嵌入式系统技术教程 教学课件 作者 张石 第二章ARM微处理器的编程模型.pptVIP

ARM 应用系统设计第二章 ARM微处理器的编程模型（体系结构） 佘黎煌 东北大学信息科学与工程学院 电子信息工程研究所 ARM微处理器的编程模型 ARM微处理器的数据类型 ARM微处理器的工作状态 ARM体系结构的存储器格式 ARM微处理器的处理器模式 ARM体系结构的寄存器组织 ARM微处理器的异常状态 2.1 数据类型 字节（Byte）：在ARM体系结构和8位/16位处理器体系结构中，字节的长度均为8位。 字（Word）：在ARM体系结构中，字的长度为32位，而在8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16位。 （注：字必须与4字节的边界对准。） 半字（Half-Word）：在ARM体系结构中，半字的长度为16位，与8位/16位处理器体系结构中字的长度一致。（注：半字必须与2字节的边界对准。） ARM微处理器的编程模型 ARM微处理器的数据类型 ARM微处理器的工作状态 ARM体系结构的存储器格式 ARM微处理器的处理器模式 ARM体系结构的寄存器组织 ARM微处理器的异常状态 ARM的体系结构 ARM微处理器的工作状态 窄带系统 当系统具有32位的数据总线宽度时,ARM比THUMB有更好的性能表现 当系统的数据总线宽度小于32位时,THUMB比ARM性能更好(比如16的存储器,1条ARM指令需要两个存储器访问周期) 代码尺寸 同样一段C代码,用THUMB指令编译的结果,其长度只占ARM编译结果的65%左右. 2.2 ARM微处理器的工作状态 ARM微处理器的工作状态 THUMB指令集在功能上只是ARM指令集的一个子集,某些功能只能在ARM状态下执行,如CPSR和协处理器的访问. 进行异常响应时,处理器会自动进入ARM状态. 即使是一个单纯的THUMB应用系统,必须加一个汇编的交互头程序,因为系统总是自动从ARM开始启动. 处理器状态切换 2.2 ARM微处理器的工作状态 处理器状态切换 处理器状态切换 CODE32 ;ARM状态下的代码 LDR R0, =Into_Thumb+1 ;产生跳转地址并且设置最低位 BX R0 ;Branch Exchange 进入Thumb状态 … CODE16 ;Thumb状态下的子函数 Into_Thumb … LDR R3, =Back_to_ARM ;产生字对齐的跳转地址，最低位被清除 BX R3 ;Branch Exchange 返回到ARM状态? CODE32 ;ARM状态下的子函数 Bach_to_ARM ARM微处理器的编程模型 ARM微处理器的数据类型 ARM微处理器的工作状态 ARM体系结构的存储器格式 ARM微处理器的处理器模式 ARM体系结构的寄存器组织 ARM微处理器的异常状态 2.3 ARM体系结构的存储器格式 2.3 ARM体系结构的存储器格式 (0H)=0123H (4H)=4567H (8H)=89ABH 2.3 ARM体系结构的存储器格式 ARM微处理器的编程模型 ARM微处理器的数据类型 ARM微处理器的工作状态 ARM体系结构的存储器格式 ARM微处理器的处理器模式 ARM体系结构的寄存器组织 ARM微处理器的异常状态 简介 处理器模式 特权模式 异常模式 用户和系统模式 ARM微处理器的处理器模式（2） ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变（特权模式），也可以通过外部中断或异常处理改变。 大多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在用户模式下时，某些被保护的系统资源是不能被访问的。也不能改变模式。除非异常发生。 特权模式可以自由地访问系统资源和改变模式。 ARM微处理器的编程模型 ARM微处理器的数据类型 ARM微处理器的工作状态 ARM体系结构的存储器格式 ARM微处理器的处理器模式 ARM体系结构的寄存器组织 ARM微处理器的异常状态 简介 R14寄存器与子程序调用 R14寄存器与异常发生 R14寄存器注意要点 R14寄存器注意要点 R14寄存器注意要点 读R15的限制 写R15的限制 写R15的限制 Thumb状态寄存器 ARM状态和Thumb状态之间寄存器的关系 在Thumb状态中访问高寄存器 程序状态寄存器—CPSR(1)+SPSR(5) ARM微处理器的指令集概述 ARM状态下的寄存器组织（15） ARM微处理器的编程模型 ARM微处理器的数据类型 ARM微处理器的工作状态 ARM体系结构的存储器格式 ARM微处理器的处理器模式 ARM体系结构的寄存器组织 ARM微处理器的异常状态 ARM体系程序