嵌入式技术基础教学课件 作者 严雨 第二章基于ARM920T核微处理器.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （3）程序计数器R15 R15是ARM的程序计数器，又可记作PC，虽然该寄存器可做通用寄存器使用，但在一些ARM指令中对R15的应用是有限制的。 2.2.5 程序状态寄存器 ARM处理器中有一个程序状态寄存器是CPSR，也称当前程序状态寄存器，用于保存最近完成的算术逻辑运算的操作的信息、控制中断的使能和禁止、设置处理器的操作模式等。ARM处理器中还有五个备份程序状态寄存器，用于异常中断模式下的CPSR备份，如图2-10所示。 29 （1）状态标志位： N、Z、C、V是CPSR中的状态标志位，他们的内容随算术或是逻辑运算的执行结果而有所改变，可以用来作为一些指令是否运行的检测条件。在ARM状态下绝大多数的指令是条件运行的，在Thumb状态下，仅有分支指令是条件执行的。 30 （2）中断禁止位： I、F是ARM的中断禁止位，I是IRQ外部中断的中断禁止位，F是FIQ中断的中断禁止位。当这些位被置1时相应的中断被禁止。 （3）状态控制位： T是ARM的状态控制位，当T置1时ARM处理器工作在Thumb状态，当该位为0时处理器工作在ARM状态。 31 （4）模式控制位： M0到M4是ARM的模式控制位，通过对模式控制为进行编程，处理器可以在7种不同的模式下进行切换，表2-2列除了模式控制位的值于对应处理器模式。 模式控制位数值 对应的模式 10000 用户模式 10001 FIQ模式 10010 IRQ模式 10011 管理模式 10111 数据访问中止模式 11011 未定义指令终止模式 11111 系统模式 32 2.2.6 异常（Exceptions） 程序的正常执行过程被中断，称为产生异常。 当一个异常发生时处理器首先将进行现场保存，然后在到异常的入口处执行异常处理程序。 异常退出时处理器将恢复中断发生时的现场。 ARM处理器的异常根据种类的不同，其入口也不同，在程序中以中断向量表来表示，按顺序存放在0开始处。表2-3 给出了ARM异常的名称和入口地址。 33 异常中断名称 处理器模式 异常地址 复位 管理模式 0x0000 0000 未定义指令异常 未定义指令终止模式 0x0000 0004 软中断 管理模式 0x0000 0008 指令预取异常 数据访问中止模式 0x0000 数据访问异常 数据访问中止模式 0x0000 0010 —— —— 0x0000 0014 外部中断请求 IRQ模式 0x0000 0018 快速中断请求 FIQ模式 0x0000 34 2.2.7 ARM 微处理器的指令集 ARM微处理器采用RISC精简指令集的体系结构，在指令中大量使用寄存器寻址，通过对寄存器进行操作执行数据处理命令，在ARM系列的指令集中，只有加载和存储指令可以访问存储器，采用这种架构提高了指令的执行效率。 ARM 指令集体系结构不断改进，对基本 RISC 体系结构进行了增强，使ARM 处理器可以实现较高性能、较小代码大小、较低功耗和较小硅面积的良好平衡。其系列微处理器的指令集可分为ARM指令集、Thumb指令集和Thumb-2指令集。 35 ARM指令集是32为的处理器指令集，其执行效率高，但代码密度低；Thumb指令集是16位的处理器指令集，它的代码密度高，但执行效率低；Thumb-2指令集是Thumb指令的扩展，是16位和32位指令共存的指令集，使其代码密度和性能均得到了提高，在必威体育精装版的Cortex内核的架构中采用了该指令集。 ARM指令集 32位的ARM指令集被应用在 ARMv4T、ARMv5TEJ 和 ARMv6 体系结构中。在这些体系结构中，该指令集多用于高性能的应用领域，或用于处理硬件异常，中断或执行处理器启动操作。 36 ARM 指令的长度为32 位是4字节边界对齐的。ARM 指令支持条件编译，根据状态标志位的标记判断是执行该条指令，还是NOP正常执行下一条指令。表2-4给出了条件代码及其具体含义。 条件代码 含义 N 否定条件代码，如果结果为否定的，则设置为 1 ?Z 零条件代码，如果指令的结果为 0，则设置为 1 C 进位条件代码，如果指令生成进位条件，则设置为 1 V 溢出条件代码，如果指令生成溢出条件，则设置为 1 37 Thumb指令集 Thumb指令集是对32位ARM体系结构的扩展，是ARM指令集的子集，在程序中可以同时使用16位的Thumb指令和32位的ARM指令。通过将指令代码压缩至16位的位宽，Thumb指令集可以向设计人员提供更高的代码密度，减小了对系统内存大小的需求，降低了系统成本。 3