初始嵌入式系列之ARM(四)

姓名:张硕 学院:电子工程学院 学号:19020100006

转自:https://blog.csdn.net/jack123345667/article/details/107817063

嵌牛导读:本文主要介绍了arm的特点

嵌牛鼻子:ARM、嵌入式

嵌牛提问:ARM的寻址方式有哪些?

嵌牛正文:

ARM的特点

ARM采用RISC架构,CPU本身不能直接读取内存(需要借助内部寄存器对外部内容进行读取。当要改变外部内存中的数据时,首先需要将外部内存中的数暂时读到内部寄存器并进行改写,再重新放回到外部内存中)。

冯诺依曼结构与哈佛结构

程序和数据都放在内存中,且不彼此分离的结构称为冯诺依曼结构。譬如Intel的CPU均采用冯诺依曼结构

程序和数据分开单独放在不同的内存块中,彼此完全分离的结构称为哈佛结构。譬如大部分单片机采用哈佛结构。

对比:冯诺依曼结构中程序和数据不区分的放在一起,因此安全和稳定性是个问题,好处是处理起来简单。

哈佛结构中程序(一般放在ROM、flash中)和数据(一般放在RAM中)独立分开存放,因此好处是安全和稳定性高,缺点是软件处理复杂一些(需要统一规划链接地址等)

内存与外存

内存                      外存

内部存储器          外部存储器

用来运行程序      用来存储东西

RAM                      ROM

DRAM SRAM DDR 硬盘 Flash Nand iNand U盘

CPU连接内存和外存的连接方式不同。

内存需要直接地址访问,所以是通过地址总线&数据总线的总线式访问方式连接的(好处是直接访问,随机访问;坏处是占用CPU的地址空间,大小受限)

外存是通过CPU的外存接口来连接接口来连接的(好处是不占用CPU的地址空间,坏处是访问速度没有总线式快,访问时序较复杂)

SoC常用外存:

NorFlash

NandFlash

eMMC/iNand/moviNand

oneNAND

SD卡/TF卡/MMC卡

eSSD

S5PV210的启动过程

内存:

SRAM 静态内存 特点就是容量小、价格高,优点是不需要软件初始化直接上电就能用

DRAM 动态内存 特点就是容量大、价格低,缺点是上电后不能直接使用,需要软件初始化后才可以使用。

单片机:内存需求量小,而且希望开发尽量简单,适合全部用SRAM

嵌入式系统:内存需求量大,而且没有NorFlash等可启动介质

PC机:内存需求量大,而且软件复杂,不在乎DRAM的初始化开销,适合全部用DRAM

外存:

NorFlash:特点是容量小,价格高,优点是可以和CPU直接总线式相连,CPU上电后可以直接读取,所以一般用作启动介质

NandFlash(跟硬盘一样):特点是容量大,价格低,缺点是不能总线式访问,也就是说不能上电CPU直接读取,需要CPU先运行一些初始化软件,然后通过时序接口读写。

一般PC机:很小容量的BIOS(NorFlash)+很大容量的硬盘(类似于NandFlash)+大容量的DRAM

一般的单片机:很小容量的NorFlash+很小容量的SRAM

嵌入式系统:因为NorFlash很贵,所以现在很多嵌入式系统直接用:

外接的大容量Nand +外接大容量DRAM+SoC内置SRAM

S5PV210启动方式:外接的大容量Nand +外接大容量DRAM+SoC内置SRAM

实际上S5PV210的启动过程:210内置了一块96KB大小的SRAM(叫iRAM),同时还有一块内置的64KB大小的NorFlash(叫iROM)。

ARM的7种工作模式

模式              详情

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到这种模式

IRQ                当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入这种模式

SVC              当复位或软中断指令执行时将会进入到这种模式

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

CPU是硬件,OS是软件,软件的设计要依赖硬件的特性,硬件的设计要考虑软件需要,便于实现软件特性。

ARM汇编指令集

ARM采用RISC架构,CPU本身不能直接读取内存,需要借助内部寄存器对外部内容进行读取。当要改变外部内存中的数据时,首先需要将外部内存中的数暂时读到内部寄存器并进行改写,再重新放回到外部内存中。

ldr(load register):指令将内存内容加载入通用寄存器。

str(store register):指令将寄存器内容存入内存空间中。

ldr/str组合用来实现ARM CPU和内存数据交换。

8种寻址方式

寻址方式              汇编写法                  具体解释

寄存器寻址          mov r1,r2                将r2中的内容运送到r1中

立即寻址              mov r0,#0xFF00      将#后的16进制数直接放到r0中

寄存器移位寻址  mov r0,r1,lsl #3        将r1左移3位放到r0中

寄存器间接寻址  ldr r1,[r2]                  [r2]表示一个内存地址,把该内存地址中的值赋给r1

基址变址寻址      ldr r1,[r2,#4]              [r2]的地址加上4的地址,把该地址的内容赋给r1

多寄存器寻址      ldmia r1!,{r2-r7,r12}  与上述类似,只不过放在堆栈中

堆栈                      stmfd sp!,{r2-r7,lr}    与上述类似,只不过放在堆栈中

相对寻址              beq flag                    :flag:标号用于标记标号后面那句指令的地址,常用来表示入口点,函数名就是一个标号,C语言中的goto就可以跳转到一个标号,在ARM汇编中用指令b flag:就可以跳转到flag:对应的标号处执行,和beq flag:是一样的,其原理是相对于PC程序位置寄存器做一个偏移。

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