柚子快報(bào)邀請碼778899分享：arm開發(fā) ARM基礎(chǔ)概念

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1. ARM的含義

ARM是Advanced RISC Machines的簡寫，有三個(gè)含義：

a: 一個(gè)生產(chǎn)高級RISC（精簡指令集）處理器的公司 b: 一種高級RISC的技術(shù) c: 一類采用高級RISC的處理器

2. 體系結(jié)構(gòu)

ARM采用哈佛結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)和地址分開存儲，有并發(fā)性 特點(diǎn)：分開存儲、獨(dú)立編址、兩倍帶寬、執(zhí)行效率更高。

與之相對的是馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)和指令一起存儲 特點(diǎn)是：單一存儲、統(tǒng)一編址、分時(shí)復(fù)用。

3. 流水線

ARM 一般采用三級流水線，在一些高級的指令系統(tǒng)中采用五級流水線（更高級的有十三級流水線）

4. RISC

在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，指令集是一切軟硬件生態(tài)的起點(diǎn)。 指令為引導(dǎo)硬件的工作方式，集為集合。常用的指令集主要分為兩類：

復(fù)雜指令集（CISC：Complex Instruction Set Computing） CISC指令集豐富，對常用功能還是特殊功能都有特定的指令集，但是每個(gè)指令位數(shù)都較長。執(zhí)行效率以及處理數(shù)據(jù)效率較低，但對特殊功能還是常用功能都較容易編寫。

精簡指令集（RISC：Reduced Instruction Set Computer） RISC指令集中的指令相對較少，多數(shù)為常用的指令，他們具有簡單高效的特點(diǎn)。對不常用的功能，常通過組合指令來完成，因此，在RISC機(jī)器上實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)，效率可能較低，但可以用流水技術(shù)和超標(biāo)量技術(shù)加以改進(jìn)和彌補(bǔ)。 精簡指令集的基本思想為：盡量簡化指令功能，只保留那些功能簡單、能夠在一個(gè)節(jié)拍內(nèi)執(zhí)行完成的指令。

5. ARM的寄存器

5.1 ARM 處理器一般共有 37 個(gè)寄存器，其中包括：

(1) 31 個(gè)通用寄存器，包括 PC（程序計(jì)數(shù)器），都是 32 位的寄存器。 (2) 6 個(gè)狀態(tài)寄存器，都是 32 位的寄存器。

ARM 處理器共有 7 種不同的處理器模式: 用戶模式（User） 快速中斷模式（FIQ） 普通中斷模式（IRQ） 管理模式（Svc） 數(shù)據(jù)訪問中止模式（Abort） 未定義指令中止模式（Und） 系統(tǒng)模式（Sys）

在每一種處理器模式中有一組相應(yīng)的寄存器。在任意一種處理器模式下，可見的寄存器包括 15 個(gè)通用寄存器（R0~R14）、一個(gè)或者二個(gè)狀態(tài)寄存器以及程序計(jì)數(shù)器（PC）。在所有的寄存器中，有些是各模式共用同一個(gè)物理寄存器，有些寄存器是各個(gè)模式自己擁有獨(dú)立的物理寄存器

其中 : r0-r3 主要用于子程序間傳遞參數(shù)， r4-r11 主要用于保存局部變量，但在 Thumb 程序中，通常只能使用 r4~r7 來保存局部變量； r12 用作子程序間scratch 寄存器，即 ip 寄存器； r13 通常用做棧指針，即 sp； r14 寄存器又被稱為連接寄存器（lr），用于保存子程序以及中斷的返回地址； r15 用作程序計(jì)數(shù)器（pc），由于 ARM 采用了流水線機(jī)制，當(dāng)正確讀取了 PC 的值后，該值為當(dāng)前指令地址加 8 個(gè)字節(jié)，即 PC 指向當(dāng)前指令的下兩條指令地址。

CPSR和SPSR都是程序狀態(tài)寄存器，其中SPSR是用來保存中斷前的CPSR中的值，以便在中斷返回之后恢復(fù)處理器程序狀態(tài)。

5.2 R0-R15寄存器 根據(jù)“ARM-thumb 過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)”：

R0-R3 用作傳入函數(shù)參數(shù)，傳出函數(shù)返回值。 在子程序調(diào)用之間，可以將 r0-r3 用于任何用途。 被調(diào)用函數(shù)在返回之前不必恢復(fù) r0-r3。 如果調(diào)用函數(shù)需要再次使用 r0-r3 的內(nèi)容，則它必須保留這些內(nèi)容。 R4-R11 被用來存放函數(shù)的局部變量。 如果被調(diào)用函數(shù)使用了這些寄存器，它在返回之前必須恢復(fù)這些寄存器的值。 R12 是內(nèi)部調(diào)用暫時(shí)寄存器 ip。 它在過程鏈接膠合代碼（例如，交互操作膠合代碼）中用于此角色。 在過程調(diào)用之間，可以將它用于任何用途。 被調(diào)用函數(shù)在返回之前不必恢復(fù) r12。 R13 是棧指針 sp。 它不能用于任何其它用途。sp 中存放的值在退出被調(diào)用函數(shù)時(shí)必須與進(jìn)入時(shí)的值相同。 R14 是鏈接寄存器 lr。 如果您保存了返回地址，則可以在調(diào)用之間將 r14 用于其它用途，程序返回時(shí)要恢復(fù) R15 是程序計(jì)數(shù)器 PC。 它不能用于任何其它用途。 注意：在中斷程序中，所有的寄存器都必須保護(hù)，編譯器會自動保護(hù)R4～R11

詳見：

https://www.cnblogs.com/zjy0806/p/11956959.html

https://blog.csdn.net/Z_H_Z_0/article/details/106574292

6. 分類

A系列(應(yīng)用程序型): 具有MMU，多媒體加速處理單元等特性，適用于高端消費(fèi)電子設(shè) 備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、移動Internet設(shè)備和企業(yè)市場。

R系列(實(shí)時(shí)型) : 具有MPU，該系列適用于高性能實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，如Cortex -R4用于硬盤驅(qū)動器和汽車系統(tǒng)的電子控制單元。

M系列(微控制器型) : 該系列可快速進(jìn)行中斷處理，適用于需要高度確定的行為和最少門數(shù)的成本敏感型設(shè)備。主要用于嵌入式和工業(yè)控制。

7. 其他（Cortex-M3為例）

Cortex M3 (CM3) 采用哈佛結(jié)構(gòu)，擁有獨(dú)立的32位指令總線和數(shù)據(jù)總線，寄存器和存儲器也是32位。 與內(nèi)核緊密耦合的NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller，即嵌套向量中斷控制器)多種中斷機(jī)制，可提高中斷響應(yīng)速度和效率。符合CMSIS（Cortex微處理器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)）。全面支持32位Thumb-2(子集)和16位Thumb指令集。

NVIC詳見鏈接：

https://www.cnblogs.com/Rane/p/13603323.html

https://blog.csdn.net/DLUTXIE/article/details/7059184?locationNum=4&fps=1

CMSIS詳見：

https://mp.weixin.qq.com/s/n5_Ml8uOHcVKXJ8L-rOW-g

https://blog.csdn.net/Zhang_ChuanCong/article/details/97000949

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