ARM内核、内核寄存器及作用、ARM最小系统、半导体器件、存储器、ARM工作方式、ARM寄存器个数、立即数、汇编指令的s/c后缀_arm存储器

我要成为嵌入式高手之4月10日51单片机第五天！！
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单片机最小系统板：

单片机内部的CPU：

CPU定义的变量都在ram中、编写的程序代码都在rom中

CPU在次细化：kernal内核和外设

如GPIO、串口通信都是操作外设，而程序其实是在运行在kernal里，51单片机的内核称为8051，arm的内核称为arm。

因此先学习arm内核编程，使用芯片为S3c2440

ARM内核

ALU：算数逻辑单元

（以下寄存器c语言访问不到，故应该用汇编）

r0 ~ r12：通用寄存器，不可被寻址（当做变量，用来存放操作数）

pc（program counter）程序计数器：本质是个指针，指向当前执行指令的下一条指令

        ①pc取指令

        ②将取到的指令翻译成CPU能够运行的指令：译码

        ③执行

        好处：容易实现函数的跳转

lr（link register）链接寄存器：存储函数跳变前指令的地址，以供返回(相当于保护现场)

sp：栈指针寄存器

目的：在c语言运行之前把sp指针指出来

Cache高速缓存寄存器：比一般寄存器读写速度快

        ICache：指令

        DCache：数据

MMU内存管理单元：有MMU可以运行操作系统

AHB：先进的高速外设总线（ram，usb等高速设备）

APB：低速总线设备（uart，gpio，timer等低速设备）

s3c2440（32位处理器） 使用的架构是ARM920t架构，使用的指令集为ARMV5TE

ARM最小系统

半导体器件

TTL：输入高电平>2.4V，输出低电平<0.4V

CMOS：1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0，而且具有很宽的噪声容限

二极管：半导体二极管是在一个PN结的两侧，各引出一根金属电极，并用外壳封装起来而构成的。由P区引出的电极称为阳极，由N区引出的电极称为阴极。

三极管：半导体三极管也成为晶体三极管，最主要的作用是电流放大和开关作用。基极（b），集电极（c），发射极（e）

MOS管（场效应管）：场效应晶体管FET（Field Effect Transistor），由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。

存储器的分类

        存储器是指保存数组的硬件单元。广义的分类可简单的分为易失性存储器和非易失性存储器两类：

易失性存储器是指掉电后数据就丢失了的存储器，最常见 的就是ram；

非易失性存储器是指掉电后数组不会丢失的存储器,最常见 的就是rom。

ram种类：

rom种类：

 nor flash（或非）可以被寻址        nand flash（与非）不可被寻址

ARM指令集

1、ARM采用的是32位架构

2、ARM约定：

        Byte：8位

        Halfword：16位（2字节）

        Word：32位（4字节）

        Doubleword：64位（8字节）（Cortex-A处理器）

3、大部分ARM core提供：

        ARM指令集（32位）

        Thumb指令集（16位）

字节顺序

默认小端存储

ARM寄存器

一、ARM有37个32位长的寄存器

        1个用作PC

        1个用作CPSR

        5个用作SPSR

        30个通用寄存器

二、Cortex体系下有40个32位长寄存器

ARM的七种工作模式

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

Supervistor：当复位或软中断执行指令时将会进入这种模式

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

 下面的cpsr 和 spsr 寄存器：

一个cpsr、五个spsr

psr寄存器：

程序状态寄存器

cpsr：当前程序状态寄存器

spsr：备份被打断那一瞬间的cpsr（保护现场）

下面为如何设置arm的工作模式：

N Z C V位会根据之前运算结果来回发生变化

异常处理

由于异常向量表中元素地址都是固定的，故在c程序执行之前需要进行异常向量表初始化

ARM汇编指令

        ARM汇编主要目的是为了编写ARM启动代码，启动代码启动后，引导程序到c语言环境下运行。

1、初始化异常向量表

2、初始化各工作模式的栈指针寄存器

3、开启arm内核中断允许

4、将工作模式设置为user模式

5、完成上述工作后，引导程序进入c语言主函数执行

如何判断立即数

1. 如果某个数的数值范围是0~255之间，那么这个数一定是立即数；
2. 把某个数展开成2进制，这个数的最高位1至最低位1之间的二进制数序列的位数不能超过8位；
3. 这个数的二进制序列的右边必须为偶数个连续的 0

mov指令：

加载12位立即数到寄存器或转移一个寄存器的值到另外一个寄存器

mov r0, #2 ：加载立即数2到寄存器r0，MOV{S}<c> <Rd>, #<const>

mov r1, r0 ：将r0寄存器的值加载到r1，MOV{S}<c> <Rd>, <Rm>

大多数指令的格式为opcode rd, rn ,其中，rd是目标寄存器，rn是第一操作数寄存器。

移位指令

ASR：算数右移

LSL：逻辑左移

ROR：循环右移

sub指令：

SUB{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>：将寄存器Rn的值减const之后存储到寄存器Rd

SUB{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}：寄存器Rn减寄存器Rm的值，减完存储到寄存器Rd

orr指令：

orr指定位置1：ORR{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>：按位或，Rn与常量const或，或的结果保存到Rd里

bic指令：

bic指定位清零：BIC{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>：将Rn中的字数据const为1的比特清零，把结果放入rd

mvn指令：

若一个数取反是立即数，就可以用mvn存储到寄存器中

ldr指令：

ldr寄存器加载指令：

LDR{<c>}{<q>} <Rt>, <label> ;如ldr r0, =0x2FAB45

ldr指令多用于从ram中将一个32位的字数据传送到目的寄存器中

LDR<c> <Rt>, [<Rn>{, #+/-<imm12>}] 如：

LDR   R0，[R1，＃8]；

将内存地址为R1+8的字数据读入寄存器R0，这里的#8作为12位立即数是可以省略的

LDR<c> <Rt>, [<Rn>], #+/-<imm12> 如：

ldr r0, [r1], #8 ;

将内存地址R1的字数据读入r0,之后r1+8

LDR<c> <Rt>, [<Rn>, #+/-<imm12>]! 如：

LDR   R0，[R1，＃8] ！；

将存储器地址为R1+8的字数据读入寄存器R0，并将新地址R1＋8写入R1。

汇编指令的s后缀

        几乎所有的汇编指令都可以在指令后面加上s后缀，s后缀的含义是在指令执行过程中会更新cpsr寄存器的N,V,C,Z位（类似于一种标记，表明上一次计算的结果有何特点）

N：在结果是有符号的二进制补码情况下，如果结果为负数，则N=1；如果结果为非负数，则N=0

Z：如果结果为0，则Z=1;如果结果为非零，则Z=0

C：是针对无符号数最高有效位向更高位进位时C=1；减法中运算结果的最高有效位从更高位借位时C=0

V：该位是针对有符号数的操作，会在下面两种情形变为1，两个最高有效位均为0的数相加，得到的结果最高有效位为1；两个最高有效位均为1的数相加，得到的结果最高有效位为0；除了这两种情况以外V位为0（例如有符号数整型溢出）

汇编指令的c后缀

cmp指令：

cmp r0, r1：第一操作数（r0）与第二操作数（r1）进行减法运算，该运算会产生NZCV标志改变，运算之后可以加c后缀进行下一步运算

相当于运算条件

练习：假设有三个变量R0=10，R1=20，R2=15，找出最大值装入R3寄存器