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ARM处理器简介[转贴]  

2009-11-10 23:08:15|  分类: develop-arm/ |  标签: |举报 |字号 订阅

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ARM的特点1
?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位是指处理器的外部地址和数据总线是32位的,相比16位的同频处理器性能更强大。
–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,相比CISC代码效率更高。?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的特点2
?ARM公司并不生产芯片,而是将ARM的技术授权其它公司生产。
–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结构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内核有四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。
–ARM7TDMI-S给用户预留出功能扩展接口。
ARM的产品系列1
?ARM7的特点:
–ARM7采用ARMV4T(Newman)结构,三级流水,平均功耗0.6mW/MHz,时钟速度66MHz,
?ARM内核的四个功能模块:
–T:Thumb,即32位模式下的16位指令集,可以在兼顾性能的同时减少代码尺寸。
–D:Debug,在内核中放置了用于调试的结构,接口形式为JTAG(Joint Test Action Group)。
–M:Multiplier,指8位乘法器。
–I:EmbeddedICE Logic,指用于实现断点观测及变量观测的逻辑电路部分。
ARM的产品系列2
?ARM7的产品线。
–ARM7TDMI:同时具备四个模块,当然用户也可选择其中的几个或一个。
–ARM7TDMI-S:软件与ARM7TDMI完全兼容,硬件预六留功能扩展口。
–ARM710T:ARM7TDMI+8K Cache+MMU,Cache:片内缓存,提高CPU性能,MMU:内存管理单元。
–ARM740T: ARM7TDMI+8K Cache+Protection Unit。
–ARM720T: ARM7TDMI+8K Cache+WinCE Support。
ARM的产品系列3
?ARM9的特点:
–ARMV4T(Harvard)结构,五级流水,指令与数据分离的Cache,平均功耗0.7mW/MHz,时钟为120MHz-200MHz
?ARM9的产品线:
–ARM9TDMI
–ARM940T:ARM9TDMI+4K Cache+ Protection Unit。
–ARM920T: ARM9TDMI+16K Cache+MMU+ WinCE Support。
–ARM9E:ARM9TDMI+Enhanced+DSP Instruction。
?ARM10:
–采用ARMV5T结构,六级流水处理,时钟速度300MHz,性能约为ARM9的两倍。
ARM的应用范围
?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
?便携式产品
–手提式计算机、移动电话、PDA、灵巧电话
关于THUMB指令集
?ARM7TDMI可以使用两套指令集
–标准32位ARM指令集
–16位的THUMB指令集
–两套指令集可以交*编译和连接
?THUMB的特点
–THUMB是对32位寄存器操作的16位指令集
–与32位ARM指令集相比代码尺寸更小,更适合嵌入式应用。
–因为是对32位结构的CPU操作,所以比纯16位的指令集效率更高。
–与其它32位下的16位指令集相比,它还可以切换到32位ARM指令集并全速执行。
ARM的七种运行状态
?User:通常的ARM的运行状态
?FIQ:快中断,用于数据传输或通道处理
?IRQ:普通中断请求
?Supervisor:操作系统保护模式
?Abort mode:数据或指令预取失败
?System:特权用户模式
?Undefined:未定义指令执行
?状态切换由软件控制或由外部中断和异常来触发。
ARM状态下的寄存器
?ARM7TDMI总共有37个寄存器,32个通用寄存器,和6个状态寄存器,但是不是同时都可见。
?关于banked registers,在FIQ下从R8-R14,其它状态下为R13,R14。
?R14:subroutine link register,copy of R15。
?R15:Program Counter
?R16:CPSR(Current Program Status Register)
关于PSR寄存器
?;PSR分为CPSR和SPSR
?;PSR位描述
–NZVC
–IFT
–Mode bits
?User:10000
?FIQ:10001
?IRQ:10010
?Supervisor:10011
?Abort:10111
?Undefined:11011
?System:11111
ARM的异常(Exception)处理
?进入异常的处理
–保存PC值到LR
–保存CPSR到SPSR
–强制改变Mode bits
–强制PC值,从中断矢量表中预取下一条指令
?脱离异常的处理
–恢复PC值从LR
–恢复CPSR从SPSR
–清除中断屏蔽位
ARM的外部接口
?存储器接口
?协处理器接口
?调试接口
ARM公司提供的开发环境
?硬件环境
–评估板Integrator/CM ARM7TDMI等等
–Multi-ICE interface unit
?通过并口与主机连接
?通过JTAG与目标板连接
?软件环境
–ARM Developer Suite
?编译、汇编、连接环境
?调试器
?函数库
开发模式
?ARMulater
–无需目标板,在主机上调试软件。
?JTAG模式
–利用ICE与目标板的JTAG相连。
?Angel模式
–在没有D模块的情况下,利用串口与目标板相连,通过目标板Flash上的monitor调试程序
SHARP公司的LH77790A芯片
?ARM7TDMI内核
?CACHE
?控制部分
–LCD 控制器
–总线控制器
–PWM
–82C54计数器/定时器
–16C450 UARTs
–82C55外围控制接口
–其它控制接口
?应用:液晶显示
SAMSUNG公司KS32C6200芯片
?ARM7TDMI内核
?2K Cache
?控制部分
–并口
–2路DMA
–存储器管理控制
–15路中断控制
–方波发生器
–其它控制电路
?应用:打印机
ATMEL公司的AT91芯片
?ARM7TDMI内核
?控制电路
–16位外围总线接口
–通用外围控制电路
–外围数据控制(DMA)
–片内存储器
?应用:工业控制
CIRRUS公司的EP系列芯片
?ARM720T内核
?控制电路
–DAI:数字音频接口
–LCD控制器
–存储器控制器
–DC-DC变换器(PWM)
–27位通用I/O
–动态可编程时钟
–其它控制电路
?应用:数字音频设备
在ARM下的方案
?目标板:ARM的Evaluator-7T。
–采用ARM7TDMI芯片
–支持JTAG和Angel的调试方式
?仿真器:BDI
–通过JTAG与目标板相连
–通过以太网与主机相连
?RTOS:Microtec的VRTXoc。
–VRTXmc的源码方案
–支持THUMB指令集
–实时多任务操作系统内核
–BSP支持:PIE、PID7T、EBSA110
在ARM下的方案续1
?开发软件包:Microtec的Software Development Kit。
–C,C++ Compiler,ARM/THUMB Assembler
–Linker
–函数库,包含浮点库
–Xray Debugger
?支持JTEG、Angel、ARMulater方式
?支持VRTXoc的调试
?多窗体界面
在ARM下的方案续2
?开发模式
–JTAG方式(推荐使用)
–Angel方式
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