ARM入门基础.

1、献给ARM初学者ARM简介与编程1.ARM简介（摘录）ARM（AdvancedRISCMachines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、

2、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器2. 产品介绍ARM提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行（理论上如此）。典型的产品如下。 CPU内核-ARM7:小型、快速、低能耗、集成式RISC内核，用于移动通信。ARM7TDMI（Thumb）:这是公司授权用户最多的一项产品，将ARM7指令集同Thumb扩展组合在一起，以减少内存容量和系统成本。同时，它还利用嵌入式ICE调试技术来简化系统设计，并用一

3、个DSP增强扩展来改进性能。该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器。-ARM9TDMI:采用5阶段管道化ARM9内核，同时配备Thumb扩展、调试和Harvard总线。在生产工艺相同的情况下，性能可达ARM7TDMI的两倍之多。常用于连网和顶置盒。 体系扩展Thumb:以16位系统的成本，提供32位RISC性能，特别注意的是它所需的内存容量非常小 嵌入式ICE调试由于集成了类似于ICE的CPU内核调试技术，所以原型设计和系统芯片的调试得到了极大的简化。 微处理器-ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低价、低能耗、封装式常规系统微型处理器，配有

4、高速缓存（Cache）、内存管理、写缓冲和JTAG。广泛应用于手持式计算、数据通信和消费类多媒体。ARM940T、920T系列:低价、低能耗、高性能系统微处理器，配有Cache、内存管理和写缓冲。应用于高级引擎管理、保安系统、顶置盒、便携计算机和高档打印机。StrongARM:性能很高、同时满足常规应用需要的一种微处理器技术，与DEC联合研制，后来授权给InteloSA110处理器、SA1100PDA系统芯片和SA1500多媒体处理器芯片均采用了这一技术。-ARM7500和ARM7500FE:高度集成的单芯片RISC计算机，基于一个缓存式ARM732位内核，拥有内存和I/O控制器、3个DMA通

5、道、片上视频控制器和调色板以及立体声端口；ARM7500FE则增加了一个浮点运算单元以及对EDODRAM的支持。特别适合电视顶置盒和网络计算机（NC）。WindowsCE的PocketPC只支持ARMWindowsCE可支持多种嵌入式处理器，但基于WindowsCE的PocketPC则只支持ARM一种。微软在对SH3、MIPS、ARM等嵌入式处理器做了评估后认为，ARM是一种性价比较好的选择。由于目前ARM在手持设备市场占有90%以上的份额，只支持ARM，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。由于ARM开放其处理器授权，因此，用户在市场上可以在多家整机厂商中进行选择，从而保

6、证了这一市场的竞争性。2.ARM芯片CL-PS7111主要特点电平2.7v/3.3v.相对应CPU工作频率13MHz/18MHz.13MHz位节电模式，性能相当于33MHzInter486PCARM710A内核ARM7CPU8K4向缓存(cache)MMU带有64入口TLB(TransitionLook-asideBuffer)DRAM控制器支持16位和32位DRAMROM/SRAM/FlashMemory控制可译码4,5或6个独立的256M存储空间段每个存储段支持8位，16位和32位操作，并支持分页模式可编程ROM/SRAM/FlashMemory支持两个低功耗CL-PS6700PC卡(PC

7、MCIA)控制器2K片内SRAM用于程序快速执行片内BootROM(128Byte)两个同步串行接口支持SPI,或Microwire2兼容音频解码器(AudioCodec)27位通用接口GPIO(general-purposeI/Oport)3个8位和1个3位GPIOport支持键盘阵列扫描(Scanningkeyboardmatrix)两个异步串口UARTs支持高达115.2K波特率内有两个接收发送(TX,RX)16BytesFIFOs缓冲支持MODEM控制信号DC-to-DC转换器接口提供两个96KHz时钟输出，通过编程dutyratio(l/16-15/16)操作LCD控制器直接信号扫描

8、板接口，单色LCD面板的大小可编程从16到1024个像素，16个像素为一个单位视频帧大小可编程到128Kbyte每个像素点的位数可编程1，2，4位计时器和实时时钟两个16位计时器(Timercounter)和一个32位实时时钟(RTC)3. 调试工具及调试方法ARMProjectManager(APM)includeARMDebugger:这个工具由ARM提供主要是开发程序，编程调试ARM芯片，有相当不错的开发环境和远端调试功能，支持汇编和C.它带有一个ARM自己的嵌入式操作系统ARMAngel，用户可以在它的上面开发自己的嵌入式软件，不过这个操作系统不是实时多任务的.通过计算机串口与处理器U

9、ART相连，设置计算机的超级终端(HyperTerminal)，通过超级终端察看硬件情况(寄存器设置，数据等)和程序运行情况，当然程序重要加入向UART送出数据的指令，用Beep报警也是经常用的.这种调试方法是用于底层调试硬件，找出硬件存在的问题.VxWorks在Shell不能正常运行前，也是采取这种方法来调试程序，不过一般不是硬件问题，而是BSP中存在的问题，需要根据硬件，修改BSP.需要说明的是：上述方法是在没有硬件仿真器的情况下采用的，仿真器是底层调试硬件程序最好，最简便直观的办法。4. ARM7编程要点及示例ARM编程可参考程序示例ARM_BootFlashROM驱动VxWorksim

10、age装入ARM的过程:ARM7有两种运行模式，Boot模式和Normal模式，Boot模式主要是把程序装入(download或load)FlashROM中用的，Normal模式是一般运行程序用的.ARM7Boot模式时，Flash的地址是0x70000000片选型号是CS0(Normal模式下,Flash地址为0x00000000)ARM7内部有128byte的BootROM和2K的SRAM，当需要DownloadVxWorksimage时,ARM启动采用Boot方式启动运行存在128byteBootROM中的程序初始化ARM内部的COM口，从COM口接受数据到2K的SRAM，这2K程序是用

11、来真正LoadVxWorks的，2K程序Load完毕后系统自动跳转到这2K程序执行，它的作用是再次初始化内部的COM口,通过COM口接受VxWorks到DRAM，然后由DRAM写入FLASH。在主板2KSRAM运行的BootLoad程序执行过程，可参看程序示例中ARMBootLoad程序写入完毕后，切换到Normal模式重新启动系统，系统自动跳到FLASH0X00000000开始运行VXWORKS。用PC机上的COM1与ARM内部的UART1(COM)通信来DownloadVxWorks。主要管脚定义32条数据线:D0D3128条地址线:A0A27littleendian定义,相对应数据排列0

12、123456276条片选信号脚:CS0CS5,其实作用相当于地址线A28A314个8位的PORT口：PORTA,PORTB,PORTD主要用于外围芯片信号的控制.PORTE有双作用.例如PORTA控制键盘的行信号,PORTB用于RS232,PORTD用于控制MODEM,FPGA.外部中断信号EINT,EXTFIQ.编程时要根据主板原理图和硬件手册进行.看硬件图纸，该芯片和CPU的那些管脚连结.特别是PORT口和片选线.查CPU手册,得到PORT口和该片选的硬件地址.编程：用PORT口直接对芯片操作，如开，关,RESET等，用片选地址和芯片内地址结合对该外围芯片操作.Exceptionvecto

13、rs,中断向量表及中断分配Vector地址ExceptionExceptionModePriority(1=High)0x0ResetSvc10x4UndefinedInstructionUndef60x8SoftwareInterruptSvc60xCPrefetchAbortAbort50x10DataAbortAbort20x14ReservedNotapplicableNotapplicable0x18Interrupt(IRQ)irq40x1CFastInterrupt(FIQ)Fiq3这个向量表必须要放置在系统地址0x00000000(般是逻辑地址，即经过MMU映射后的地址)处.一

14、般是在这些地址上放跳转指令BL,跳到相应的地址空间执行相应的程序.如系统执行从0x00000000Reset开始，Reset跳转到某一地址开始运行操作系统.程序示例，中断向量表(ARMasm):_VectorStart;StartofARMprocessorvectorsLDRpc，ResetV;00-ResetLDRpc，UndefV;04-UndefinedinstructionsLDRpc，SWIV;08-SWIinstructionsLDRpc，PAbortV;0C-InstructionfetchabortsLDRpc，DAbortV;10-DataaccessabortsLDRpc

15、，UnusedV;14-Reserved(wasaddressexception)LDRpc，IRQV;18-IRQinterruptsLDRpc，FIQV;1C-FIQinterrupts中断号分配(FIQ，IRQ)中断类型中断号Name说明FIQ0外部中断EXTFIQ管脚NEXTFIQIRQ5外部中断EINT1管脚NEINT1IRQ6外部中断EINT2管脚NEINT2IRQ7外部中断EINT3管脚NEINT3IRQ12内部中断UTXINT1UART1TXFIFO为空中断号也是寄存器INTMR和INTSR的位,所以在ARM中中断的编程要点是看硬件图纸，该外设和CPU的那一个管脚连结.查CPU

16、手册，得到中断号及INTMR,INTSR的地址.编程注：如果不是写底层driver,只是在系统上层编程(如VxWorks,Linux)知道中断号即可.程序示例(VxWorks):/登记中断号5,和相应的中断例程ComISR.intConnect(VOIDFUNCPTR*)5,ComISR,0);/使能这中断intEnable(VOIDFUNCPTR*)5);ARMInterrupts:ARMprocessorsimplementfastandnormallevelofinterrupt,signalledexternally,synchroniseinterruptsbeforeanexcep

17、tionisraised.Afastinterruptrequst(FIQ)willdesablesubsequentnormalandfastinterruptbysettingtheIandFbitinCPSR,andanormalinterruprequest(IRQ)willdisablesubsequentnormalinterruptbysettingIbitinCPSR.计时器中断编程过程ARM7一般内部有两个16位计时器(Timercounter)和一个32位实时时钟(RTC)，计时器中断属于IRQ中断,这里以计时器1为例叙述一下中断的编程过程设置interrupmaskINT

18、MR1寄存器0x80000240第8位TC1OI计时器1为使能.在0x800000300计时器1的数据寄存器TC1D写入指定数据，这样数据开始从这个给定的数开始递减计数，计数递减至0后，会产生一个溢出underflowIRQ中断请求，中断状态寄存器INTSR10x80000240第8位TC1OI置位.系统会跳到中断向量表地址0x00000018处,执行相应的中断程序,中断程序通过判断中断的类型（判断中断状态寄存器的位）,来执行相应的中断服务程序ISR.中断状态寄存器标志位复位,计时器开始重新开始计时.存储空间管理单元（MMU）物理地址映射重点在于片选地址CS的选取,另外MMU映射需要参考这个物

19、理地址ARM7物理地址映射表地址内容大小备注0xF000.0000Unused256Mbytes0xE000.0000Unused256Mbytes0xD000.0000DRAMBank1256Mbytes0xC000.0000DRAMBank0256Mbytes外接DRAM0x8000.2000Unused-1Gbytes0x8000.0000内部寄存器地址8Kbytes主要的I/O和控制0x7000.0000BootROM128bytes片内,封有Boot程序0x6000.0000On-chipSRAM2Kbytes片内,存放Load程序0x5000.0000PCMCIA-1(NCS5)4*64Mbytes0x4000.0000PCMCIA-0(NCS4)4*64Mbytes0x3000.0000外部扩展(NCS3)256Mbytes0x2000.0000外部扩展(NCS2)256Mbytes0x1000.0000ROMBank1(NCS1)256Mbytes0x0000.0000ROMBank0(NCS0)256Mbytes外接FlashROMMMU虚拟（逻辑）地址和物理地址的映射实例Vxworks支持的ARM架构的处理器，一般是RAM的起始位置为0