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第8章嵌入式系统和Cortex-M3

8.1嵌入式系统8.1.1定义嵌入式系统是用来实现一种或多种功能并且常常带有实时计算要求的计算机系统,它作为一个完整设备的嵌入部分。一般用途的计算机,比如个人电脑(PC),常常设计得很灵活并且能满足最终用户的广泛需求。

8.1.2历史20世纪30年代到40年代,计算机常常只致力于完成一个任务,它太大又太贵。阿波罗导航电脑属于第一批现代嵌入式系统,由麻省理工的CharlesStarkDraper发明。Intel4004是第一个微处理器。20世纪80年代中期,大部分外部系统组件已经被集成到了同一芯片上。微控制器的集成增加了传统计算机不会有的应用。

8.1.3特征1.嵌入式系统用来完成一些特殊的任务。一些嵌入式系统有实时性要求;另一些嵌入式系统在实时性能方面的要求会低些或者没有要求。2.许多嵌入式系统由在一个大设备里提供通用功能的小电脑零件组成。3.为嵌入式系统所写的程序指令被称为固件，被存储在只读存储器或者Flash存储器芯片内。

8.1.4应用嵌入式系统渗透现代生活的各个方面，如:电信系统。从移动电话到电话交换机，应用了很多嵌入式系统。消费类电子产品。如：PDAs,mp3等。交通系统。从飞机到汽车越来越多地使用嵌入式系统。

8.1.5嵌入式系统中的处理器嵌入式处理器可以分为两大类:微处理器(μP)微控制器(μC)

ARMARM AdvancedRISCMachine公司, AcornRISCMachine公司（先前的名称）截至2007年,每年销量达十几亿的手机中大约98%使用了至少一个ARM处理器。截至2009年，ARM处理器大约占所有嵌入式32位RISC处理器的90%。

8.2Cortex-M3概述

32-bit微处理器：32-bit数据路径,32-bit寄存器组,32-bit存储器接口。哈佛架构:独立的指令总线和数据总线。允许指令和数据在同一时间产生。存储空间:4GB。寄存器:寄存器(R0到R15)和特殊寄存器。运行模式:线程模式和handler模式;特权级和用户级。中断和异常:内置在嵌套向量中断控制器;支持11种系统异常外加240种外部IRQ。

总线接口:若干总线接口允许Cortex-M3同时取指令和取数据。MPU:一个可选的存储器保护单元，允许对特权访问和用户程序访问制定访问规则。指令集:Thumb-2指令集;允许32-位指令和16-位指令被同时使用。固定的内部调试组件:提供调试操作支持和像断点调试这样的功能。

8.3Cortex-M3基础8.3.1寄存器8.3.1.1通用寄存器1.R0~R7(低寄存器):可以被所有16-bitThumb指令和所有32-bitThumb-2指令访问。2.R8~R12(高寄存器):可以被所有Thumb-2指令但不能被所有16-bitThumb指令访问。

8.3.1.2堆栈指针R13：两个堆栈指针，它们是banked，同一时刻只能使用其中的一个。堆栈指针的最低两位总是0,这意味着他们总是字对齐。两个堆栈指针是:1.主堆栈指针(MSP):这是默认的堆栈指针。2.进程堆栈指针(PSP):被基本级别的应用程序代码所使用。

堆栈指针用来进行堆栈存储器操作，比如PUSH和POP。堆栈存储器的基本概念

汇编语言的语法:PUSH{R0};R13←R13-4,thenMemory[R13]←R0POP{R0};R0←Memory[R13],thenR13←R13+4你可以在一条指令中PUSH或POP多个寄存器:subroutine_1PUSH{R0-R7,R12,R14};Saveregisters…;DoyourprocessingPOP{R0-R7,R12,R14};RestoreregistersBXR14;Returntocallingfunction

8.3.1.3链接寄存器R14是链接寄存器(LR).当一个子程序或函数被调用时，LR用来存储返回的程序计数器。当你使用BL(branchandlink)指令时:main;Mainprogram