ARM

Posted 2021-12-02 kele-dad

1.1 ARM 分类

1.1.1 版本号分类

　　以前分类的是 ARM7，ARM9... ARM11，在 ARM11 之后，就是以 Cortex 系列分类了：

• Cortex-R：应用在实时系统上的系列
• Cortex-M：替代单片机的系列，M0  M3  M4  M7
• Cortex-A：A8  A9  A15  A72  A53

1.1.2 指令集分类

　　指令集原则上是向下兼容的。

　　指令集是根据核来分的，比如 ARMv7指令集、ARMv8指令集等等

1.2 ARM 商业模式及半导体公司

1.2.1 IP 核（知识产权）

　　ARM MIPS X86 PowerPC(IBM)

　　ARM 出卖 IP 而不卖芯片

1.2.2 半导体公司

　　主流的半导体公司有三星、高通、苹果、NXP(Freescale)、TI、ST、ATMEL、Ambarella、Amlogic、MTK、海思、全志、瑞芯微、展讯(基带)、炬力、联咏等等。

1.2.3 芯片、处理器和架构的联系

　　以 S3C2440 为例子：

　　

1.3 ARM 处理器状态和处理器模式

　　在不同的体系下，有一些概念有所不同。这里主要以 S3C2440 为例子。

1.3.1 处理器状态

• 处理器状态有两种：
  • ARM 状态：执行效率高
  • THUMB 状态：代码密度好
• ARMV4 中，ARM 状态为32位，THUMB 状态为 16位，但是，在 ARMV7 中，ARM状态为32位，THUMB 状态为 16/32位状态，还有一种 THUMBEE状态，适用于 JAVA 运行的状态。
• 处理器状态的切换指令： BX  BLX
• 指令集：
  • ARM指令：32位
  • THUMB指令：16位
  • THUMB2：32/16位
    • CORTEX-M 只是指令 THUMB2 指令子集

1.3.2 处理器模式

• 处理器模式共有 7 种：
  • usr：用户模式
  • fiq：快速中断模式
  • irq：普通中断模式
  • svc：保护/特权模式
  • abt：异常模式
  • sys：系统模式
  • und：未定义模式
• 设计的目的：提高相应速度
• 注意：保护模式/特权模式，需要 MMU 和代码的支持

1.4 ARM 内部寄存器及 SFR

1.4.1 ARM 内部寄存器

• 此类寄存器设计在 CPU 内部，特点是速度快。
• 一共 37 个寄存器，31 个通用寄存器 和 6 个状态寄存器
  • 通用寄存器：R0-R12，R13，R14，R15，R16
    • R13(SP)：栈指针，不同模式下栈空间是不一样的
    • R14(LR)：链接寄存器，存放断点，硬件自动完成
    • R15(PC)：程序指针，取指令的位置
  • 状态寄存器：PSR 分为 CPSR、SPSR
    • 条件状态：NZCV
    • 保留位
    • IFT
    • 模式位：M4-M0

　　

 

1.4.2 SFR 特殊功能寄存器

IO 端口/寄存器，它属于外设的组成部分。

ARM 是采用与存储器统一编址的方式使用软件编程控制某一硬件，起使就是编程读写该硬件的寄存器

1.5 ARM 异常处理和存储系统

1.5.1 模式与异常

• 异常的类型：Reset、undefined instruction、swi、prefetch/bort、data/abort、Reserved、IRQ、FIQ
• 处理器的模式：每一个异常对应一种模式，但不是一一对应关系

1.5.2 中断向量表

　　

1.5.3 大端与小端存储

 在大端格式中，字中最高有效位 MSB（Most Significant Byte）存储在编号最低的字节中，最低有效位 LSB（Least Significant Byte）存储在编号最高的字节中。因此存储器系统的字节 0 关联到数据行的 24 到 31。

 

在小端格式中，字中编号最低的字节被认为是最低有效位 LSB，编号最高的字节为最高有效位 MSB。因此存储器系统的字节 0 关联到数据行的 0 到 7。