ARM嵌入式的方法

arm目录[隐藏]ARM公司ARM的学习和开发都需要学习哪些软件ARM公司简介内核种类ARM授权方魔兵传奇里的ARM：经济术语ARM:ARM公司ARM的学习和开发都需要学习哪些软件ARM公司简介内核种类ARM授权方魔兵传奇里的ARM：经济术语ARM:arm芯片[编辑本段]ARM公司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、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。ARM即AdvancedRISCMachines的缩写,既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1985年4月26日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生，由美国加州SanJoseVLSI技术公司制造。20世纪80年代后期，ARM很快开发成Acorn的台式机产品，形成英国的计算机教育基础。1990年成立了AdvancedRISCMachinesLimited(后来简称为ARMLimited，ARM公司)。20世纪90年代，ARM32位嵌入式RISC(ReducedlnstructionSetComputer)处理器扩展到世界范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，它只出售芯片技术授权。[编辑本段]ARM的学习和开发都需要学习哪些软件总结起来最主要的有以下几个吧1ADS调试用确切的说是ADS+AXD。ADS里包含AXD。原来都用SDT后来ARM公司停止对SDT支持了，改支持ADS了，还是用ADS吧。有的人的程序发布的仍然是SDT版本的，但基本都可以找到相应ADS的，新人在这里不要发蒙。ADS是编译器，AXD是调试器。编译成AXF以后再在ARM的RAM里调试。2FLASHPGMFLASH烧写的软件。AXF在RAM里调试，掉电就没有了，方便程序修改。调试好的程序再下到FLASH里，上电直接运行。同类的软件还有很多，什么FLUTED了、FLSHP了都是，但FLASHPGM最好，要是有人还问FLASH不支持BIN格式文件的问题就要看我写的FLASHPGM使用了。3BANYANT调试代理（不知道名对不，起这么个难记的，我一般都叫它“半羊”因为知道它那几天刚吃了烤羊）调试代理就是用它帮你使用更简单的JTAG（便宜啊）来实现原本1K才卖的JTAG仿真器的大部分功能。JTAG调试原理看我另一篇笔记。简单的就可以把他理解为你自己做的JTAG的驱动就行了。调试代理还有很多种，什么H-JTAG了、ARM7了（不知道具体叫什么，就记得可执行文件叫ARM7.EXE）都是，BANYANT比较好。需要注意的是，每种调试代理安装方法虽然都简单但都不一样，需要看说明。而且AXD调试之前都要运行。省钱了，就别怕麻烦了。4ARM-ELF-TOOLS工具链里面是UCLINUX开发用的工具比如ARM-ELF-GCC只类的。工具链就是把很多工具打包在一起发布的方便你开发的东西。具体安装方法看我另一篇笔记。另外如果你开发LINUX就要用ARM-LINUX-TOOLS，不一样，不通用。5U-BOOT大名鼎鼎的BOOTLOADER生成工具，同类的好象还有VIVI（名字很暧昧~~）生成的BOOTLOADER烧到FLASH里，然后就可以用BOOTLOADER下载烧写其他了有了BOOTLOADER才能下UCLINUX。BOOTLOADER就像电脑上的BIOS。当然UCOS的不用这个，用什么我不知道：）最新版本是1.1.4具体使用方法看我另一篇笔记吧。6UCLINUX包UCLINUX的源码包，不用多说了吧？建议大家用现成的先体会一下，然后再自己编译，裁剪。因为单独UCLINUX的编辑技术上比较简单，但涉及的方面还是比较广的。7VMWARE老牌的虚拟机软件，在一个机器上虚拟出一个机器装LINUX（PC上用的），省得你来回开关机了。记得装VMWARE-TOOLS，安装方法在我另一篇笔记里。8sourceinsight代码编辑工具linux下使用kscope[编辑本段]ARM公司简介1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成  IOP321  600 BogoMips @600MHzIyonix  IOP33x      IOP34x1-2核，RAID加速器32K/32KL1,512KL2,MMU    PXA210/PXA250应用处理器，七级流水线  Zaurus SL-5600  PXA255 32KB/32KB,MMU400 BogoMips @400MHzGumstix，PalmTungsten E2  PXA26x  可达400MHzPalmTungstenT3  PXA27x  800MIPS@624MHzHTC Universal, Zaurus SL-C1000,3000,3100,3200, DellAxim x30,x50，和x51系列  PXA800(E)F      Monahans  1000MIPS@1.25GHz   PXA900   Blackberry8700,BlackberryPearl(8100)  IXC1100ControlPlaneProcessor     IXP2400/IXP2800      IXP2850      IXP2325/IXP2350      IXP42x   NSLU2  IXP460/IXP465    ARM11ARMv6ARM1136J(F)-SSIMD,JazelleDBX,(VFP)，八级流水线可变动，MMU??@532-665MHz(i.MX31SoC)NokiaN93，Zune，NokiaN800ARMv6T2ARM1156T2(F)-SSIMD,Thumb-2,(VFP)，九级流水线可变动，MPU  ARMv6KZARM1176JZ(F)-SSIMD,JazelleDBX,(VFP)可变动，MMU+TrustZone  ARMv6KARM11MPCore1-4核对称多处理器，SIMD,JazelleDBX,(VFP)可变动，MMU  CortexARMv7-ACortex-A8Applicationprofile,VFP,NEON,JazelleRCT,Thumb-2,13-stagepipeline可变动(L1+L2),MMU+TrustZoneupto2000（2.0DMIPS/MHz从600MHz到超过1GHz的速度）TexasInstruments OMAP3 ARMv7-RCortex-R4(F)Embeddedprofile,(FPU)可变动高速缓存，MMU可选配600DMIPSBroadcom isauser ARMv7-MCortex-M3Microcontrollerprofile无高速缓存，(MPU)120DMIPS@100MHzLuminaryMicro[3] 微控制器家族设计文件

设计文件讲求精简又快速的设计方式，整体电路化却又不采用微码，就像早期使用在Acorn微电脑的8位6502处理器。ARM架构包含了下述RISC特性：读取／储存架构不支援地址不对齐内存存取（ARMv6内核现已支援）正交指令集（任意存取指令可以任意的寻址方式存取数据Orthogonalinstructionset）大量的16×32-bit寄存器阵列（registerfile）固定的32bits操作码（opcode）长度，降低编码数量所产生的耗费，减轻解码和流水线化的负担。大多均为一个CPU周期执行。为了补强这种简单的设计方式，相较于同时期的处理器如Intel80286和Motorola68020，还多加了一些特殊设计：大部分指令可以条件式地执行，降低在分支时产生的负重，弥补分支预测器（branchpredictor）的不足。算数指令只会在要求时更改条件编码（conditioncode）32-bit筒型位移器（barrelshifter）可用来执行大部分的算数指令和寻址计算而不会损失效能强大的索引寻址模式（addressingmode）精简但快速的双优先级中断子系统，具有可切换的暂存器组有个附加在ARM设计中好玩的东西，就是使用一个4-bit 条件编码 在每个指令前头，表示每支指令的执行是否为有条件式的这大大的减低了在内存存取指令时用到的编码位，换句话说，它避免在对小型叙述如if做分支指令。有个标准的范例引用欧几里德的最大公因子算法：在C编程语言中，循环为：intgcd(inti,intj){while(i!=j)if(i>j)i-=j;elsej-=i;returni;}在ARM 汇编语言中，循环为：loopCMPRi,Rj;设定条件为"NE"(不等於)if(i!=j);"GT"(大於)if(i>j),;or"LT"(小於)if(i<j)SUBGTRi,Ri,Rj;若"GT"(大於),i=i-j;SUBLTRj,Rj,Ri;若"LT"(小於),j=j-i;BNEloop;若"NE"(不等於)，则继续回圈这避开了then和else子句之间的分支。另一项指令集的特色是，能将位移（shift）和回转（rotate）等功能并成"资料处理"型的指令（算数、逻辑、和暂存器之间的搬移），因此举例来说，一个C语言的叙述a+=(j<<2);在ARM之下，可简化成只需一个word和一个cycle即可完成的指令ADDRa,Ra,Rj,LSL#2这结果可让一般的ARM程式变得更加紧密，而不需经常使用内存存取，流水线也可以更有效地使用。即使在ARM以一般认定为慢速的速度下执行，与更复杂的CPU设计相比它仍能执行得不错。ARM处理器还有一些在其他RISC的架构所不常见到的特色，例如PC-相对寻址（的确在ARM上PC为16个暂存器的其中一个）以及前递加或后递加的寻址模式。另外一些注意事项是ARM处理器会随着时间，不断地增加它的指令集。某些早期的ARM处理器（比ARM7TDMI更早），譬如可能并未具备指令可以读取两Bytes的数量，因此，严格来讲，对这些处理器产生程式码时，就不可能处理如C语言物件中使用"volatileshort"的资料型态。ARM7和大多数较早的设计具备三阶段的流水线化（Pipeline）：提取指令、解码，并执行。较高效能的设计，如ARM9，则有五阶段的流水线化。提高效能的额外方式，包含一颗较快的加法器，和更广的分支预测逻辑线路。这个架构使用“协处理器”提供一种非侵入式的方法来延伸指令集，可透过软件下MCR、MRC、MRRC和MCRR等指令来对协处理器寻址。协处理器空间逻辑上通常分成16个协处理器，编号分别从0至15，而第15号协处理器（CP15）是保留用作某些常用的控制功能，像是使用高速缓存和记忆管理单元运算（若包含于处理器时）。在ARM架构的机器中，周边装置连接处理器的方式，通常透过将装置的实体暂存器对应到ARM的内存空间、协处理器空间，或是连接到另外依序接上处理器的装置（如总线）。协处理器的存取延迟较低，所以有些周边装置（例如 XScale 中断控制器）会设计成可透过不同方式存取（透过内存和协处理器）。Thumb

较新的ARM处理器有一种16-bit指令模式，叫做Thumb，也许跟每个条件式执行指令均耗用4位的情形有关。在Thumb模式下，较小的opcode有更少的功能性。例如，只有分支可以是条件式的，且许多opcode无法存取所有CPU的暂存器。然而，较短的opcode提供整体更佳的编码密度（注：意指程式码在内存中占的空间），即使有些运算需要更多的指令。特别在内存埠或总线宽度限制在32以下的情形时，更短的Thumbopcode能更有效地使用有限的内存带宽，因而提供比32位程式码更佳的效能。典型的嵌入式硬件仅具有较小的32-bitdatapath寻址范围以及其他更窄的16bits寻址（例如GameBoyAdvance）。在这种情形下，通常可行的方案是编译成Thumb程式码，并自行最佳化一些使用（非Thumb）32位指令集的CPU相关程式区，因而能将它们置入受限的32-bit总线宽度的内存中。首颗具备Thumb技术的处理器是ARM7TDMI。所有ARM9和后来的家族，包括 XScale 都纳入了Thumb技术。Jazelle

ARM还开发出一项技术，JazelleDBX (DirectBytecodeeXecution)，允许它们在某些架构的硬件上加速执行Javabytecode，就如其他执行模式般，当呼叫一些无法支援bytecodes的特殊软件时，能提供某些bytecodes的加速执行。它能在现存的ARM与Thumb模式之间互相执行。首颗具备Jazelle技术的处理器是ARM926EJ-S：Jazelle以一个英文字母'J'标示于CPU名称中。它用来让手机制造商能够加速执行JavaME的游戏和应用程式，也因此促使了这项技术不断地开发。Thumb-2

Thumb-2 技术首见于 ARM1156核心 ，并于2003年发表。Thumb-2扩充了受限的16-bitThumb指令集，以额外的32-bit指令让指令集的使用更广泛。因此Thumb-2的预期目标是要达到近乎Thumb的编码密度，但能表现出近乎ARM指令集在32-bit内存下的效能。Thumb-2至今也从ARM和Thumb指令集中派生出多种指令，包含位栏（bit-field）操作、分支建表（tablebranches），和条件执行等功能。ThumbExecutionEnvironment(ThumbEE)

ThumbEE，也就是所谓的Thumb-2EE，，业界称为JazelleRCT技术，于2005年发表，首见于 Cortex-A8 处理器。ThumbEE提供从Thumb-2而来的一些扩充性，在所处的执行环境（ExecutionEnvironment）下，使得指令集能特别适用于执行阶段（Runtime）的编码产生（例如即时编译）。Thumb-2EE是专为一些语言如 Limbo、Java、C#、Perl 和 Python，并能让 即时编译器 能够输出更小的编译码却不会影响到效能。ThumbEE所提供的新功能，包括在每次存取指令时自动检查是否有无效指标，以及一种可以执行阵列范围检查的指令，并能够分支到分类器（handlers），其包含一小部份经常呼叫的编码，通常用于高阶语言功能的实作，例如对一个新物件做内存配置。进阶SIMD(NEON)

进阶SIMD延伸集，业界称为NEON技术，它是一个结合64和128bit的 SIMD（SingleInstructionMultipleData单指令多重数据）指令集，其针对多媒体和讯号处理程式具备标准化加速的能力。NEON可以在10MHz的CPU上执行MP3音效解码，且可以执行13MHz频率以下的 GSM AMR(AdaptiveMulti-Rate)语音编码。NEON具有一组广泛的指令集、各自的寄存器阵列，以及独立执行的硬件。NEON支援8-,16-,32-和64-bit的整数及单精度浮点数据，并以SIMD 的方式运算，执行图形和游戏处理中关于语音／视讯的部分。SIMD在 向量超级处理机 中是个决定性的要素，它具备同时多项处理功能。在NEON技术中，SIMD最高可支援到同时16个运算。VFP

VFP 是在协同处理器针对ARM架构的衍生技术。它提供低成本的单精度和倍精度浮点运算能力，并完全相容于ANSI/IEEEStd754-1985二进制浮点算数标准。VFP提供大多数适用于浮点运算的应用，例如PDA、智慧手机、语音压缩与解压、3D图像以及数位音效、打印机、机上盒，和汽车应用等。VFP架构也支援 SIMD（单指令多重数据）平行化的短向量指令执行。这在图像和讯号处理等应用上，非常有助于降低编码大小并增加输出效率。在ARM-based处理器中，其他可见的浮点、或SIMD的协同处理器还包括了FPA,FPE, iwMMXt。他们提供类似VFP的功能但在opcode层面上来说并不具有相容性。安全性扩充(TrustZone)

TrustZone(TM)技术出现在ARMv6KZ以及较晚期的应用核心架构中。它提供了一种低成本的方案，针对系统单芯片（SoC）内加入专属的安全核心，由硬件建构的存取控制方式支援两颗虚拟的处理器。这个方式可使得应用程式核心能够在两个状态之间切换（通常改称为领域（worlds）以避免和其他功能领域的名称混淆），在此架构下可以避免资讯从较可信的核心领域泄漏至较不安全的领域。这种内核领域之间的切换通常是与处理器其他功能完全无关联性（orthogonal），因此各个领域可以各自独立运作但却仍能使用同一颗内核。内存和周边装置也可因此得知目前内核运作的领域为何，并能针对这个方式来提供对装置的机密和编码进行存取控制。典型的TrustZone技术应用是要能在一个缺乏安全性的环境下完整地执行操作系统，并在可信的环境下能有更少的安全性的编码。[编辑本段]ARM授权方ARM公司本身并不靠自有的设计来制造或出售CPU，而是将处理器架构授权给有兴趣的厂家。ARM提供了多样的授权条款，包括售价与散播性等项目。对于授权方来说，ARM提供了ARM内核的整合硬件叙述，包含完整的软件开发工具（编译器、debugger、SDK），以及针对内含ARMCPU硅芯片的销售权。对于无晶圆厂的授权方来说，其希望能将ARM内核整合到他们自行研发的芯片设计中，，通常就仅针对取得一份生产就绪的智财核心技术（IPCore）认证。对这些客户来说，ARM会释出所选的ARM核心的闸极电路图，连同抽象模拟模型和测试程式，以协助设计整合和验证。需求更多的客户，包括整合元件制造商（IDM）和晶圆厂家，就选择可合成的RTL（暂存器转移层级，如 Verilog）形式来取得处理器的智财权（IP）。藉著可整合的RTL，客户就有能力能进行架构上的最佳化与加强。这个方式能让设计者完成额外的设计目标（如高震荡频率、低能量耗损、指令集延伸等）而不会受限于无法更动的电路图。虽然ARM并不授予授权方再次出售ARM架构本身，但授权方可以任意地出售制品（如芯片元件、评估板、完整系统等）。商用晶圆厂是特殊例子，因为他们不仅授予能出售包含ARM内核的硅晶成品，对其它客户来讲，他们通常也保留重制ARM内核的权利。就像大多数IP出售方，ARM依照使用价值来决定IP的售价。在架构上而言，更低效能的ARM内核比更高效能的内核拥有较低的授权费。以硅芯片实作而言，一颗可整合的内核要比一颗硬件宏（黑箱）内核要来得贵