ARM学习笔记[转]

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。

12. ARM体系结构的存储器格式
答：ARM体系结构的存储器格式有如下两种：
? 大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，字数据的低字节存放在高地址中；
? 小端格式：与大端存储格式相反，高地址存放数据的高字节，低地址存放数据的低字节。

13. ARM寄存器总结：
? ARM有16个32位的寄存器（r0到r15）。
? r15充当程序寄存器PC，r14（link register）存储子程序的返回地址，r13存储的是堆栈地址。
? ARM有一个当前程序状态寄存器：CPSR。
? 一些寄存器（r13，r14）在异常发生时会产生新的instances，比如IRQ处理器模式，这时处理器使用r13_irq和r14_irq
? ARM的子程序调用是很快的，因为子程序的返回地址不需要存放在堆栈中。

14. 存储器重新映射的原因：
? 使Flash存储器中的FIQ处理程序不必考虑因为重新映射所导致的存储器边界问题；
? 用来处理代码空间中段边界仲裁的SRAM和Boot Block向量的使用大大减少；
? 为超过单字转移指令范围的跳转提供空间来保存常量。

15. 存储异常向量表中程序跳转使用LDR指令，而不使用B指令的原因：
? LDR指令可以全地址范围跳转，而B指令只能在前后32MB范围内跳转；
? 芯片具有Remap功能。当向量表位于内部RAM或外部存储器中，用B指令不能跳转到正确的位置。

16. 锁相环（PLL）注意要点：
? PLL在芯片复位或进入掉电模式时被关闭并旁路，在掉电唤醒后不会自动恢复PLL的设定；
? PLL只能通过软件使能；
? PLL在激活后必须等待其锁定，然后才能连接；
? PLL如果设置不当将会导致芯片的错误操作。

17. ARM7与ARM9的区别：
? ARM7内核是0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯?诺伊曼结构；
ARM9内核是五级流水线，提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。
? ARM7没有MMU，ARM720T是MMU的；ARM9是有MMU的，ARM940T只有Memory protection unit.不是一个完整的MMU。
? ARM7TDMI提供了非常好的性能——功耗比。它包含了Thumb指令集快速乘法指令和ICE调试技术的内核。ARM9的时钟频率比ARM7更高，采用 哈佛结构区分了数据总线和指令总线。

18. VIC的基本操作如下：
答：设置IRQ/FIQ中断，若是IRQ中断则可以设置为向量中断并分配中断优先级，否则为非向量IRQ。然后可以设置中断允许，以及向量中断对应地址或 非向量中断默认地址。当有中断后，若是IRQ中断，则可以读取向量地址寄存器，然后跳转到相应的代码。当要退出中断时，对向量地址寄存器写0，通知VIC 中断结束。当发生中断时，处理器将会切换处理器模式，同时相关的寄存器也将会映射。

 19. 使用外部中断注意
? 把某个引脚设置为外部中断功能后，该引脚为输入模式，由于没有内部上拉电阻，所以必须外接一个上拉电阻，确保引脚不被悬空；
? 除了引脚连接模块的设置，还需要设置VIC模块，才能产生外部中断，否则外部中断只能反映在EXTINT寄存器中；
? 要使器件进入掉电模式并通过外部中断唤醒，软件应该正确设置引脚的外部中断功能，再进入掉电模式。

20. UART0的基本操作方法
? 设置I/O连接到UART0；
? 设置串口波特率（U0DLM、U0DLL）；
? 设置串口工作模式（U0LCR、U0FCR）；
? 发送或接收数据（U0THR、U0RBR）；
? 检查串口状态字或等待串口中断（U0LSR）。

21. I2C的基本操作方法
答：I2C主机基本操作方法：
? 设置I2C管脚连接；
? 设置I2C时钟速率（I2SCLH、I2SCLL）；
? 设置为主机，并发送起始信号（I2CONSET的I2EN、STA位为1，AA位为0）；
? 发送从机地址（I2DAT），控制I2CONSET发送；
? 判断总线状态（I2STAT），进行数据传输控制；
? 发送结束信号（I2CONSET）。 I2C从机基本操作方法：
? 设置I2C管脚连接； ? 设置自身的从机地址（I2ADR）；
? 使能I2C（I2CONSET的I2EN、AA位为1）；
? 判断SI位或等待I2C中断，等待主机操作；
? 判断总线状态I2STAT，进行数据传输控制。

22. PWM基本操作方法：
? 连接PWM功能管脚输出，即设置PINSEL0、PINSEL1；
? 设置PWM定时器的时钟分频值（PWMPR），得到所要的定时器时钟；
? 设置比较匹配控制（PWMMCR），并设置相应比较值（PWMMRx）；
? 设置PWM输出方式并允许PWM输出（PWMPCR）及锁存使能控制（PWMLER）；
? 设置PWMTCR，启动定时器，使能PWM；
? 运行过程中要更改比较值时，更改之后要设置锁存使能。 使用双边沿PWM输出时，建议使用PWM2、PWM4、PWM6；使用单边PWM输出时，在PWM周期开始时为高电平，匹配后为低电平，使用PWMMR0 作为PWM周期控制，PWMMRx作为占空比控制。