ARM中13个必知知识点详解

Posted 2020-08-09

ARM处理器的优点相信不用多说，大家都了解，其非常适合在嵌入式学习初期使用，在开始使用ARM进行实际操作之前，还是希望大家能够了解一些其使用过程中一些注意事项。接下来我们就一起来看看ARM中有哪些需要注意的事项吧。

MAM使用注意事项

当改变MAM定时值时，必须先通过向MAMCR写入0来关闭MAM，然后将新值写入MAMTIM。最后，将需要的操作模式的对应值写入MAMCR，再次打开MAM。对于低于20MHz的系统时钟，MAMTIM设定为001。对于20MHz到40MHz之间的系统时钟，建议将Flash访问时间设定为2cclk，而在高于40MHz的系统时钟下，建议使用3cclk。

VIC使用注意事项

如果在片内RAM当中运行代码并且应用程序需要调用中断，那么必须将中断向量重新映射到Flash地址0x0。这样做是因为所有的异常向量都位于地址0x0及以上。通过将寄存器MEMMAP(位于系统控制模块当中)配置为用户RAM模式来实现这一点。用户代码被连接以便使中断向量表装载到0x40000000。

IRQ和FIQ之间的区别

IRQ和FIQ是ARM处理器的两种编程模式。IRQ是指中断模式，FIR是指快速中断模式。对于FIQ，必须尽快处理并离开这个模式。IRQ可以被FIQ所中断，但IRQ不能中断FIQ。为了使FIQ更快，所以这种模式有更多的影子寄存器。FIQ不能调用SWI(软件中断)。FIQ还必须禁用中断。如果一个FIQ例程必须重新启用中断，则它太慢了，并应该是IRQ而不是FIQ。

ARM指令与Thumb指令的区别

在ARM体系结构中，ARM指令集中的指令是32位的指令，其执行效率很高。对于存储系统数据总线为16位的应用系统，ARM体系提供了Thumb指令集。Thumb指令集是对ARM指令集的一个子集重新编码得到的，指令长度为16位。通常在处理器执行ARM程序时，称处理器处于ARM状态;当处理器执行Thumb程序时，称处理器处于Thumb状态。Thumb指令集并没有改变ARM体系地层的程序设计模型，只是在该模型上加上了一些限制条件。Thumb指令集中的数据处理指令的操作数仍然为32位，指令寻址地址也是32位的。

什么是ATPCS

为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序之间的调用规定一定的规则。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则。这些规则包括寄存器使用规则，数据栈的使用规则，参数的传递规则等。

ARM程序和Thumb程序混合使用的场合

通常，Thumb程序比ARM程序更加紧凑，而且对于内存为8位或16位的系统，使用Thumb程序效率更高。但是，在下面一些场合下，程序必须运行在ARM状态，这时就需要混合使用ARM和Thumb程序。强调速度的场合，应该使用ARM程序。有些功能只能由ARM程序完成。如：使用或者禁止异常中断。

当处理器进入异常中断处理程序时，程序状态切换到ARM状态，即在异常中断处理程序入口的一些指令是ARM指令，然后根据需要程序可以切换到Thumb状态，在异常中断程序返回前，程序再切换到ARM状态。

ARM处理器总是从ARM状态开始执行。因而，如果要在调试器中运行Thumb程序，必须为该Thumb程序添加一个ARM程序头，然后再切换到Thumb状态，执行Thumb程序。

ARM体系结构所支持的异常类型

ARM体系结构所支持的异常和具体含义如下(圈里面的数字表示优先级)：

复位①：当处理器的复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位异常处执行(异常向量：0x0000,0000);

未定义指令⑥：当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时，产生为定义异常。可使用该异常机制进行软件仿真(异常向量：0x0000,0004);

软件中断⑥：有执行SWI指令产生，可用于用户模式下程序调用特权操作指令。可使用该异常机制实现系统功能调用(异常向量：0x0000,0008);

指令预取中止⑤：若处理器的预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，存储器会向处理器发出中止信号，当预取指令被执行时，才会产生指令预取中止异常(异常向量：0x0000,000C);

数据中止②：若处理器数据访问的指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，产生数据中止异常(异常向量：0x0000,0010);

IRQ④(外部中断请求)：当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常。系统的外设可以该异常请求中断服务(异常向量：0x0000,0018);

FIQ③(快速中断请求)：当处理器的快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常(异常向量：0x0000,001C)。

说明：其中异常向量0x0000,0014为保留的异常向量。

ARM体系结构的存储器格式

ARM体系结构的存储器格式有如下两种：

大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，字数据的低字节存放在高地址中;

小端格式：与大端存储格式相反，高地址存放数据的高字节，低地址存放数据的低字节。

存储器重新映射(Remap)的原因

使Flash存储器中的FIQ处理程序不必考虑因为重新映射所导致的存储器边界问题;用来处理代码空间中段边界仲裁的SRAM和BootBlock向量的使用大大减少;为超过单字转移指令范围的跳转提供空间来保存常量。

ARM中的重映射是指在程序执行过程中通过写某个功能寄存器位操作达到重新分配其存储器地址空间的映射。一个典型的应用就是应用程序存储在Flash/ROM中，初始这些存储器地址是从0开始的，但这些存储器的读时间比SRAM/DRAM长，造成其内部执行频率不高，故一般在前面一段程序将代码搬移到SRAM/DRAM中去，然后重新映射存储器空间，将相应SRAM/DRAM映射到地址0，重新执行程序可达到高速运行的目的。

存储异常向量表中程序跳转使用LDR指令而不使用B指令的原因

LDR指令可以全地址范围跳转，而B指令只能在前后32MB范围内跳转;芯片具有Remap功能。当向量表位于内部RAM或外部存储器中，用B指令不能跳转到正确的位置。

锁相环(PLL)注意要点

PLL在芯片复位或进入掉电模式时被关闭并旁路，在掉电唤醒后不会自动恢复PLL的设定;

PLL只能通过软件使能;

PLL在激活后必须等待其锁定，然后才能连接;

PLL如果设置不当将会导致芯片的错误操作。

ARM7与ARM9的区别

ARM7内核是0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯&S226;诺伊曼结构;ARM9内核是五级流水线，提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。ARM7没有MMU，ARM720T是MMU的;ARM9是有MMU的，ARM940T只有Memoryprotectionunit.不是一个完整的MMU。ARM7TDMI提供了非常好的性能——功耗比。它包含了Thumb指令集快速乘法指令和ICE调试技术的内核。ARM9的时钟频率比ARM7更高，采用哈佛结构区分了数据总线和指令总线。

使用外部中断注意

把某个引脚设置为外部中断功能后，该引脚为输入模式，由于没有内部上拉电阻，所以必须外接一个上拉电阻，确保引脚不被悬空;除了引脚连接模块的设置，还需要设置VIC模块，才能产生外部中断，否则外部中断只能反映在EXTINT寄存器中;要使器件进入掉电模式并通过外部中断唤醒，软件应该正确设置引脚的外部中断功能，再进入掉电模式。

以上13条注意事项与建议，能够帮助大家在新手阶段更好的进行有关ARM芯片的学习与设计。省去了设计者因为不熟悉原理或其中一些小问题造成的不必要的时间浪费。熟悉这些知识的朋友也不要掉以轻心，不妨收藏本文以备不时之需。

 

来源：互联网