ARM入门基础.

1、献给 ARM 初学者ARM 简介与编程ARM（Advanced RISC Machines ）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1.ARM 简介（摘录 ）OEMT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艮快成为许多全球性 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、I

2、BM、LG半导MRI等体、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 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旨令集同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

3、调试技术来简化系统设计，并用一个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 ARM7TDM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

4、低价、低能耗、封装式常规系统微型处 理器，配有高速缓存（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Intel 。SA110处理器、SA1100 PDA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A

5、RM7 32位内核，拥有内存 和I/O控制器、3个DMA通道、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EDO DRAM的支持。特别适合电视顶置盒和网络计算机（NC。Windows CE的Pocket PC只支持ARM Windows CE可支持多种嵌入式处理器，但基于 Windows CE的Pocke t PC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ARM可以有效地缩短应用程序开发用户在市场上可以在多家整机厂, 性能相当于 33MHz Inter 486 PC好的选择。由于目前ARM在手

6、持设备市场占有90%以上的份额，只支持 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, 商中进行选择，从而保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ARM710A内核ARM7 CPU 8K 4 向缓存 (cache)MMU带有 64 入口 TLB(Transition Look-aside Buffer)DRAMS制器支持 16 位和 32 位 DRAMROM/SRAM/Flash Memory 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

7、持 8位,16 位和32位操作,并支持分页模式 可编程 ROM/SRAM/Flash Memory支持两个低功耗 CL-PS6700 PC卡(PCMCIA)控制器 2K片内SRAM用于程序快速执行片内 Boot ROM (128Byte)两个同步串行接口 支持 SPI, 或 Microwire2 兼容 音频解码器 (Audio Codec)27 位通用接口 GPIO(general-purpose I/O port) 3个8位和1个3位GPIO port支持键盘阵列扫描 (Scanning keyboard matrix) 两个异步串口 UARTs支持高达 115.2K 波特率内有两个接收发送

8、 (TX,RX) 16Bytes FIFOs 缓冲支持MODE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duty ratio(1/16-15/16)LCD控制器操作直接信号扫描板接口 面板的大小可编程从 视频帧大小可编程到 每个像素点的位数可编程 1,2,4 位 计时器和实时时钟， 单色 LCD16到1024个像素，16 个像素为一个单位128K byte两个 16 位计时器 (Timer counter) 和一个 32 位实时时钟 (RTC)3. 调试工具及调试方法ARM Project Manager (APM) include ARM Debugger：M芯

9、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 A RM Angel, 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 .这个工具由ARM提供主要是开发程序，编程调试AR通过计算机串口与处理器 UART相连,设置计算机的超级终端 (Hyper Terminal ),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 .通过超级终端察看硬VxWorks在Shell不能正常运行前，也是采取这种方法来调

10、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, 直观的办法。仿真器是底层调试硬件程序最好，最简便4. ARM7 编程要点及示例ARM编程可参考程序示例 ARM_Boot Flash ROM驱动VxWorks image 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 (down load 或load )FI ash ROM中用的,Normal模式是一般运行程序用的.ARM7 Boot模式时,Flash 的地址是0x70000000片

11、选型号是 CS0 （Normal模式下,Flash 地址为0x00000000）ARM7内部有 128byte 的 BootROMW 2K的 SRAM 当需要 Download VxWorks image 时,ARM启动采用 Boot 方 式启动运行存在128byte BootROM中的程序初始化 ARM内部的COW,从COM口接受数据到2K的SRAM 这2K程序是用来真正Load VxWorks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DRAMI入FLASH在主板2K SRAM运 行的 B

12、oot Load 程序执行过程 , 可参看程序示例中 ARM Boot Load 程序用 PC机上的 COM与 ARM内部的 UART1(COM 通信来 Download VxWorks。主要管脚定义32 条数据线 : D0D3128 条地址线 : A0A27 little endian定义， 相对应数据排列 0 1 2 3 4 5 6276 条片选信号脚 : CS0CS5， 其实作用相当于地址线 A28A31 4个8位的PORTH : PORT A, PORT B , PORT D 主要用于外围芯片信号的控制 .PORT E有双作用.例如PORT A控制键盘的行信号，PORT B用于RS23

13、2, PORT D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Exception vectors， 中断向量表及中断分配Vector 地址 ExceptionException Mode Priority(1=High)0x0 ResetSvc 1 0x4 Undefined InstructionUndef

14、6 0x8 Software InterruptSvc 6 0xC Prefetch AbortAbort 5 0x10 Data AbortAbort 2 0x14 ReservedNot applicable Not applicable 0x18 Interrupt (IRQ)irq 40x1C Fast Interrupt (FIQ)Fiq 3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MMI映射后的地址)处.一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 0x00000000 Reset开始, Reset 跳转到某一地址

15、开始运行操作系统程序示例 ,中断向量表 (ARM asm):_VectorStart ; Start of ARM processor vectorsLDR pc,ResetV ; 00 - ResetLDR pc,UndefV ; 04 - Undefined instructionsLDR pc,SWIV ; 08 - SWI instructionsLDR pc,PAbortV ; 0C - Instruction fetch abortsLDR pc,DAbortV ; 10 - Data access abortsLDR pc,UnusedV ; 14 - Reserved (was

16、 address exception)LDR pc,IRQV ; 18 - IRQ interruptsLDR pc,FIQV ; 1C - FIQ interrupts中断号分配 (FIQ, IRQ)中断类型 中断号 Name说明FIQ 0 外部中断 EXTFIQ 管脚 NEXT FIQIRQ 5 外部中断 EINT1 管脚 NEINT1IRQ 6 外部中断 EINT2 管脚 NEINT2IRQ 7 外部中断 EINT3 管脚 NEINT3IRQ 12 内部中断 UTXINT1 UART1 TX FIFO 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

17、图纸，该外设和CPU的那一个管脚连结.查CPU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 );ARM Interrupts: ARM processors implement fast and normal leve

18、l of interrupt，signalled extern ally， synchronise interrupts before an exception is raised. A fast interrupt requst (FIQ) wi ll desable subsequent normal and fast interrupt by setting the I and F bit in CPSR，and a nor mal interrup request(IRQ) will disable subsequent normal interrupt by setting I bi

19、t in CPSR.计时器中断编程过程ARM7一般内部有两个16位计时器仃imer counter)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interrup mask INTMR1 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underflow IRQ 中断请求，中断状态寄存器INTSR1 0x80000240第8位TC1OI置位.系统会跳到 中断向量表地址 0x0000001

20、8 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MMI映射需要参考这个物理地址ARM7物理地址映射表地址 内容 大小 备注0xF000.0000 Unused 256Mbytes 0xE000.0000 Unused 256Mbytes0xD000.0000 DRAM Bank 1 256Mbytes0xC000.0000 DRAM Bank 0 256Mbytes 外接 DRAM 0

21、x8000.2000 Unused -1Gbytes0x8000.0000 内部寄存器地址 8Kbytes 主要的 I/O 和控制0x7000.0000 Boot ROM 128 bytes 片内,封有 Boot 程序0x6000.0000 On-chip SRAM 2 Kbytes片内,存放 Load 程序0x5000.0000 PCMCIA-1(NCS5) 4*64 Mbytes 0x4000.0000 PCMCIA-0(NCS4) 4*64 Mbytes0x3000.0000 外部扩展 (NCS3) 256Mbytes0x2000.0000 外部扩展 (NCS2) 256Mbytes0x1000.0000 ROM Bank 1(NCS1) 256Mbytes0x0000.0000 ROM Bank 0(NCS0) 256Mbytes 外接 Flash ROMMMU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勺