嵌入式系统讲稿(前言)1

1、计算机应用研究生课程ARM嵌入式体系结构与接口技术作者：刘洪涛刘洪涛出版社：人民邮电出版社电讯电讯GSM 终端控制终端控制数据通信数据通信 协议转换协议转换便携式计算机便携式计算机 掌上电脑掌上电脑自动控制系统自动控制系统 发动机管理单元发动机管理单元信息存贮系统信息存贮系统 存储卡存储卡图像处理图像处理 JOEG控制器控制器r13_und r14_und r14_irq r13_irq SPSR_und r14_abt r14_svc user modefiqmodesvcmodeabortmodeirqmodeundefi nedmodeusable in user modesystem

2、modes onlyr13_abt r13_svc r8_fiqr9_fiqr10_fiqr11_fiqSPSR_irq SPSR_abt SPSR_svc SPSR_fiqCPSRr14_fiqr13_fiqr12_fiqr0r1r2r3r4r5r6r7r8r9r10r11r12r13r14r15 (PC)ARM 处理器模式处理器模式 说明说明 备注备注 用户（用户（usr） 正常程序工作模式正常程序工作模式 不能直接切换到其它模式不能直接切换到其它模式 快速中断快速中断(fiq) 支持高速数据传输及支持高速数据传输及通道处理通道处理 FIR 异常响应时进入此模式异常响应时进入此模式 中断中

3、断(irq) 用于通用中断处理用于通用中断处理 IRQ 异常响应时进入此模式异常响应时进入此模式 管理管理(svc) 操作系统保护代码操作系统保护代码 系统复位和软件中断响应时进入此模式系统复位和软件中断响应时进入此模式 终止终止(abt) 用于支持虚拟内存和用于支持虚拟内存和/或存储器保护或存储器保护 在在 ARM7TDMI（-S）没有大用处）没有大用处 未定义未定义(und) 支持硬件协处理器的支持硬件协处理器的软件仿真软件仿真 未定义指令异常响应时进入此模式未定义指令异常响应时进入此模式 系统系统(sys) 用于支持操作系统的用于支持操作系统的特特权任务等权任务等 与用户模式类似，但具有

4、可以直接切换与用户模式类似，但具有可以直接切换到其它模式的特权到其它模式的特权 N Z C Vunusedmode3128 278 765 40I F Thalf-word4word1601234567891011byte0byte121314151617181920212223byte1byte2half-word14byte3byte6addressbit 31bit 0half-word12word8小端存储器组织小端存储器组织half-word6word1632107654111098byte3byte151413121918171623222120byte2byte1half-wor

5、d12byte0byte5address(b) Big-endian memoryorganizationbit 31bit 0half-word14word8大端存储器组织大端存储器组织m u l ti p l yd a ta o u tre g i s te ri n s tru c ti o nd e c o d e&c o n tro li n c re m e n te rre g i s te rb a n ka d d re s s re g i s te rb a rre ls h i fte rA 3 1 :0 D 3 1 :0 d a ta i n re g i s te

6、rA L Uc o n tro lPCP CALUbusAbusBbusre g i s te r保存处理器状态的寄存器堆（保存处理器状态的寄存器堆（register bank）桶式移位器桶式移位器ALU：完成指令集要求的算术或逻辑功能。：完成指令集要求的算术或逻辑功能。地址寄存器和增值器。地址寄存器和增值器。数据寄存器数据寄存器指令译码器和相关的控制逻辑。指令译码器和相关的控制逻辑。fetchdecodeexecutetim e1fetchdecodeexecutefetchdecodeexecute23instructionfetchADDdecodeexecutetime1fetchST

7、Rdecodecalc.addr.fetchADDdecodeexecute23dataxferfetchADDdecodeexecute45fetchADDdecodeexecuteinstructionclkinstprogfCPINTI - c a c h er o t / s g n e x+ 4b y t e r e p l.A L UI d e c o d er e g is t e r r e a dD - c a c h ef e t c hi n s t r u c t i o nd e c o d ee x e c u t eb u ff e r /d a t aw r i

8、 t e - b a c kf o r w a r d i n gp a t h si m me d i a t ef i e l d sn e x tp cr e gs h i f tl o a d / s t o rea d d r e s sL D R p cS U B S p cp o s t -in d e xp r e - i n d e xL D M/S T Mr e g is t e r w r it er 1 5p c + 8p c + 4+ 4mu xs h i ftmu lB , B LM O V p caddressregisterincrem entregisters

9、R dR nP CR masins.asinstructionm ultdataoutdataini.pipe(a) register - register operationsaddressregisterincrementregistersRdRnPCasins.asinstructionmultdataoutdataini.pipe7:0(b) r egister - immediate operationsaddressregisterincrementregistersRnPClsl#0=A /A+B/ A-Bmultdataoutdataini.pipe1 1:0(a) 1st c

10、ycle - compute addressaddressregisterincrementregistersRnRdshifter=A +B/ A -BmultPCbyte?dataini.pipe(b) 2nd cycle - store data & auto-indexaddressregisterincrementregistersPClsl#2=A+Bmultdataoutdataini.pipe23:0(a) 1st cycle - compute branch targetaddres s regis terinc rem entregis tersR 14P Cs hifte

11、r= Am ultdataoutdataini.pipe(b ) 2 n d cycle - sa ve retu rn a d d resshalf-word4word1601234567891011byte0byte121314151617181920212223byte1byte2half-word14byte3byte6half-word6word1632107654111098byte3byte151413121918171623222120byte2byte1half-word12byte0byte5addressaddress(a) Little-endian memory(b)

12、 Big-endian memoryorganizationorganizationbit 31bit 0bit 31bit 0half-word12half-word14word8word8图31所示为存储器组织。 cond3128270 cond1 0 1 L24-bit signed word offset3128 2725 24230condRm0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 03128276 5 4 301L1 1 1 11 0 1 H24-bit signed word offset3128272524 230(1) BX|BLX Rm(2) BLX labelcondRm0