初学arm知识总结.ppt

嵌入式技术基础,扬州职业大学 计算机应用教研室,ARM处理器体系结构简要总结,RISC处理器种类比较多，指令长度固定，执行周期固定, 微控制器子类又很多，目前很多较小的嵌入式控制场合都用得是微控制器，比如sim卡，一卡通，电子表等。mips是mips公司研究出的一套体系结构，目前龙芯，聚芯都是基于mips。Alpha是惠普在与康柏电脑公司合并之后拥有Alpha芯片的，在2003年1月推出一款新的Alpha处理器。18月后Alpha芯片正式“退休”。powerpc是ibm，hp等公司合力出的一套，挺复杂，结构严谨，但推广不好，sparc只在sun得到大力支持。arm是目前应用最广泛的一套指令系统，支持多任务，只要是超出单片机能力、x86又太浪费的场合大部分都用arm。90%的智能手机都是arm处理器。,ARM处理器体系结构简要总结,X86处理器工作模式： 实模式 保护模式 虚拟8086模式 arm处理器7工作模式： 用户模式、管理模式、未定义模式、中止模式、 特权模式、irq模式，fiq模式。,ARM处理器体系结构简要总结,用户模式和管理模式： 共用r0-r14通用寄存器，pc寄存器，共用一个cpsr。 未定义模式、中止模式、特权模式、irq模式： 共享用户模式和管理模式的r0-r12，各自专用的r13-r14, pc寄存器，各自专用的cpsr和spsr。 fiq模式: 共享用户模式和管理模式的r0-r7,专用的r8-r14，pc寄存器，专用的cpsr和spsr。 注意pc寄存器是所有模式共享一个。,ARM体系的各种异常的分析,1.复位异常 （1）当内核的nRESET信号被拉低时，ARM处理器放弃正在执行的指令，当nRESET信号再次变高时，ARM处理器进行复位操作； （2）系统复位后，进入管理模式对系统进行初始化，复位后，只有PC（0x00000000）和CPSR（nzcvqIFt_SVC）的值是固定的，另外寄存器的值是随机的。,ARM体系的各种异常的分析,2.IRQ异常 （1）当CPSR中的相应的中断屏蔽被清除时，内核的nIRQ信号被拉低时可产生IRQ异常； （2）由于ARM处理器的三级流水线结构，当异常发生时，PC的值等于当前执行指令的地址+8（即正确的中断返回地址+4），因此R14保存的值是 中断返回地址+4 ，所以当异常要返回时须执行以下指令： SUBS PC，R14_irq,#4 ；PC=R14 - 4 注意：在SUB指令尾部有个S，并且PC是目标寄存器，所以程序返回时CPSR将自动从SPSR寄存器中恢复； （3）将用户模式下的CPSR保存到SPSR_irq中； （4）设置PC为IRQ异常处理程序的中断入口向量地址，在IRQ模式下该向量地址为0x00000018。,ARM体系的各种异常的分析,3.FIR异常 （1）当CPSR中的相应F位被清零时，内核的nFIR信号被拉低时可产生FIR异常，FIQ异常是优先级最高的中断 （2）FIQ异常的进入和退出与IRQ异常类似； （3）快速中断模式有8个专用的寄存器，可用来满足寄存器保护的需要，因此从其他模式进入FIQ模式时这些寄存器不用压栈了，提高程序运行的速度，且在中断入口地址的安排上，FIQ处于所有异常入口的最后，这是为了让用户可以从FIQ异常入口处（0x1c）就开始安排中断服务程序，而不需要再次跳转。,ARM体系的各种异常的分析,4.未定义指令异常 （1）当ARM在对一条未定义指令进行译码时，发现这是一条自己和系统内任何协处理器都无法执行的指令时，就会发生未定义指令异常； （2）由于是在对未定义指令译码时发生异常，所以PC的值等于未定义指令的地址+4（即刚好为中断返回地址），因此R14保存的值是 中断返回地址 ，所以当异常要返回时可执行以下指令： MOVS PC，R14_und,ARM体系的各种异常的分析,5.中止异常 中止表示当前存储器的访问不能完成，是由外部的ABOUT输入信号引起的异常，分为两类： （1） 预取指中止：由程序存储器引起的中止异常； （2） 数据中止：由数据存储器引起的中止异常；,ARM体系的各种异常的分析,5.中止异常 数据存储器引起的中止异常； 预取指中止异常 当程序发生预取指中止时，ARM内核将预取的指令标记为无效，但在指令到达流水线的执行阶段时才进入异常，因此当前PC的值为当前执行指令的地址+8（即正确的中断返回地址+4），因此R14保存的值是 中断返回地址+4 ，所以当修复了产生中止的原因后，不管在什么操作状态，处理器都会执行以下指令 SUBS PC，R14_abt,#4 ；PC=R14 - 4,ARM体系的各种异常的分析,5.中止异常 数据中止异常 当发生数据中止异常时，异常会在“导致异常的指令”执行后的下一条指令时才发生，因此当前PC的值为“导致异常的指令”执行后的下一条指令的地址+8（即正确的中断返回地址+8），因此R14保存的值是 中断返回地址+8，所以当修复了产生中止的原因后，不管在什么操作状态，处理器都会执行以下指令： SUBS PC，R14_abt,#8 ；PC=R14 - 8 注意：LPC2000系列ARM是基于ARM7TDMI内核的，不具有MMU,所以不应该发生中止异常，初学者时常会发生中止异常，大多数是因为编写的程序的问题。,ARM体系的各种异常的分析,6.SWI软件中断异常 （1）所有的任务都是运行在用户模式下的，因此任务只能读CPSR而不能写SPSR。任务切换到特权模式下唯一的途径就是使用一个SWI指令调用，SWI指令强迫处理器从用户模式切换到SVC管理模式，并且IRQ自动关闭，所以软件中断方式常被用于系统调用。 （2）系统调用的具体过程还是看有关uc/os-II等操作系统书，那里比较详细。 （3）SWI处理程序通过执行下面的指令返回： MOVS PC，R14_svc,2010S3C6410的疯狂,主频的极限在哪里？,2008年下半年，三星公司推出S3C6410X芯片，大部分的生产厂家都用的ARM1176JZF-S内核，到现在为止很多都推出了S3C6410芯片的开发板。前面的在完善和创新、后面的加紧脚步在追赶，市场一片火热！ 从2009年来看，S3C6410慢慢的走出来。相对ARM9而言，在视频编解码、处理速度、2D/3D的加速等方面有很大的提升。在价值的提升同时，成本也在提升，那么价格同样会比ARM9高出不少。 技术方面，随着各方面的成熟，功能的完善和提高。主频上目前已经有突破1GHZ达到1066MHZ，处理速度方面有很大提升。以及实现多操作系统，方便在各个平台上开发和应用。总之，厂家各自发展方向不一样，但是都有同样的目的，那就是推进6410的普及程度和技术的发展。,嵌入式平板电脑mips方案和X86方案的比较,目前在市场上的平板电脑领域，嵌入式的方案已经越来越多的被应用，取代了传统的X86方案。在这里我们拿嵌入式的MIPS方案和X865方案给大家做下比较分析： 1.高性能、低功耗：整个主板功耗不到1W，仅相当于X86平台的1/30到1/200。MIPS架构的Risc CPU运行效能远超X86。作为一个例子，本平板电脑可在轻松播放高清晰度视频的同时，完成复杂联网下载等计算。,嵌入式平板电脑mips方案和X86方案的比较,2.抗震防冲击：CPU和各种功能电路全部固态设计在一个超小的主板上，采用轻质化元件、全固态安装，没有任何运动部件，没有硬盘等易损部件，彻底避免了X86主板上由于沉重的散热器、脆弱的风扇、硬盘等造成的抗震性能低下问题。 3.散热问题：与X86相比，因为MIPS整体功耗低，基本上不用安装散热片，以及其他的散热装置，而X86反之。,嵌入式平板电脑mips方案和X86方案的比较,4.对病毒免疫：由于本机采用MIPS类型CPU，主板为专用设计，操作系统为嵌入式Linux或Wince，由于和X86架构不同通常的PC机病毒不能在此运行，因此对病毒天然免疫，且本产品操作系统软件直接固化在硬件中，在硬件上保证了不会被破坏。X86的操作系统选用一般PC系统，更容易遭受到病毒的攻击和破坏。 5.成本优势：本产品采用最新的技术进行设计，从而达到了高性能的同时实现低成本的目标，相比传统的工控机、X86一体机等，成本更有优势。,嵌入式平板电脑mips方案和X86方案的比较,6、X86方案一般采用退出商业领域的PC机器来应用于不太复杂的工业应用，机器的寿命会受到一定程度的影响。而MISP方案则是专门为工业控制实际应用量身定做的，更加专业实用。 7、从产品体积来看，X86方案是主机和显示屏分开，体积比较大，而嵌入式MIPS方案则以更小的体积，可以满足一体化设备车间环境和空间的实现应用。,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,WINCE6.0系统启动画面（进度条动态显示内核加载进程，WINCE图片可以根据客户需要更换）,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,WINCE6.0桌面,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,全屏视频播放（硬件解码，800X480分辨率，帧率大于30fps）,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,Mediaplayer音视频播放（硬解码）,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,多重解码，分屏显示（同时对多种格式解码，并分为4个窗口播放）,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,摄像头预览和编码（摄像预览同时，可以选择编码为视频H.264/MPEG或图片JPEG格式文件）,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,3D加速测试(OPENGLES1.1),WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,3D测试（OPENGLES2.0）,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,Flash播放测试（流畅）,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,上网浏览网页,WINCE6.0系统下全面测评S3C6410处理器性能,同时读出CF卡、两路SD卡,ARM SYS6410- WINCE6.0系统特色,开机启动界面上动态进度条显示内核加载进度。 提供两路SD/MMC卡，两路都支持MMC4.0卡，都支持热插