嵌入式硬件——ARM
一、ARM体系结构
程序编译的过程：
预处理（.c-.i）：宏替换，头文件展开，去掉注释，特殊符号的处理
编译（.i-.s）：C语言转换成汇编语言
汇编（.s-.o）：汇编转成成二进制文件
链接（.o-app）：关联各种符号信息，归并文件，将不可执行二进制文件转换成可执行二进制文件
1、最小系统：电源、时钟（晶振）、复位、内存、Flash、输入输出
ROM：只读存储，访问速率慢，掉电数据不丢失
RAM：随机存储，访问速率快，掉电数据丢失
flash：结合RAM和ROM的优点的存储
SRAM：静态随机存储
DRAM：动态随机存储
SSRAM：同步静态随机存储
SDRAM：同步动态随机存取存储器
DDRn：双倍速率同步动态随机存取存储器
PROM：可编程ROM
EPROM：可擦除PROM
EEPROM：电可擦除PROM
2、CPU：中央处理单元
CU：处理单元//
ALU：运算单元，实现基本的运算单元
R0-R12：通用寄存器，存储数据
PC：程序计数器，指向正在执行的下下条指令，上电默认做自加运算
LR：链接寄存器，保存函数的返回地址
SP：栈指针寄存器，指向栈顶
CPSR:当前程序状态寄存器，运算的结果为0、正、负等，运算中产生的进位、借位等；中断使能，工作状态、工作模式。
SPSR：保存程序状态寄存器，存放CPSR的备份
Cache: CPU和内存之间的缓存，访问速率远高于内存
MMU: 内存管理单元，做虚拟地址到物理地址的转换
3、处理器
有几个CPU就有几核
多核异构：同一个处理集成不同架构的CPU
SOC：片上系统（下图）
AHB：高速总线
APB：外设总线（低速）
RISC：精简指令集（使用20%的指令实现80%的功能）
CISC：复杂指令集（使用100%的指令实现100%的功能）
cortex-A：低功耗、消费类电子
cortex-R：实时性、军工、汽车
cortex-M：高性能、偏控制
DSP：数字信号处理器
FPGA：现场可编程门阵列
4、三大总线（外设）
地址总线：传输地址（单向）
数据总线：传输数据（双向）
控制总线：读写、忙
5、三级存储系统
6、处理器工作模式
特权模式权限比非特权模式高
FIQ>IRQ
7、程序状态寄存器CPRS SPRS
N：结果是否-，Z：结果是零0
8、异常处理
三级流水线：预处理、解码、执行
ARM汇编语言
二、汇编
1、ARM指令集
数据处理指令
Load/Store指令
跳转指令
程序状态寄存器处理指令：完成CPSR的管理
协处理器指令：完成CPU扩展功能的实现
异常产生指令
2、指令格式
3、数据处理指令
6、进位
7、条件if
练习：求和（if+loop）循环
8、函数（难点）
立即数：一个数（或按位取反）循环右移2^n位后中所有的1能放进低8位中，#代表立即数
ldr sp,=0x40001000：将一个地址加载到寄存器中
函数调用的规则：
前四个参数用r0-r3传递，剩余的参数用栈传递（保护现场，恢复现场）
返回值在r0中
preserve8area reset, code, readonlycode32entrystartldr sp, =0x40001000mov r0,#1mov r1,#2import c_addbl c_addnopb startexport asm_add
asm_addstmfd sp!, {r4-r12,lr}add r0,r0,r1ldmfd sp!, {r4-r12,pc}end
int asm_add(int x, int y);int c_add(int a, int b)
{int sum = asm_add(a, b);return sum;
}5、PSR传送指令
swi #5软中断指令
preserve8area reset, code, readonlycode32entryb startnopb deal_swinopnopnopnopnopdeal_swistmfd sp!, {r4-r12,lr}add r0,r0,r1ldmfd sp!, {r4-r12,pc} startldr sp, =0x40001000mrs r0,cpsr ;//程序状态寄存器（CPSR）的值读取到通用寄存器 r0bic r0,r0,#0x1f ;//清除 r0 的低5位（二进制 0b00011111），即 CPSR的模式位orr r0,r0,#0x10 ;//将 r0 的低5位设置为 0x10（二进制 0b10000），即切换到 用户模式msr cpsr_c,r0 ;//将修改后的 r0 值写回 CPSR的控制域（cpsr_c），完成模式切换ldr sp, =0x40000c00swi #5 ;//触发SWI中断（跳转到deal_swi）mov r0,#1mov r1,#2import c_addbl c_add ;//跳转到c_add函数处，并保存返回地址到lr寄存器nopb start ;//无条件跳转到start处export asm_add
asm_addstmfd sp!, {r4-r12,lr}add r0,r0,r1ldmfd sp!, {r4-r12,pc}end