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ARM体系结构 广嵌教育 ARM体系结构 嵌入式微处理器介绍 ARM处理器的特点 ARM处理器工作模式 ARM寄存器 ARM的异常中断 ARM的存储体系 嵌入式微处理器的种类--概述 嵌入式系统上的处理器单元称为嵌入式微处理器。嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件的核心、运行嵌入式系统的系统软件和应用软件。 嵌入式微处理器含有： 处理器内核 地址总线 数据总线 控制类总线 处理器本身的辅助支持电路，如时钟、复位电路等 片上I/O接口电路 嵌入式微处理器的种类 嵌入式微处理器内核： MIPS Core:只设计内核的一家美国公司 ARM Core:只设计内核的一家英国公司 PowerPC Core:IBMMotorolaapple 68K/ColdFire: Motorola X86 Core : Intel公司 ARM处理器的特点 ARM的含义：英文缩写为Advanced RISC Machine 。 ARM是一种通用的32位RISC处理器。 32位是指处理器的数据总线是32位的，相比16位的同频处理器性能更加强大。 RISC是一种指令集，也指采用该指令集的处理器，英文缩写：Reduced Instruction Set Computer, 代码效率高。 ARM是一种功耗很低的高性能处理器。 例如：ARM7TDMI具有每瓦产生690MIPS的能力，已被证明在工业界处于领先水平。 ARM处理器的特点 ARM公司并不生产芯片，而是将ARM的技术授权给其它公司生产芯片。 ARM本质上并不是一种芯片，而是一种芯片结构技术，不涉及到芯片生产工艺。 授权生产ARM芯片的公司采用不同的半导体技术，面对不同的应用进行扩展和集成，标有不同系列号。 ARM是一种可扩展、可移植、可集成的处理器。 ARM处理器的特点 体积小、低功耗、低成本、高性能； 支持 Thumb （ 16 位） 和ARM （ 32 位）双指令集； 大量使用寄存器，指令执行速度更快； 大多数数据操作都在寄存器中完成； 寻址方式灵活简单，执行效率高； 指令长度固定； 对操作系统的支持广泛。 ARM处理器的应用领域 嵌入式控制 汽车、电子设备、保安设备、大容量存储器、调制解调器、打印机。 数字消费产品 数码相机、数字式电视机、游戏机、GPS、机顶盒、MP4。 便携式产品 手提式计算机、移动电话、PDA、灵巧电话 网络设备 VOIP、Wireless、xDSL 注：2002年度，ARM占微处理器市场的78.5％，200多家半导体厂商买了ARM内核，80％以上的GSM手机采用ARM微处理器，99％的CDMA手机采用ARM微处理器。 ARM处理器系列 ARM7 系列 ARM9 系列 ARM9E 系列 ARM10E 系列 SecurCore 系列 Intel 的 Xscale Intel 的 StrongARM ARM处理器工作状态 ARM状态。32位，ARM状态下执行字对齐的32位ARM指令。 Thumb状态。16位，Thumb状态下执行半字对齐的16位Thumb指令。 在程序执行的过程中，处理器可在2中状态下切换。 切换时不影响处理器的模式国寄存器的内容。 两种指令集有相应的状态切换命令。 ARM处理器开始执行代码的时候，只能处于ARM状态 ARM处理器工作模式 ARM微处理器支持7种工作模式 用户模式（usr）： ARM的正常运行模式，通常用来执行一般的应用程序。 快速中断模式（fiq）： 由外部触发，用于高速数据传输或通道处理。 外部中断模式（irq）： 由外部触发，用于一般的外部中断处理。 管理模式（svc）： 操作系统使用的保护模式。 中止模式(abt)： 数据或者指令预取指出现错误或者异常时进入该模式，用于虚拟内存或存储保护。 系统模式（sys）： 运行具有特权的操作系统任务。 未定义模式（und）：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。 除了用户模式外，其他模式均可视为特权模式 ARM处理器工作模式 改变ARM处理器工作模式的方法: 软件改变，改变CPSR[4:0]位 外部中断响应 异常处理 ARM寄存器 ARM总共有37个寄存器，31个通用寄存器，和6个状态寄存器，但并不是同时可见的。 R0～R7：未分组寄存器。 R8~R14 ：分组寄存器。 R15：程序计数器PC。 R13（SP）：在ARM中常用作堆栈指针，应用程序初始化 R13，使其指向异常模式专用的堆栈。 R14(LR)：link register，放置当前子程序返回地址或异常模式返回地址。 R15：Program Counter（PC） CPSR（Current Program Status Registe