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1、联系方式：http:/北京源智天下科技有限公司21天学嵌入式开发第三讲：ARM处理器构架 1-2北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/课程安排ARM体系结构概述 ARM处理器系列 ARM处理器结构 ARM编程模型 ARM开发调试工具综述 1-3北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM体系结构概述ARM，英文全称为Advanced RISC Machines。 ARM首先是一个公司的名称 。 其次，ARM是对一类微处理器的通称。 宽泛地说，ARM是一种技术的名字，即采用ARM 处理器的控制技术。 1-4北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/CISC的体系结构 CISC
2、，英文全称为Complex Instruction Set Computer，即复杂指令集计算机。 在CISC指令集中，各种指令使用频率相差悬殊 。 显然，CISC结构虽然指令全面功能强大，但是结构 不合理，造成程序代码体积庞大，不适合于嵌入式 系统。 1-5北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/RISC的体系结构 RISC的英文全称为Reduced Instruction Set Computer，即精 简指令集计算机。 RISC体系结构应具有如下特点： 采用固定长度的指令格式； 使用单周期指令，便于流水线操作执行； 大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/ 存储指
3、令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。 采用一些特别的技术降低功耗。 所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行； 可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率； 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理； 在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。 1-6北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM微处理器的应用领域 工业控制领域 无线通讯领域 网络应用 智能手机 消费类电子产品 成像和安全产品1-7北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM体系结构的特点 体积小、低功耗、低成本、高性能。 支持 Thumb(16 位)/ARM(32 位)双指令集，
4、能很好的兼容 8/16 位器件。 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 ARM处理器共有37个寄存器，分为若干个组（BANK）。 大多数数据操作都在寄存器中完成。 ARM处理器有7种不同的处理器模式 寻址方式灵活简单，执行效率高。 指令长度固定。 1-8北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM处理器系列 ARM 微处理器目前种类非常丰富。 不同的ARM系列具有不同的用途，每一个系列的 ARM 微处理器都有各自的特点和应用领域。 下面分别进行介绍。 1-9北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM7微处理器 ARM7内核为低功耗的32位RISC处理器，其采用冯诺依曼体 系结构
5、。 ARM7微处理器系列具有如下特点： 具有嵌入式ICERT逻辑，无论调试还是开发都很方便。 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。 能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。 代码密度高并兼容16位的Thumb指令集。 支持Windows CE、Linux、Palm OS等嵌入式操作系统。 指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便 于用户程序的升级和产品的更新换代。 主频最高可达130MIPS。 1-10北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM7微处理器 ARM7系列内核包括多个分支：ARM7TDMI、 ARM7TDMI-S、ARM72
6、0T、ARM7EJ 。 ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处 理器内核，属低端ARM处理器核。 其中，TDMI的基本含义为： T：支持16为压缩指令集Thumb。 D：支持片上Debug。 M：内嵌硬件乘法器（Multiplier）。 I：嵌入式ICE，支持片上断点和调试点。 1-11北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM9微处理器 ARM9内核为32位RISC处理器，采用哈佛结构 。 ARM9内核微处理器具有以下特点： 5级整数流水线，指令执行效率更高。 采用哈佛结构。 提供1.1MIPS/MHz的运行速率。 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
7、 支持32位的高速AMBA总线接口。 内含全性能的MMU。 内含MPU，支持实时操作系统。 支持数据Cache和指令Cache。 1-12北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM9E微处理器 ARM9E 系列微处理器为可综合处理器 。 ARM9E 系列微处理器的主要特点如下： 支持 DSP 指令集，适合需要高速数字信号处理的场合。 5 级整数流水线，指令执行效率更高。 支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集。 支持32 位的高速AMBA 总线接口。 支持VFP9 浮点处理协处理器。 内含全性能 MMU。 内含MPU，支持实时操作系统。 支持数据 Cache 和指令C
8、ache。 主频最高可达300MIPS。 1-13北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM10E微处理器 ARM10E内核为32位RISC处理器，采用了新的体系结构。 ARM10E系列微处理器的主要特点如下： 支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。 6级整数流水线，指令执行效率更高。 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。 支持32位的高速AMBA总线接口。 支持VFP10浮点处理协处理器。 采用了两种先进的节能方式，使其功耗极低。 全性能的MMU。 支持数据Cache和指令Cache。 主频最高可达400MIPS。 内嵌并行读/写操作部件。 1-14北京源
9、智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM11微处理器 ARM1136J-S是第一个执行ARMv6架构指令的处理 器 。 ARM1136J-S的主要特点如下： 集成了一条具有独立的load-sotore和算术流水线的8级流 水线。 ARMv6指令包含了针对媒体处理的单指令流多数据流（ SIMD）扩展。 采用特殊的设计，以改善视频处理性能。 为了进行快速浮点运算，增加了向量浮点单元。 1-15北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/SecurCore微处理器 SecurCore 系列微处理器专为安全需要而设计 。 SecurCore 系列微处理器在系统安全方面具有如下 的特点： 带有灵
10、活的保护单元，确保操作系统和应用数据的安全。 采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测。 可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。 1-16北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/StrongARM微处理器 Intel StrongARM SA-1100 以及Intel StrongARM SA-1110 处理器是采用ARM 体系结构。 融合了Intel 公司的设计和处理技术以及ARM 体系结 构的电源效率，采用在软件上兼容ARMv4体系结构 、同时采用具有Intel 技术优点的体系结构。 Intel StrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类 电子产品的理想选择。 1-17北京源
11、智天下科技有限公司联系方式：http:/Xscale微处理器 Xscale是基于ARMv5TE 体系结构的解决方案 。 一款全性能、高性价比、低功耗的32 位处理器。 它支持16 位的Thumb指令和DSP 指令集。 Xscale处理器是Intel 目前主要推广的一款ARM微处 理器。 1-18北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/Cortex-M3微处理器 Cortex-M3微处理器采用ARMv7-M 架构 。 Cortex-M3系列微处理器的主要特点如下： Thumb-2 指令集架构（ISA）的子集。 哈佛处理器架构，在加载/存储数据的同时能够执行指令取指。 三级流水线。 32 位
12、单周期乘法。 具备硬件除法。 Thumb 状态和调试状态。 处理模式和线程模式。 ISR 的低延迟进入和退出。 可中断-可继续的LDM/STM，PUSH/POP。 ARMv6类型BE8/LE支持。 ARMv6 非对齐访问。 1-19北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/基于ARM核的芯片选择 内核的选择 根据嵌入式系统选择 工作频率的选择 片内存储器的选择 片内资源的选择 1-20北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM处理器结构 ARM Cortex-M3内核主系统由四个驱动单元： 内核ICode总线(I-bus) DCode总线(D-bus) 系统总线(S-bus) G
13、P-DMA(通用DMA) Cortex-M3还包括了如下三个被动单元： 内部SRAM。 内部闪存存储器。 AHB到APB的桥(AHB2APBx) 1-21北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM流水线结构 ARM Cortex-M3采用适合于微控制器应用的三级流 水线。 理解指令预取和流水线技术。 增加了分支预测功能。 1-22北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM存储器结构 1-23北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/ARM编编程模型 工作模式和工作状态 特权访问和用户访问 数据类型 存储器格式 1-24北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/工作模
14、式和工作状态 Cortex-M3处处理器支持两种工作模式: 线线程模式 处处理模式 Cortex-M3处处理器有两种工作状态态： Thumb状态 调试状态1-25北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/特权访问和用户访问 Cortex-M3处处理器代码码可以是特权执权执 行或非特权执权执 行。 线程模式在复位之后为特权访问 。 这里需要注意的是，处理模式始终是特权访问的。 1-26北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/数据类型 Cortex-M3处处理器支持以下数据类类型： 32 位字 16 位半字 8 位字节节 1-27北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/存储器格式 Cortex-M3 处处理器将存储储器看作从0 开始向上编编号 的字节节的线线性集合。 小端格式 大端格式 1-28北京源智天下科技有限公司联系方式：http:/www.rzchin
