2020年10月16日 | 新手必看，关于ARM的22个常用概念

　   文章具体介绍了关于ARM的22个常用概念。
      1.ARM中一些常见英文缩写解释

　　MSB：最高有效位；

　　LSB：最低有效位；

　　AHB：先进的高性能总线；

　　VPB：连接片内外设功能的VLSI外设总线；

　　EMC：外部存储器控制器；

　　MAM：存储器加速模块；

　　VIC：向量中断控制器；

　　SPI：全双工串行接口；

　　CAN：控制器局域网，一种串行通讯协议；

　　PWM：脉宽调制器；

　　ETM：嵌入式跟踪宏；

　　CPSR：当前程序状态寄存器；

　　SPSR：程序保护状态寄存器；

　　2.MAM 使用注意事项：

　　答：当改变 MAM 定时值时，必须先通过向 MAMCR 写入 0 来关闭 MAM，然后将新值写入 MAMTIM。最后，将需要的操作模式的对应值写入MAMCR，再次打开MAM。

　　对于低于 20MHz 的系统时钟，MAMTIM 设定为 001。对于 20MHz 到 40MHz 之间的系统时钟，建议将Flash访问时间设定为2cclk，而在高于40MHz的系统时钟下，建议使用3cclk。

　　3.VIC 使用注意事项

　　答：如果在片内RAM当中运行代码并且应用程序需要调用中断，那么必须将中断向量重新映射到Flash地址0x0。这样做是因为所有的异常向量都位于地址 0x0及以上。通过将寄存器MEMMAP（位于系统控制模块当中）配置为用户RAM模式来实现这一点。用户代码被连接以便使中断向量表装载到0x4000 0000。

　　4. ARM启动代码设计

　　答：ARM启动代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程，一般使用汇编语言。启动代码一般包括：

　　中断向量表

　　初始化存储器系统

　　初始化堆栈初始化有特殊要求的端口、设备

　　初始化用户程序执行环境

　　改变处理器模式

　　呼叫主应用程序

　　5.IRQ 和 FIQ 之间的区别

　　答：IRQ和FIQ是ARM处理器的两种编程模式。IRQ是指中断模式，FIR是指快速中断模式。对于 FIQ 你必须尽快处理你的事情并离开这个模式。IRQ 可以被 FIQ 所中断，但 IRQ 不能中断 FIQ。为了使 FIQ 更快，所以这种模式有更多的影子寄存器。FIQ 不能调用 SWI（软件中断）。FIQ 还必须禁用中断。如果一个 FIQ 例程必须重新启用中断，则它太慢了，并应该是 IRQ 而不是 FIQ。

　　6.ARM处理器对异常中断的响应过程

　　答：ARM处理器对异常中断的响应过程如下所述：

　　保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位；

　　设置当前程序状态寄存器CPSR中的相应位；

　　将寄存器lr_mode设置成返回地址；

　　将程序计数器值PC，设置成该异常中断的中断向量地址，跳转到相应异常中断处执行。

　　7.ARM指令与Thumb指令的区别

　　答：在ARM体系结构中，ARM指令集中的指令是32位的指令，其执行效率很高。对于存储系统数据总线为16位的应用系统，ARM体系提供了Thumb指令集。Thumb指令集是对ARM指令集的一个子集重新编码得到的，指令长度为16位。通常在处理器执行ARM程序时，称处理器处于ARM状态；当处理器执行Thumb程序时，称处理器处于Thumb状态。Thumb指令集并没有改变ARM体系地层的程序设计模型，只是在该模型上加上了一些限制条件。 Thumb指令集中的数据处理指令的操作数仍然为32位，指令寻址地址也是32位的。

　　8.什么是ATPCS

　　答：为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序之间的调用规定一定的规则。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则。这些规则包括寄存器使用规则，数据栈的使用规则，参数的传递规则等。

　　9.ARM程序和Thumb程序混合使用的场合

　　答：通常，Thumb程序比ARM程序更加紧凑，而且对于内存为8位或16位的系统，使用Thumb程序效率更高。但是，在下面一些场合下，程序必须运行在ARM状态，这时就需要混合使用ARM和Thumb程序。

　　强调速度的场合，应该使用ARM程序；

　　有些功能只能由ARM程序完成。如：使用或者禁止异常中断；

　　当处理器进入异常中断处理程序时，程序状态切换到ARM状态，即在异常中断处理程序入口的一些指令是ARM指令，然后根据需要程序可以切换到Thumb状态，在异常中断程序返回前，程序再切换到ARM状态。

　　ARM处理器总是从ARM状态开始执行。因而，如果要在调试器中运行Thumb程序，必须为该Thumb程序添加一个ARM程序头，然后再切换到Thumb状态，执行Thumb程序。

　　10.ARM处理器运行模式

　　答：ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：

　　用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态；

　　快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道管理；

　　外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理；

　　管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式；

　　数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护；

　　系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务；

　　未定义指令中止模式（und）：当未定义指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

　　11.ARM体系结构所支持的异常类型

　　答：ARM体系结构所支持的异常和具体含义如下（圈里面的数字表示优先级）：

　　复位①：当处理器的复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位异常处执行（异常向量：0x0000，0000）；

　　未定义指令⑥：当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时，产生为定义异常。可使用该异常机制进行软件仿真（异常向量：0x0000，0004）；

　　软件中断⑥：有执行SWI指令产生，可用于用户模式下程序调用特权操作指令。可使用该异常机制实现系统功能调用（异常向量：0x0000，0008）；

　　指令预取中止⑤：若处理器的预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，存储器会向处理器发出中止信号，当预取指令被执行时，才会产生指令预取中止异常（异常向量：0x0000，000C）；

　　数据中止②：若处理器数据访问的指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，产生数据中止异常（异常向量：0x0000，0010）；

　　IRQ④（外部中断请求）：当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常。系统的外设可以该异常请求中断服务（异常向量：0x0000，0018）；

　　FIQ③（快速中断请求）：当处理器的快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常（异常向量：0x0000，001C）。

　　说明：其中异常向量0x0000，0014为保留的异常向量。