ARM嵌入微处理器linux.ppt

主讲教师: 陈良银 cly6@163.com 本课程内容 本课程主要讲三个方面的内容: 第一部分：嵌入式基本概念，ARM体系结构及软硬件平台。 第二部分：Linux操作系统，移植及嵌入式应用程序开发。 第三部分：WinCE操作系统，移植及嵌入式应用程序开发。 先修课程： 模拟电子技术。 数字电子技术。 计算机基础。 微机原理与接口技术。 单片机原理与应用。 操作系统。 语言类C/C++等。 教材与教学参考书 《ARMLinux嵌入式系统教程》，马忠梅等，北航出版社，2004。 《嵌入式Linux系统设计与应用》，王学龙. 清华大学出版社，2001年。 Programming Microsoft Windows CE 。 操作系统 原理、技术与编程 蒋静 徐志伟 机械工业出版社? 操作系统实验指导 徐虹 何嘉 清华大学出版社 操作系统课程设计 罗宇 褚瑞 机械工业出版社 3.1 ARM微处理器系列 ARM微处理器特点： 小体积、低功耗、低成本而高性能； 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好兼容8位/16位器件； 使用大量的寄存器，使执行速度加快； 大多数数据操作都在寄存器中完成； 寻址方式灵活简单，执行效率高； 指令长度固定。 ARM体系结构及发展 简单地说，可以用ARM体系所支持的指令集作为划分ARM不同版本的依据。 1.V3结构 V3结构较之以前的指令集，功能上主要有以下增强： 32位地址；T：支持Thumb状态，16位指令；M：支持长乘法操作，这一性质已经变成V4结构的标准配置。 2.V4结构 V4结构较之以前的指令集，功能上主要有以下增强： 支持半字存储操作；D：支持调试（Debug）；I：支持嵌入的ICE（In Circuit Emulation）。 3.V5结构 V5结构较之以前的指令集，功能上主要有以下增强： 提升了ARM和Thumb指令的交互工作能力；E：支持DSP指令；J：支持Java指令。 4.V6结构 V6结构相对于以前的结构，它主要增加了对媒体指令的支持。 ARM体系结构中有四种特殊指令集：Thumb指令（T），DSP指令（E），Java指令（J），Media指令，V6体系结构包含全部四种特殊指令集。为满足向后兼容，ARMv6也包括了ARMv5的存储器管理和例外处理。这将使众多的第三方发展商能够利用现有的成果，支持软件和设计的复用。 ARM微处理器系列 ARM7系列 ARM9系列和ARM9E系列 ARM10系列和ARM10E系列 SecurCore系列 Intel的Xscale和StrongARM ARM7系列有如下特点： 具有嵌入式ICE－RT（实时在线仿真）逻辑，调试开发方便； 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品； 能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构； 代码密度高，并兼容16位的Thumb指令集； 对操作系统的支持广泛，如Windows CE、Linux、Palm OS等； 指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用户的产品升级换代； 主频最高可达130M，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。 ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端ARM处理器核。 TDMIESJ的基本含义分别为： T：支持16位压缩指令集Thumb； D：支持片上Debug； M：内嵌硬件乘法器（Multiplier）； I：嵌入式ICE，支持片上断点和调试点； E：支持DSP指令； S：表示安全的ARM产品； J：支持Java。 2．ARM9系列 3．ARM9E系列 4．ARM10E系列 5．SecurCore系列 6．StrongARM系列 7．Xscale系列 3.2 ARM微处理器体系结构 ARM微处理器可工作在两种工作状态，并在两种状态之间转换。这两种工作状态是： ARM状态。此时处理器执行32位、字对齐的ARM指令。 Thumb状态。此时处理器执行16位、半字对齐的Thumb指令。 BX指令可用于状态切换。 ARM微处理器的存储格式 ARM微处理器的指令流水线 ARM微处理器的处理器模式 模式用途用户模式（usr）：用于正常执行程序。 快速中断模式（fiq）:用于高速数据传输或通道处理。 外部中断模式（irq）:用于通用的中断处理。 管理模式(svc)：操作系统使用的一种保护模式，系统复位后的默认模式。 中止模式(abt)：用于指令预取中止时或数据访问中止时的模式; 未定义指令模式(und)：当执行没有定义的指令（即处理器不能识别的指令）时进入该模式。