ARM架构（嵌入式概念）_arm嵌入式

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前言

本篇文章开始带大家深入学习ARM架构，深入的学习ARM架构可以帮助我们深入的了解到最核心的内容，并且增强我们的底层思维能力。

一、MCU和MPU介绍和区别

MCU（Microcontroller Unit，微控制器单元）和MPU（Microprocessor Unit，微处理器单元）是嵌入式系统中常见的两种处理器类型，它们有一些相似之处，但也存在一些区别。
MCU（Microcontroller Unit）：
MCU是一种完整的计算机系统集成在一颗芯片上，包括处理器核心（通常是微处理器）、存储器（如闪存和RAM）、输入/输出接口（如GPIO、UART、SPI等）、定时器、模拟电路（如ADC、DAC等）和其他外设。它主要用于嵌入式系统，如家电、汽车电子、智能设备等，通常有较低的功耗和较小的体积。MCU往往具有较低的成本，可裸片运行，且通常能够自带固件（如引导加载程序）。
MPU（Microprocessor Unit）：
MPU是计算机系统中的主处理器单元，通常是一颗独立的芯片，它执行所有计算、控制和处理任务。MPU通常配备与它一起工作的外部存储器（如RAM、ROM、闪存）和外部设备（如输入/输出接口、硬盘、网络接口等）。MPU的处理能力较强，适用于需要大量数据处理和高性能计算的应用，如个人电脑、服务器、嵌入式Linux系统等。
区别：

1.集成度和外设：MCU是在单个芯片上集成了处理器核心、存储器和外设，而MPU通常需要外部芯片来提供存储器和外设。MCU在集成度方面更高。

2.功耗和成本：由于MCU通常用于功耗敏感的嵌入式系统，它们通常具有较低的功耗，并且成本相对较低。MPU则更适用于需要高性能和较高功耗的应用。

3.处理能力：MPU拥有更强大的处理能力，适用于需要复杂计算和大量数据处理的任务。MCU的处理能力相对较弱，适用于较简单的嵌入式应用。

总的来说，MCU和MPU都是用于嵌入式系统的处理器，但其设计目标、特点和适用范围有所不同。在选择时，需要根据具体应用的需求，考虑功耗、成本、性能要求等因素来选择适合的处理器类型。

二、嵌入式硬件结构与启动

在ARM架构中，ROM（Read-Only Memory，只读存储器）通常包含用于启动设备的固件程序，例如引导加载程序（Bootloader）。ROM中的程序负责在系统电源打开或复位时进行初始化，并选择设备的启动方式。

下面是ARM从ROM中读取程序进行选择设备启动方式的基本过程：

1.上电/复位：当系统上电或者复位时，处理器开始执行从ROM的起始地址处开始的指令。

2.ROM载入：处理器从ROM中读取初始的引导加载程序代码。

3.引导加载程序执行：引导加载程序是一个小型的固件程序，负责初始化系统硬件，包括外设和内存控制器。它还负责加载并运行操作系统或其他应用程序。

4.设备启动方式选择：引导加载程序的一个重要功能是决定设备的启动方式。根据具体的实现和设备的配置，引导加载程序可以通过不同的方式选择启动方式。这些启动方式可以包括从不同的存储设备（如闪存、SD卡、网络等）加载操作系统镜像，或者从其他引导设备（如串口、USB等）接收启动命令。

5.加载操作系统：引导加载程序根据选择的启动方式，从适当的存储设备中加载操作系统镜像到内存中。

6.跳转到操作系统：引导加载程序将控制权转移到已经加载的操作系统的入口点，操作系统接管处理器，并开始执行其自己的初始化和启动过程。

三、RAM和ROM

在ARM架构中，RAM（Random Access Memory，随机访问存储器）和ROM（Read-Only Memory，只读存储器）是常见的存储器类型，用于存储和处理数据、指令和程序。

RAM（随机访问存储器）：
RAM是一种易于写入和读取数据的临时存储器。在ARM系统中，RAM通常用于存储正在执行的程序、变量、堆栈和其他临时数据。RAM是易失性存储器，意味着在断电或复位后数据将丢失。它具有较快的读写速度和随机访问的能力，适用于需要快速读写和频繁访问的数据和指令。RAM在ARM系统中通常分为不同的级别，如L1缓存、L2缓存和系统内存。

ROM（只读存储器）：
ROM是一种只读的存储器，其中存储的数据在制造过程中被写入，并且在正常使用情况下不能被修改。在ARM系统中，ROM通常包含固化的引导加载程序（Bootloader）或其他不变的固件程序。ROM被用于存储启动代码、初始化程序和设备固件等不易改变的数据和指令。ROM可以提供始终可靠和可用的引导代码，即使在系统断电或异常情况下也能正常运行。
需要注意的是，随着技术的进步，现在的ROM已经演变为可以被修改的存储介质，例如闪存（Flash Memory）。闪存既可以作为只读存储器（例如存储固件程序），又可以作为可写存储器（用于存储数据和应用程序）。闪存具有较大的容量、较高的存储密度和非易失性的特点，广泛用于嵌入式系统中。

总结：
RAM和ROM在ARM架构中扮演着不同的角色。RAM用于存储临时数据、程序和堆栈，具有较快的读写速度。ROM用于存储引导加载程序和其他固件程序，其内容在制造过程中被写入，很难修改。闪存则是一种可读可写的存储介质，适用于存储固件、数据和应用程序。这些存储器类型在ARM系统中协同工作，为设备的运行和存储提供必要的支持。

总结

本篇文章就讲解到这里，下篇文章开始我们讲解使用寄存器点亮一个LED灯。