文章結構

• 一、 ARM芯片主要類別
• 二、ARM Cortex-M3簡介
• • 1．Cortex-M3功能說明
  • 2．Cortex M3的總線接口
  • 3．寄存器組說明
  • • • （1）低組寄存器，高組寄存器
      • （2）堆棧指針R13：
      • （3）鏈接寄存器R14
      • （4）程序計數寄存器R15
      • （5）特殊功能寄存器

一、 ARM芯片主要類別

?ARM7、ARM9、ARM11, ARM芯片主要用于嵌入式微處理器功能

?Cortex-M系列處理器主要是針對微控制器領域開發的，在該領域中，既需進行快速且具有高確定性的中斷管理，又需將門數和功耗控制在最低。應用包括：混合信號設備、智能傳感器、汽車電子等廣泛微控制器方案應用領域。

?Cortex-R，A–微處理器實時處理器為要求可靠性、高可用性、容錯功能、可維護性和實時響應的嵌入式系統提供高性能計算解決方案。

1．一些相關名詞-各類架構下比較重要的技術或者功能。
?VFP：浮點體系結構 (VFP：Vector Floating Point)為半精度、單精度和雙精度浮點運算中的浮點操作提供硬件支持。為汽車動力系統、車身控制應用和圖像應用（如打印中的縮放、轉換和字體生成以及圖形中的 3D 轉換、FFT 和過濾）中使用的浮點運算提供增強的性能。

?SIMD：當前的智能手機和 Internet 設備必須提供高級媒體和圖形性能，才具有競爭力。ARMv6 和 ARMv7 體系結構中的 SIMD 擴展改進了此類性能。可適用于眾多軟件應用領域，包括視頻和音頻編解碼器，這些擴展將性能提高了將近 75% 或更多。

?Jazelle?技術：提高執行環境（如 Java、.Net、MSIL、Python 和 Perl）速度。Jazelle技術是ARM提供的組合型硬件和軟件解決方案。

?TrustZone?安全擴展：提供可信計算，是系統范圍的安全方法，針對高性能計算平臺上的大量應用，包括安全支付、數字版權管理 (DRM) 和基于Web的服務。

?NEON：通用 SIMD 引擎可有效處理當前和將來的多媒體格式，從而改善用戶體驗。

?Virtualization：隨著軟件復雜性的提高，對于在同一個物理處理器上提供多種軟件環境的要求也同時增多

?NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller): 是Cortex‐M系列處理器在內核上搭載了一個嵌套向量中斷控制器，它與內核有緊密的耦合。NVIC提供如下的功能：1）可嵌套中斷支持；2）向量中斷支持；3）動態優先級調整支持；4）中斷延遲大大的縮短；5）中斷可屏蔽。

?WIC（Wake-Up Interrupt Controller）：是喚醒中斷控制器，可以使處理器和NVIC處于一個低功耗睡眠的模式。

二、ARM Cortex-M3簡介

ARM Cortex-M3為了占用微控制器領域所生產的
?32-bit微處理器：32-bit的數據路徑，32-bit寄存器，32-bit處理器接口。

?“哈佛”結構：獨立的指令總線和數據總線，允許數據和指令并行訪問。這樣，數據訪問不再占用指令總線，從而提升性能。

?MPU(內存保護單元)：比較復雜的應用需要更多的存儲系統功能，提供一個可選的MPU，在需要的情況下也可以使用外部緩存。主要起保護作用，讓不希望用戶需修改的部分受到保護，而不會受到傷害。

?Cortex-M3選擇了適合于微控制器應用的三級流水線，但增加了分支預測功能,可以預取分支目標地址的指令，使分支延遲減少到一個時鐘周期。

?內部調試組件：提供調試操作支持，用于在硬件水平上支持調試操作，如指令斷點、數據觀察點等功能。

1．Cortex-M3功能說明

主要包括Cortex M3處理器核心、可嵌套中斷向量控制器NVIC、總線陣列、存儲保護單元MPU、閃存地址重載及斷點單元FPB、數據監測點與跟蹤DWT、儀表跟蹤宏單元ITM、嵌入跟蹤宏單元ETM、跟蹤端口接口單元TPIU、AHB訪問端口、串口線和JTAG調試口等。

2．Cortex M3的總線接口

最底部是I-code，D-code總線。中間4個事系統總線負責的區域，最上方有一部分是系統總線，剩下的是外部私有外設總線。

3．寄存器組說明

（1）低組寄存器，高組寄存器

（1）R0‐R7也被稱為低組寄存器。所有指令都能訪問它們。它們的字長全是32 位，復位后的初始值是不可預料的。
（2）R8‐R12也被稱為高組寄存器。這是因為只有很少的16位Thumb 指令能訪問它們，32位的指令則不受限制。它們也是32位字長，且復位后初始值是不可預料的。

（2）堆棧指針R13：

R13是堆棧指針,Cortex-M3處理器內核中共有兩種堆棧指針，一般調用堆棧時用的是當前正在使用的那個，如果需要轉換需要特定的代碼。
?主堆棧指針或寫作SP_main（有特權訪問內核或者異常服務時使用主堆棧指針）。這是默認的堆棧指針，它由OS內核、異常服務例程以及所有需要特權訪問的應用程序代碼來使用。
?進程堆棧指針（PSP）（常規應用程序的代碼），或寫作SP_process。用于常規的應用程序代碼（不處于異常服用例程中時）。

（3）鏈接寄存器R14

R14是鏈接寄存器（LR）。在一個匯編程序中，可以把它寫做LR或R14。LR用于在調用子程序時存儲返回地址，也用于異常返回。
程序計數寄存器R15

（4）程序計數寄存器R15

（5）特殊功能寄存器

Cortex‐M3 中的特殊功能寄存器包括：

① 程序狀態寄存器組（PSRs 或xPSR）
所有處理器模式下都可訪問當前程序狀態寄存器CPSR。在每種異常模式下都有一個程序狀態寄存器SPSR。
CPSR保存當前程序的狀態，當異常出現時，SPSR用于保存CPSR的狀態，以便異常返回后恢復異常發生時的工作狀態。

② 􀁺 中斷屏蔽寄存器組（PRIMASK, FAULTMASK,以及BASEPRI）

③ 􀁺 控制寄存器（CONTROL）
它們只能被專用的MSR 和MRS指令訪問，而且它們也沒有存儲器地址。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式系统（二）：ARM芯片及体系架构（上）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。