《微机原理与接口技术 基于嵌入式芯片 教学课件 ppt 作者 徐惠民 chap2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术 基于嵌入式芯片 教学课件 ppt 作者 徐惠民 chap2（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微机原理与接口 -基于嵌入式芯片,第二章 ARM技术概述,ARM Ltd 成立于1990年11月 前身为 Acorn计算机公司 主要设计ARM系列RISC处理器内核 授权ARM内核给生产和销售半导体的合作伙伴 ARM 公司不生产芯片 另外也提供基于ARM架构的开发设计技术 软件工具, 评估板, 调试工具,应用软件,总线架构, 外围设备单元，等等,第一节 ARM及其应用,ARM处理器的应用领域 工业控制 无线通信 网络应用 消费类电子产品 成像和安全产品,第一节 ARM及其应用,SA-110,ARM7TDMI,4T,1,支持Halfword 和signed halfword / byte 和Sy
2、stem mode,支持Thumb指令集,2,4,ARM9TDMI,SA-1110,ARM720T,ARM940T,改良的ARM/Thumb 交互作用 以及CLZ 指令,5TE,Saturated maths DSP multiply-accumulate instructions,XScale,ARM1020E,ARM9E-S,ARM966E-S,3,早期的ARMs,ARM9EJ-S,5TEJ,ARM7EJ-S,ARM926EJ-S,Jazelle 支持 Java字节码,第二节 ARM处理器的体系,第三节 ARM的工作状态和运行模式,ARM 采用的是32位架构. ARM 约定: Byte ：
3、 8 bits Halfword ：16 bits (2 byte) Word : 32 bits (4 byte) ARM处理器的工作状态： ARM状态，执行ARM 指令集（32-bit） Thnmb状态，执行Thumb 指令集（16-bit ） ARM处理器可在两种状态之间切换,6,第三节 ARM的工作状态和运行模式,ARM 有7个基本工作模式: User : 非特权模式，大部分任务执行在这种模式 FIQ : 当一个高优先级（fast) 中断产生时将会进入这种模式 IRQ : 当一个低优先级（normal) 中断产生时将会进入这种模式 Supervisor :当复位或软中断指令执行时将会进
4、入这种模式 Abort : 当存取异常时将会进入这种模式 Undef : 当执行未定义指令时会进入这种模式 System : 使用和User模式相同寄存器集的特权模式,第四节 ARM的寄存器,8,第四节 ARM的寄存器,ARM 有37个32-Bits长的寄存器. 1 个用作PC( program counter) 1个用作CPSR(current program status register) 5个用作SPSR(saved program status registers) 30 个通用寄存器 当前处理器的模式决定着哪组寄存器可操作. 任何模式都可以存取： 相应的r0-r12子集 相应的 r
5、13 (the stack pointer, sp) and r14 (the link register, lr) 相应的 r15 ( the program counter, pc) 相应的CPSR(current program status register, cpsr) 特权模式 (除system模式) 还可以存取； 相应的 spsr (saved program status register),第四节 ARM的寄存器-状态寄存器,条件位： N = Negative result from ALU Z = Zero result from ALU C = ALU operation
6、 Carried out V = ALU operation oVerflowed Q 位： 仅ARM 5TE/J架构支持 指示饱和状态 J 位 仅ARM 5TE/J架构支持 J = 1: 处理器处于Jazelle状态,中断禁止位： I = 1: 禁止 IRQ. F = 1: 禁止 FIQ. T Bit 仅ARM xT架构支持 T = 0: 处理器处于 ARM 状态 T = 1: 处理器处于 Thumb 状态 Mode位： 处理器模式位,10,当处理器执行在ARM状态: 所有指令 32 bits 宽 所有指令必须 word 对齐 所以 pc值由bits 31:2决定, bits 1:0 未定义
7、 (所以指令不能halfword / byte对齐). 当处理器执行在Thumb状态: 所有指令 16 bits 宽 所有指令必须 halfword 对齐 所以 pc值由bits 31:1决定, bits 0 未定义 (所以指令不能 byte对齐).,第四节 ARM的寄存器-程序指针PC (r15),第五节 ARM7TDMI处理器的功能结构,ARM7TDMI 是基于 ARM7 内核 3 级流水线 冯.诺依曼架构 CPI(Cycle Per Instruction) 约为1.9 T - Thumb 架构扩展, 提供两个独立的指令集： ARM 指令，均为 32位 Thumb指令，均为 16位 两种
8、运行状态，用来选择哪个指令集被执行 D - 内核具有Debug扩展结构 M 增强乘法器 (32x8) 支持64位结果. I - EmbeddedICE 逻辑,ARM7TDMI 内核信号,ARM7TDMI 方框图,ARM7TDM 内核,TAP 控制器,JTAG 接口,数据总线,控制信号,D31:0,地址总线,A31:0,DIN31:0,DOUT31:0,BUS Splitter,Embedded ICE 逻辑,乘法器,ARM7TDMI 内核,指令 解码,地址 自增器,nRESET,nMREQ,SEQ,ABORT,nIRQ,nFIQ,nRW,MAS1:0,LOCK,nCPI,CPA,CPB,nWA
9、IT,MCLK,nOPC,BIGEND,ISYNC,nTRANS,nM4:0,D31:0,桶 移位器,32 位 ALU,DBE,写数据 寄存器,读数据 寄存器,地址寄存器,寄存器 Bank,A31:0,ABE,及,控制 逻辑,PC Update,解码站,指令 解压缩,Incrementer,P C,A B u s,B B u s,A L U B u s,第六节 ARM7TDMI处理器的时序,CPU时序是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。 时钟周期：是CPU工作的最小时间单位。 指令周期： 总线周期：,第六节 ARM7TDMI处理器的时序,ARM7TDMI处理器的简易总线时序图,第六节
10、ARM7TDMI处理器的时序,四种不同类型的总线周期,第六节 ARM7TDMI处理器的时序,第六节 ARM7TDMI处理器的时序,第六节 ARM7TDMI处理器的时序,第六节 ARM7TDMI处理器的时序,指令周期： 各条指令的指令周期是N周期、S周期、I周期、I-S周期和C周期的组合，每条指令都能分解为1个或多个总线周期。 由于采用流水线，大部份指令的指令周期都为1个时钟周期 。,第七节 ARM处理器的选型问题,内核的选择 芯片的工作频率 片内存储器与存储器扩展接口 封装问题 片内功能模块的选择,第八节 STR710F处理器,功能结构:,第八节 STR710F处理器,数据线16位 地址线 24位 片选线-BANK 读写控制线 时钟 中断 JTAG,
