13個(gè)必知的ARM知識(shí)點(diǎn)
ARM芯片的優(yōu)點(diǎn)小編在這里不用多說,很多朋友肯定能夠非常熟練地進(jìn)行羅列。對(duì)于新手來說,這款處理器優(yōu)點(diǎn)頗多易于上手,非常適合在學(xué)習(xí)初期使用。但在開始使用ARM進(jìn)行實(shí)際操作之前,小編希望大家能夠了解一些其使用過程中一些注意事項(xiàng)。接下來大家就隨小編來一起看一看這13個(gè)注意事項(xiàng)吧。
MAM使用注意事項(xiàng)
當(dāng)改變MAM定時(shí)值時(shí),必須先通過向MAMCR寫入0來關(guān)閉MAM,然后將新值寫入MAMTIM。最后,將需要的操作模式的對(duì)應(yīng)值寫入MAMCR,再次打開MAM。對(duì)于低于20MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘,MAMTIM設(shè)定為001。對(duì)于20MHz到40MHz之間的系統(tǒng)時(shí)鐘,建議將Flash訪問時(shí)間設(shè)定為2cclk,而在高于40MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘下,建議使用3cclk。
VIC使用注意事項(xiàng)
如果在片內(nèi)RAM當(dāng)中運(yùn)行代碼并且應(yīng)用程序需要調(diào)用中斷,那么必須將中斷向量重新映射到Flash地址0x0。這樣做是因?yàn)樗械漠惓O蛄慷嘉挥诘刂?x0及以上。通過將寄存器MEMMAP(位于系統(tǒng)控制模塊當(dāng)中)配置為用戶RAM模式來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。用戶代碼被連接以便使中斷向量表裝載到0x40000000。
IRQ和FIQ之間的區(qū)別
IRQ和FIQ是ARM處理器的兩種編程模式。IRQ是指中斷模式,F(xiàn)IR是指快速中斷模式。對(duì)于FIQ,必須盡快處理并離開這個(gè)模式。IRQ可以被FIQ所中斷,但I(xiàn)RQ不能中斷FIQ。為了使FIQ更快,所以這種模式有更多的影子寄存器。FIQ不能調(diào)用SWI(軟件中斷)。FIQ還必須禁用中斷。如果一個(gè)FIQ例程必須重新啟用中斷,則它太慢了,并應(yīng)該是IRQ而不是FIQ。
ARM指令與Thumb指令的區(qū)別
在ARM體系結(jié)構(gòu)中,ARM指令集中的指令是32位的指令,其執(zhí)行效率很高。對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線為16位的應(yīng)用系統(tǒng),ARM體系提供了Thumb指令集。Thumb指令集是對(duì)ARM指令集的一個(gè)子集重新編碼得到的,指令長(zhǎng)度為16位。通常在處理器執(zhí)行ARM程序時(shí),稱處理器處于ARM狀態(tài);當(dāng)處理器執(zhí)行Thumb程序時(shí),稱處理器處于Thumb狀態(tài)。Thumb指令集并沒有改變ARM體系地層的程序設(shè)計(jì)模型,只是在該模型上加上了一些限制條件。Thumb指令集中的數(shù)據(jù)處理指令的操作數(shù)仍然為32位,指令尋址地址也是32位的。
什么是ATPCS
為了使單獨(dú)編譯的C語(yǔ)言程序和匯編程序之間能夠相互調(diào)用,必須為子程序之間的調(diào)用規(guī)定一定的規(guī)則。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序調(diào)用的基本規(guī)則。這些規(guī)則包括寄存器使用規(guī)則,數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)則,參數(shù)的傳遞規(guī)則等。
ARM程序和Thumb程序混合使用的場(chǎng)合
通常,Thumb程序比ARM程序更加緊湊,而且對(duì)于內(nèi)存為8位或16位的系統(tǒng),使用Thumb程序效率更高。但是,在下面一些場(chǎng)合下,程序必須運(yùn)行在ARM狀態(tài),這時(shí)就需要混合使用ARM和Thumb程序。強(qiáng)調(diào)速度的場(chǎng)合,應(yīng)該使用ARM程序。有些功能只能由ARM程序完成。如:使用或者禁止異常中斷。
當(dāng)處理器進(jìn)入異常中斷處理程序時(shí),程序狀態(tài)切換到ARM狀態(tài),即在異常中斷處理程序入口的一些指令是ARM指令,然后根據(jù)需要程序可以切換到Thumb狀態(tài),在異常中斷程序返回前,程序再切換到ARM狀態(tài)。
ARM處理器總是從ARM狀態(tài)開始執(zhí)行。因而,如果要在調(diào)試器中運(yùn)行Thumb程序,必須為該Thumb程序添加一個(gè)ARM程序頭,然后再切換到Thumb狀態(tài),執(zhí)行Thumb程序。
ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類型
ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常和具體含義如下(圈里面的數(shù)字表示優(yōu)先級(jí)):
復(fù)位①:當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時(shí),產(chǎn)生復(fù)位異常,程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常處執(zhí)行(異常向量:0x0000,0000);
未定義指令⑥:當(dāng)ARM處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時(shí),產(chǎn)生為定義異常。可使用該異常機(jī)制進(jìn)行軟件仿真(異常向量:0x0000,0004);
軟件中斷⑥:有執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生,可用于用戶模式下程序調(diào)用特權(quán)操作指令??墒褂迷摦惓C(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用(異常向量:0x0000,0008);
指令預(yù)取中止⑤:若處理器的預(yù)取指令的地址不存在,或該地址不允許當(dāng)前指令訪問,存儲(chǔ)器會(huì)向處理器發(fā)出中止信號(hào),當(dāng)預(yù)取指令被執(zhí)行時(shí),才會(huì)產(chǎn)生指令預(yù)取中止異常(異常向量:0x0000,000C);
數(shù)據(jù)中止②:若處理器數(shù)據(jù)訪問的指令的地址不存在,或該地址不允許當(dāng)前指令訪問,產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止異常(異常向量:0x0000,0010);
IRQ④(外部中斷請(qǐng)求):當(dāng)處理器的外部中斷請(qǐng)求引腳有效,且CPSR中的I位為0時(shí),產(chǎn)生IRQ異常。系統(tǒng)的外設(shè)可以該異常請(qǐng)求中斷服務(wù)(異常向量:0x0000,0018);
FIQ③(快速中斷請(qǐng)求):當(dāng)處理器的快速中斷請(qǐng)求引腳有效,且CPSR中的F位為0時(shí),產(chǎn)生FIQ異常(異常向量:0x0000,001C)。
說明:其中異常向量0x0000,0014為保留的異常向量。
ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式
ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式有如下兩種:
大端格式:字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中,字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)存放在高地址中;
小端格式:與大端存儲(chǔ)格式相反,高地址存放數(shù)據(jù)的高字節(jié),低地址存放數(shù)據(jù)的低字節(jié)。
存儲(chǔ)器重新映射(Remap)的原因
使Flash存儲(chǔ)器中的FIQ處理程序不必考慮因?yàn)橹匦掠成渌鶎?dǎo)致的存儲(chǔ)器邊界問題;用來處理代碼空間中段邊界仲裁的SRAM和BootBlock向量的使用大大減少;為超過單字轉(zhuǎn)移指令范圍的跳轉(zhuǎn)提供空間來保存常量。
ARM中的重映射是指在程序執(zhí)行過程中通過寫某個(gè)功能寄存器位操作達(dá)到重新分配其存儲(chǔ)器地址空間的映射。一個(gè)典型的應(yīng)用就是應(yīng)用程序存儲(chǔ)在Flash/ROM中,初始這些存儲(chǔ)器地址是從0開始的,但這些存儲(chǔ)器的讀時(shí)間比SRAM/DRAM長(zhǎng),造成其內(nèi)部執(zhí)行頻率不高,故一般在前面一段程序?qū)⒋a搬移到SRAM/DRAM中去,然后重新映射存儲(chǔ)器空間,將相應(yīng)SRAM/DRAM映射到地址0,重新執(zhí)行程序可達(dá)到高速運(yùn)行的目的。
存儲(chǔ)異常向量表中程序跳轉(zhuǎn)使用LDR指令而不使用B指令的原因
LDR指令可以全地址范圍跳轉(zhuǎn),而B指令只能在前后32MB范圍內(nèi)跳轉(zhuǎn);芯片具有Remap功能。當(dāng)向量表位于內(nèi)部RAM或外部存儲(chǔ)器中,用B指令不能跳轉(zhuǎn)到正確的位置。
鎖相環(huán)(PLL)注意要點(diǎn)
PLL在芯片復(fù)位或進(jìn)入掉電模式時(shí)被關(guān)閉并旁路,在掉電喚醒后不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)PLL的設(shè)定;
PLL只能通過軟件使能;
PLL在激活后必須等待其鎖定,然后才能連接;
PLL如果設(shè)置不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致芯片的錯(cuò)誤操作。
ARM7與ARM9的區(qū)別
ARM7內(nèi)核是0.9MIPS/MHz的三級(jí)流水線和馮&S226;諾伊曼結(jié)構(gòu);ARM9內(nèi)核是五級(jí)流水線,提供1.1MIPS/MHz的哈佛結(jié)構(gòu)。ARM7沒有MMU,ARM720T是MMU的;ARM9是有MMU的,ARM940T只有Memoryprotectionunit.不是一個(gè)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調(diào)試技術(shù)的內(nèi)核。ARM9的時(shí)鐘頻率比ARM7更高,采用哈佛結(jié)構(gòu)區(qū)分了數(shù)據(jù)總線和指令總線。
使用外部中斷注意
把某個(gè)引腳設(shè)置為外部中斷功能后,該引腳為輸入模式,由于沒有內(nèi)部上拉電阻,所以必須外接一個(gè)上拉電阻,確保引腳不被懸空;除了引腳連接模塊的設(shè)置,還需要設(shè)置VIC模塊,才能產(chǎn)生外部中斷,否則外部中斷只能反映在EXTINT寄存器中;要使器件進(jìn)入掉電模式并通過外部中斷喚醒,軟件應(yīng)該正確設(shè)置引腳的外部中斷功能,再進(jìn)入掉電模式。
以上13條注意事項(xiàng)與建議,能夠幫助大家在新手階段更好的進(jìn)行有關(guān)ARM芯片的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)。省去了設(shè)計(jì)者因?yàn)椴皇煜ぴ砘蚱渲幸恍┬栴}造成的不必要的時(shí)間浪費(fèi)。熟悉這些知識(shí)的朋友也不要掉以輕心,不妨收藏本文以備不時(shí)之需。