时将置位中断禁止标志，以防止不受控制的异常嵌套。 异常总是在ARM状态中进行处理。当处理器处于Thumb状态时发生异常，在异常向量地址装入PC时，会自动切换到ARM状态。 异常进入过程 3.8 异常 异常退出过程 异常退出过程 总结 3.9 中断延迟 最大中断延迟 3.10 复位 复位 3.10 复位 复位 3.11 存储器及存储器映射I/O 简介 3.11 存储器及存储器映射I/O 简介 3.11 存储器及存储器映射I/O 存储器格式 3.11 存储器及I/O编制方式 I/O编制方式 3.12 寻址方式简介 寻址方式分类 3.13 AMR7指令集简介 简介 3.14 调试接口简介 典型调试系统 要点总结 ARM处理器的CPU模式，工作状态及各模式下可见的寄存器； ARM的异常； ARM执行复位操作后对CPSR的影响； ARM处理器的I/O编址方式。 下次课内容 第三章 嵌入式软件系统 嵌入式软件运行的流程尤其注意系统引导的几种情况 嵌入式操作系统及其体系结构 嵌入式操作系统的内存管理 程序A IRQ服务程序 系统模式 IRQ模式 程序 寄存器组 图示进入异常过程 假定：在系统模式下运行用户程序，当前处理器状态为Thumb状态、允许IRQ中断； 用户程序运行时发生IRQ中断，硬件完成以下动作： LR_sys SPSR_irq LR_irq LR PC CPSR SPSR SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ? MOD T F I . . . N Z C V 置位I位（禁止IRQ中断） 清零T位（进入ARM状态） 设置MOD位，切换处理器模式至IRQ模式 将用户程序断点地址存入IRQ模式的LR寄存器 将CPSR寄存器内容存入IRQ模式的SPSR寄存器 将跳转地址存入PC，实现跳转 IRQ 0 ? 1 . . . ? ? ? ? BackAddr JumpAddr Jump SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ? “?”表示对该位不关心 1、异常处理与子程序调用; 2、异常进入过程; 3、异常退出过程。 当异常结束时，异常处理程序将做以下动作： 1.将SPSR的值复制回CPSR； 2.将LR中的值减去偏移量后存入PC； 在异常处理结束后，异常处理程序完成以下动作： 程序A IRQ服务程序 系统模式 IRQ模式 程序 寄存器组 图示退出异常过程 LR_sys SPSR_irq LR_irq LR PC CPSR SPSR SYS 1 ? 0 . . . ? ? ? ? MOD T F I . . . N Z C V 将SPSR寄存器的值复制回CPSR寄存器； 将LR寄存的值减去一个常量后复制到PC寄存