嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)之：ARM處理器硬件開發(fā)平臺

4.2ARM處理器硬件開發(fā)平臺

4.2.1ARM處理器簡介

ARM是一類嵌入式微處理器，同時也是一個公司的名字。ARM公司于1990年11月成立于英國劍橋，它是一家專門從事16/32位RISC微處理器知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計的供應(yīng)商。ARM公司本身不直接從事芯片生產(chǎn)，而只是授權(quán)ARM內(nèi)核，再給生產(chǎn)和銷售半導(dǎo)體的合作伙伴，同時也提供基于ARM架構(gòu)的開發(fā)設(shè)計技術(shù)。世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司處購買其設(shè)計的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM微處理器芯片進入市場。

ARM公司從成立至今，在短短幾十年的時間就占據(jù)了75%的市場份額，如今，ARM微處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域。采用ARM技術(shù)的微處理器現(xiàn)在已經(jīng)遍及各類電子產(chǎn)品，汽車、消費娛樂、影像、工業(yè)控制、海量存儲、網(wǎng)絡(luò)、安保和無線等市場。到2001年就幾乎已經(jīng)壟斷了全球RISC芯片市場，成為業(yè)界實際的RISC芯片標(biāo)準。圖4.3列舉了使用ARM微處理器的公司名稱。

圖4.3ARMIP核用戶

ARM的成功，一方面得益于它獨特的公司運作模式，另一方面，當(dāng)然來自于ARM處理器自身的優(yōu)良性能。ARM處理器有如下特點。

n 體積小、低功耗、低成本、高性能。

n 支持ARM（32位）/Thumb（16位）/Thumb2（16/32位混合）指令集，能很好地兼容8位/16位器件。

n 大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快。

n 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成。

n 尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高。

n 指令長度固定。

4.2.2ARM體系結(jié)構(gòu)簡介

1．ARM微處理器工作狀態(tài)

ARM微處理器的工作狀態(tài)一般有三種，并可來回切換。

n 第一種為ARM狀態(tài)，此時處理器執(zhí)行32位的字對齊的ARM指令。

n 第二種為Thumb狀態(tài)，此時處理器執(zhí)行16位的、半字對齊的Thumb指令。

n 第三種為Thumb2狀態(tài)，此時處理執(zhí)行16/32位混合的、多類型對齊的指令。

2．ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲格式

n 大端格式：在這種格式中，字數(shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中，而字數(shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中。

n 小端格式：與大端存儲格式相反，在小端存儲格式中，低地址中存放的是字數(shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字數(shù)據(jù)的高字節(jié)。

3．ARM處理器模式

ARM微處理器支持7種運行模式，分別如下。

n 用戶模式（usr）：應(yīng)用程序執(zhí)行狀態(tài)。

n 快速中斷模式（fiq）：用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理等快速中斷處理。

n 外部中斷模式（irq）：用于通用的中斷處理。

n 管理模式（svc）：特權(quán)模式，操作系統(tǒng)使用的保護模式。

n 數(shù)據(jù)訪問終止模式（abt）：當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時進入該模式，可用于虛擬存儲及存儲保護。

n 系統(tǒng)模式（sys）：運行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)。

4.2.3ARM9體系結(jié)構(gòu)

1．ARM微處理器系列簡介

ARM微處理器系列主要特點如表4.2所示。

表4.2 ARM微處理器系列

因為本書所采用的FS2410開發(fā)板的S3C2410X是一款A(yù)RM9核處理器，所以下面重點學(xué)習(xí)ARM9核處理器。

關(guān)鍵詞： ARM處理器 ARM9 嵌入式系統(tǒng) 哈佛結(jié)構(gòu) S3C2410