1.1 ARM 分类

1.1.1 版本号分类

  以前分类的是 ARM7,ARM9... ARM11,在 ARM11 之后,就是以 Cortex 系列分类了:

  • Cortex-R:应用在实时系统上的系列
  • Cortex-M:替代单片机的系列,M0  M3  M4  M7
  • Cortex-A:A8  A9  A15  A72  A53

1.1.2 指令集分类

  指令集原则上是向下兼容的。

  指令集是根据核来分的,比如 ARMv7指令集、ARMv8指令集等等

1.2 ARM 商业模式及半导体公司

1.2.1 IP 核(知识产权)

  ARM MIPS X86 PowerPC(IBM)

  ARM 出卖 IP 而不卖芯片

1.2.2 半导体公司

  主流的半导体公司有三星、高通、苹果、NXP(Freescale)、TI、ST、ATMEL、Ambarella、Amlogic、MTK、海思、全志、瑞芯微、展讯(基带)、炬力、联咏等等。

1.2.3 芯片、处理器和架构的联系

  以 S3C2440 为例子:

  

1.3 ARM 处理器状态和处理器模式

  在不同的体系下,有一些概念有所不同。这里主要以 S3C2440 为例子。

1.3.1 处理器状态

  • 处理器状态有两种:

    • ARM 状态:执行效率高
    • THUMB 状态:代码密度好
  • ARMV4 中,ARM 状态为32位,THUMB 状态为 16位,但是,在 ARMV7 中,ARM状态为32位,THUMB 状态为 16/32位状态,还有一种 THUMBEE状态,适用于 JAVA 运行的状态。
  • 处理器状态的切换指令: BX  BLX
  • 指令集:
    • ARM指令:32位
    • THUMB指令:16位
    • THUMB2:32/16位
      • CORTEX-M 只是指令 THUMB2 指令子集

1.3.2 处理器模式

  • 处理器模式共有 7 种:

    • usr:用户模式
    • fiq:快速中断模式
    • irq:普通中断模式
    • svc:保护/特权模式
    • abt:异常模式
    • sys:系统模式
    • und:未定义模式
  • 设计的目的:提高相应速度
  • 注意:保护模式/特权模式,需要 MMU 和代码的支持

1.4 ARM 内部寄存器及 SFR

1.4.1 ARM 内部寄存器

  • 此类寄存器设计在 CPU 内部,特点是速度快。
  • 一共 37 个寄存器,31 个通用寄存器 和 6 个状态寄存器
    • 通用寄存器:R0-R12,R13,R14,R15,R16

      • R13(SP):栈指针,不同模式下栈空间是不一样的
      • R14(LR):链接寄存器,存放断点,硬件自动完成
      • R15(PC):程序指针,取指令的位置
    • 状态寄存器:PSR 分为 CPSR、SPSR
      • 条件状态:NZCV
      • 保留位
      • IFT
      • 模式位:M4-M0

  

1.4.2 SFR 特殊功能寄存器

IO 端口/寄存器,它属于外设的组成部分。

ARM 是采用与存储器统一编址的方式使用软件编程控制某一硬件,起使就是编程读写该硬件的寄存器

1.5 ARM 异常处理和存储系统

1.5.1 模式与异常

  • 异常的类型:Reset、undefined instruction、swi、prefetch/bort、data/abort、Reserved、IRQ、FIQ
  • 处理器的模式:每一个异常对应一种模式,但不是一一对应关系

1.5.2 中断向量表

  

1.5.3 大端与小端存储

在大端格式中,字中最高有效位 MSB(Most Significant Byte)存储在编号最低的字节中,最低有效位 LSB(Least Significant Byte)存储在编号最高的字节中。因此存储器系统的字节 0 关联到数据行的 24 到 31。

在小端格式中,字中编号最低的字节被认为是最低有效位 LSB,编号最高的字节为最高有效位 MSB。因此存储器系统的字节 0 关联到数据行的 0 到 7。

  

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