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1、ARM微处理器介绍,1979年美國加州大学伯克利分校提出了RISC（Reduced Instruction Set Computer， 精简指令集计算机）的概念， 把着眼点放在了如何使电脑的结构更加简单合理地提高运算速度上。 RISC结构优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等措施来达到上述目的。到目前为止，RISC构架也还沒有严格的定义，一般认为，RISC构架应具有如下特点： 采用固定长度的指令格式，指令完整、简单、基本定址方式有23种。 使用单周期指令，便于管理操作执行。 大量使用寄存器，资料处理指令只对
2、寄存器进行操作，只有载入/ 存储指令可以存取记忆体，以提高指令的执行效率。,基本介绍-RISC构架,传统的CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）结构有其固有的缺点，即随着电脑的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这些新增的指令，电脑的构架会越來越复杂，然而，在CISC指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20%的简单指令会被反复使用，占程序调用指令数的80%。而余下的80%的复杂指令却不经常使用，在程式设计中只占20%，显然，这种结构是不太合理的。,RISC与CISC构架比较,体积小、低功耗、低成本、高性能 支持Thumb(1
3、6位）和ARM(32位）双指令集 大量使用寄存器，指令执行速度更快 大多数数据操作都在寄存器中完成 寻址方式灵活简单，执行效率高 指令长度固定 对操作系统的支持广泛,ARM系列处理器的特点,ARM公司定义了7种主要的ARM ISA(Instruction Set Architecture,即指令集体系结构)： ARMv4 ARMv5 ARMv6 ARMv7: ARMv7A、ARMv7R、ARMv7M,ARM处理器的体系结构,主流ARM内核： ARM7 ARM9/ARM9E ARM10E ARM11 CORTEX SECURCORE Xscale StrongARM,ARM系列处理器,工业控制领
4、域 无线通信领域 网络应用 消费类电子产品 成像和安全产品,ARM处理器的应用领域,工作模式：ARM/THUMB 支持7种运行模式： 用户模式/FIQ/IRQ/管理模式/中止模式/系统模式/未定义模式 ARM总共有37个寄存器，其中包括31个通用寄存器，和6个状态寄存器：,ARM处理器基础知识,R0-R7:通用寄存器 R8-R14：分组寄存器 R15：程序计数器PC R13(SP)：在ARM中常用作堆栈指针，应用程序初始化R13，使其指向异常模式专用的堆栈 R14(LR):link register ,放置当前子程序返回地址或异常模式返回地址 R15：Program Counter(PC) C
5、PSR:(Current Program Status Register)当前程序状态寄存器 SPSR:(Saved Program Status Register)备份程序状态寄存器，SPSR用于在程序异常中断时保存被中断的程序状态,ARM7处理器基础知识,1) ARM微处理器内核的选择 如果希望使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T以上带有MMU（Memory Management Unit）功能的ARM芯片。 ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。 而ARM7TDMI则没有MMU
6、，不支持Windows CE和标准Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU指出的操作系統可执行于ARM7TDMI硬件平台之上。,选择ARM微处理器的准则,2) 系统的工作频率 系统的工作频率在很大程度上決定了ARM微处理器的处理能力。 ARM7系列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz，常见的ARM7晶片系统主时钟频率为20MHz-133MHz。 ARM9系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz，常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHz-233MHz，ARM10最高可以达到700MHz。,选择ARM微处理器的准则,3) 晶片內部记忆体的容量 大多数的ARM微处理器
7、晶片內部记忆体的容量都不太大。 如ATMEL的AT91F40162就具有高达2MB的晶片內部程式存储空间。,选择ARM微处理器的准则,4) 晶片內部周边电路的选择 我们称之为晶片內部周边电路，如USB介面、IIS介面、LCD控制器、键盘介面、RTC、ADC和DAC、DSP辅助运算器等，设计者应分析系统的需求，尽可能采用晶片內部周边电路完成所需的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。,选择ARM微处理器的准则,5)多芯核结构的选择 为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及网络处理能力，某些供应商提供的ARM芯片内置有多个芯核，目前常见的有ARM+DSP、ARM+FPGA、A
8、RM+ARM等结构。用户可以根据不同的应用做出选择。,选择ARM微处理器的准则,S3C2410A采用ARM公司设计的ARM920T处理器，实现了MMU、AMBA总线和哈佛Cache结构，这一结构具有独立的16KB的指令Cache和16KB的数据Cache,每个都有8字长的行构成。 S3C2410A在包含ARM920T核的同时，还增加了丰富的外围资源，如下图所示：,三星S3C2410A处理器概述,S3C2410的内部结构,S3C2410A主要片内、片外模块包括： 具备16KB的指令Cache和16KB的数据Cache和MMU; 外部存储器管理（SDRAM控制器和芯片选择逻辑）; LCD控制器，支
9、持4K色STN和256K色TFT液晶显示屏，提供1通道LCD专用DMA； 4个通道的DMA并带有外部引脚请求，支持存储器和I/O口之间的传输，以猝发模式提高传输率； 3个通道的UART、2通道SPI；,1通道多主IIC总线控制器、1通道IIS总线控制器； 兼容SD主机接口协议1.0版和MMC卡协议2.11版； 2个USB主机接口，1个USB设备接口； 4个具有PWM功能的16位计时器和1个16内部时钟，支持外部时钟源； 16位看门狗计数器； 117位通用I/O口和24位外部中断源； 电源管理，具有普通、慢速、空闲和掉电模式；,8通道的10位ADC和触摸屏接口，最高速率可达500KSPS； 具有日历功能的RTC。 除此之外， S3C2410A同时集成了一个具有PPL的芯片时钟发生器。MPLL产生主时钟，能够使处理器的工作频率最高达到203MHz。UPLL产生主从USB功能的时钟。利用S3C2410A的资源和强大的管理功能，可以轻松地进行各种嵌入式系统的设计开发。,实验平台的体系结构,
