ARM嵌入式系统结构与编程--复习.doc

嵌入式系统的定义An Embedded system is the devices used to control,monitor, or assist the operation of equipment,machinery or plants.以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、功耗严格要求的，专用计算机系统。嵌入式实时操作系统的特点：（1）采用抢占式的调度策略，任务实时性好，且执行时间是确定的；（2）具有可裁剪性（根据任务的需要与否进行添加或删除操作系统模块）和可移植性（移植到各种处理器上）；（3）具有较好的可靠性和可扩展性，适合嵌入式产品的应用开发。嵌入式系统在工程领域的应用ARM内核版本命名规则ARM xyzTDMIEJF-Sx 系列号，例如ARM7中的“7” y 内部存储管理/保护单元z 内含有高速缓存Cache； T 支持16位的Thumb指令集；D 支持JTAG片上调试； M 支持用于长乘法操作的ARM指令I 带有嵌入式追踪宏单元； E 增强型DSP指令（基于TDMI） J 含有Java加速器Jazelle F向量浮点单元ARM内核模块ICE，在线仿真器，In Circuit EmulatorETM，嵌入式追踪宏单元，Embedded Trace MacroTAP，测试访问端口，Test Access PortJTAG是联合测试工作组（Joint Test Action Group）三级流水线：取指、译码、执行（进行逻辑电路的实现）五级流水线：取指、译码、执行（计算要访问的存储器地址）、存储器访问（实现数据缓冲功能）、寄存器回写程序状态寄存器T：控制位，0表示ARM指令，1表示Thumb指令F：FIQ中断使能 I：IRQ中断使能J：Jazelle状态标志位 V：溢出标志位C：进位或借位标识 Z：结果为0标识N：符号位标识ARM处理器的异常数据终止、快速中断请求、普通中断请求、预取指中止、软件中断、复位、未定义指令。ARM所有异常中，除了复位异常外，其余的异常都需要返回。PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令寄存器移位ASR算术右移：空出的最高有效位用“符号位”填充；ROR循环右移：移出的低位依次填入空出的高位RRX带扩展的循环右移：数据处理指令寻址方式（第二操作数）：立即数方式、寄存器方式、寄存器移位且移位数为5位立即数、寄存器移位且移位数值放在寄存器中、寄存器进行RRX移位得到ARM指令集系统：数据处理指令、分支指令、加载/存储指令、批量加载/存储指令、交换指令、程序状态寄存器处理指令、协处理器操作指令、异常产生指令。程序流跳转：使用专门的分支指令（跳转范围-32M+32M） 直接向PC写入跳转地址值（在4G的地址空间中任意跳转） 交换指令：能在一条指令中实现存储器和寄存器之间交换数据。程序状态寄存器PSR访问指令：MSR（读）和MRS（写），通过“读取-修改-写回”的操作序列实现。但必须通过BX等指令完成程序状态等的切换。ARM处理器最多可支持16个协处理器，每个协处理器只执行针对自身的协处理指令。协处理器执行加载/存储指令失败，将产生未定义的指令异常。ARM异常产生指令：软中断指令SWI，断点调试指令BKPT伪指令ARM处理器支持的汇编语言程序里的特殊助记符，它不在处理器运行期间由机器执行，而是在汇编时被合适的机器指令替代成ARM或Thumb指令，从而实现真正的指令操作。伪操作ARM汇编语言程序里的特殊的指令助记符，其作用是为完成汇编程序做各种准备工作。只在汇编过程中起作用。LDR：将32位的常数或地址值读取到寄存器中。若常数符合立即数的要求，则用MOV或MVN替代，否则放入内存文字池。ADRL、ADR：将基于PC相对偏移的地址或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器。可被两条具有等功能的ADD或SUB指令替代。.equ /.set symbol expr:给数字常量或程序中的标号指定一个名称.equiv：功能同上。symbol必须在程序段中第一次定义。.fill repeat,size,value 分配一段字节内存单元，用长度为size的value值填充repeat次.zero size 用0初始化长度为size的内存单元.org offset,expr 指定从当前地址加offset开始存放代码，并且用0或指定的数据填充当前地址到当前地址加上offset之间的空间.GNU标准中提供了：支持ARM汇编语言的汇编器as、交叉编译器gcc、链接器ld.LDRB R0，R1 R0 R1LDRH R2,R1,#4 R2 R1+4,同时R1=R1+4LDRSB R0,R1,#4 R0 R1半字单元且R0高16位用符号扩展，R1=R1+4如何用带PSR操作的批量字数据加载指令实现IRQ中断的返回SUB R14,R14,#4 ;计算返回地址，并保存相关寄存器STMFD R13！，R0-R3,R12,LRLDMFD R13!,R0-R3,R12,PC;将LR的内容装入PC，实现子程序返回对数据区进行64位结果累加操作.global _start.text.arm_startMOV R0,0x3000 MOV R1,0x10000001 MOV R2,#100 Loop_1: STR R1,R0,#4 ADD R1,R1,#1SUBS R2,R2,#1BNELoop_1MOV R0,0x3000MOV R2,#100MOV R8,#0MOV R9,#0Loop_2: LDR R1,R0,#4ADDS R8,R8,R1 ADC R9,R9,#0 SUBS R2,R2，#1BNE Loop_2stop:B stop.end求一个数的阶乘（20）.global _start.text_start:MOV R8,#20MOV R9,#0SUB R0,R8,#1Loop:MOV R1,R9UMULL R8,R9,R8,R0MLA R9,R1,R0,R9SUB R0,R0,#1BNE LoopStop:B Stop.end从源地址拷贝num个字数据即num*4个字节的内容到目的地址Dst.global _start.text.equ NUM ,20_startMOV R0,=SrcMOV R1,=DstMOV R2,#NUMMOV SP ,#0x0c700000 blockcopy:MOVS R3,R2,LSR #3BEQ copywords STMFD SP!,R4-R11 octcopy:LDMIA R0!,R4-R11 STMIA R1!,R4-R11 SUBS R3,R3,#1BNE octcopy LDMFD SP!,R4-R11 copywords:ANDS R2,R2,#7BEQ stopwordcopy:LDR R3,R0,#4 STR R3,R1,#4 SUBS R2,R2,#1BNE wordcopystop:B stop .ltorg:Src:Dst:.end累加一个队列中的所有元素，碰到0时停止，结果放入R4假设队列为地址从R0开始递增的字队列：LOOPLDR R1,R0,#4!MOVS R2,R1BEQ ENDADD R4,R4,R2B LOOPEND用ARM编写代码，实现将ARM处理器切换到未定义模式，并关闭中断.equ Undef_Mode 0x1B.equ Mode_Mask 0x1F.equ NOINT 0xC0MRS R0,CPSR ;读CPSRBIC R0,R0,#Mode_Mask ORR R