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1、精品名师归纳总结献给 ARM 初学者ARM 简介与编程1. ARM 简介摘录ARM（Advanced RISC Machines ）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的 RISC 处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入把握、消费 / 训练类多媒体、 DSP和移动式应用等。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的 ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系， ARM很快成为许多全球性 RISC 标准的缔造者。目前，总共有 30 家半导体公司与 ARM签订了硬件技术使用许可协
2、议，其中包括 Intel 、IBM、LG 半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，就包括微软、升阳和 MRI 等一系列知名公司。ARM架构是面对低预算市场设计的第一款 RISC微处理器。2. 产品介绍ARM供应一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案。由于全部产品均接受一个通用的软件体系，所以相同的软件可在全部产品中运行（理论上如此）。典型的产品如下。 CPU内核-ARM7 ：小型、快速、低能耗、集成式RISC 内核，用于移动通信。- ARM7TDMIThumb: 这是公司授权用户最多的一项产品，将ARM7指令集同 Thumb扩展组合在一起， 以削减
3、内存容量和系统成本。同时，它仍利用嵌入式ICE 调试技术来简化系统设计，并用一个DSP增强扩展来改进性能。该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器。-ARM9TDMI:接受 5 阶段管道化 ARM9内核，同时配备 Thumb扩展、调试和 Harvar d 总线。在生产工艺可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相同的情形下，性能可达ARM7TDM的I体系扩展两倍之多。常用于连网和顶置盒。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结- Thumb: 以 16 位系统的成本，供应32 位 RISC性能，特殊留意的是它所需的内存容量特殊小。嵌入式 ICE 调试由于集成了类似于 ICE
4、的 CPU内核调试技术，所以原型设计和系统芯片的调试得到了极大的简化。微处理器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结-ARM710 系列，包括 ARM710、ARM710、TARM720T和 ARM740T低:价、低能耗、封装式常规系统微型处可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结理器，配有高速缓存（ Cache）、内存治理、写缓冲和JTAG。广泛应用于手持式运算、数据通信和消费类多媒体。-ARM940T 、920T 系列: 低价、低能耗、高性能系统微处理器，配有Cache、内存治理和写缓冲。应用于高级引擎治理、保安系统、顶置盒、便携运算机和高档打印机。-StrongARM:
5、 性能很高、同时中意常规应用需要的一种微处理器技术，与DEC联合研制，后来授权给Intel。SA110处理器、 SA1100 PDA系统芯片和 SA1500多媒体处理器芯片均接受了这一技术。-ARM7500 和 ARM7500FE高: 度集成的单芯片 RISC 运算机， 基于一个缓存式 ARM7 32位内核， 拥有内存和 I/O 把握器、 3 个 DMA通道、片上视频把握器和调色板以及立体声端口;ARM7500FE就增加了一个浮点运算单元以及对 EDO DRAM的支持。特殊适合电视顶置盒和网络运算机（NC）。Windows CE 的 Pocket PC 只支持 ARMWindows CE可支持
6、多种嵌入式处理器，但基于 Windows CE 的 Pocket可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PC就只支持 ARM一种。微软在对 SH3、MIPS、ARM等嵌入式处理器做了评估后认为，ARM是一种性价比较好的选择。 由于目前 ARM在手持设备市场占有90%以上的份额， 只支持 ARM，可以有效的缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。由于ARM开放其处理器授权，因此，用户在市场上可以在多家整机厂商中进行选择，从而保证了这一市场的竞争性。2. ARM 芯片 CL-PS7111主要特点电平 2.7v/3.3v.相对应 CPU工作频率 13MHz/18MHz. 13MHz
7、位节电模式 ,性能相当于 33MHz Inter 486 PC ARM710A内核ARM7 CPU8K 4 向缓存 cacheMMU带有 64 入口 TLBTransition Look-aside BufferDRAM把握器支持 16 位和 32 位 DRAM ROM/SRAM/Flash Memory 把握可译码 4,5 或 6 个独立的 256M 储备空间段每个储备段支持8 位,16 位和 32 位操作 , 并支持分页模式可编程 ROM/SRAM/Flash Memory支持两个低功耗CL-PS6700 PC 卡PCMCIA把握器2K 片内 SRAM用于程序快速执行片内 Boot ROM
8、 128Byte两个同步串行接口支持 SPI, 或 Microwire2兼容音频解码器 Audio Codec27 位通用接口 GPIOgeneral-purpose I/O port3 个 8 位和 1 个 3 位 GPIO port支持键盘阵列扫描 Scanning keyboard matrix两个异步串口 UARTs支持高达 115.2K 波特率内有两个接收发送 TX,RX 16Bytes FIFOs缓冲支持 MODEM把握信号DC-to-DC 转换器接口可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结供应两个 96KHz时钟输出 , 通过编程 duty ratio1/16-15/16
9、操作LCD把握器直接信号扫描板接口, 单色 LCD面板的大小可编程从 16 到 1024 个像素 ,16 个像素为一个单位视频帧大小可编程到 128K byte每个像素点的位数可编程1,2,4位计时器和实时时钟两个 16 位计时器 Timer counter和一个 32 位实时时钟 RTC3. 调试工具及调试方法ARM Project Manager APM include ARM Debuger:这个工具由 ARM供应主要是开发程序,编程调试 ARM 芯片,有相当不错的开发环境和远端调试功能,支持汇编和 C. 它带有一个 ARM自己的嵌入式操作系统AR M Angel,用户可以在它的上面开发
10、自己的嵌入式软件,不过这个操作系统不是实时多任务的.通过运算机串口与处理器UART相连 , 设置运算机的超级终端 Hyper Terminal ,通过超级终端观看硬 件情形 寄存器设置 , 数据等 和程序运行情形 , 当然程序重要加入向UART送出数据的指令 ,用 Beep 报警也是经常用的 .这种调试方法是用于底层调试硬件, 找出硬件存在的问题.VxWorks 在 Shell不能正常运行前 , 也是实行这种方法来调试程序, 不过一般不是硬件问题 , 而是 BSP中存在的问题 , 需要依据硬件 , 修改 BSP.需要说明的是：上述方法是在没有硬件仿真器的情形下接受的，仿真器是底层调试硬件程序最
11、好，最简便直观的方法。4. ARM7 编程要点及示例ARM编程可参考程序示例ARM_Boot Flash ROM 驱动VxWorks image 装入 ARM的过程 :ARM7 有两种运行模式 , Boot模式和 Normal模式, Boot模式主要是把程序装入 down load或 load Fl ash ROM中用的 , Normal模式是一般运行程序用的.ARM7 Boot 模式时 , Flash的的址是 0x70000000 片选型号是 CS0 Normal 模式下 ,Flash的址为 0x000000 00ARM7内部有 128byte 的 BootROM和 2K 的 SRAM，当需
12、要 Download VxWorks image时,ARM启动接受 Boot 方式启动运行存在128byte BootROM 中的程序初始化 ARM内部的 COM口，从 COM口接受数据到 2K 的 SRAM，这 2K 程序是用来真正Load VxWorks 的， 2K 程序 Load 完毕后系统自动跳转到这2K 程序执行 , 它的作用是再次初始化内部的 COM口, 通过 COM口接受 VxWorks 到 DRAM，然后由 DRAM写入 FLASH。在主板 2K SRAM运行的 Boot Load 程序执行过程 , 可参看程序示例中 ARM Boot Load 程序可编辑资料 - - - 欢迎
13、下载精品名师归纳总结写入完毕后，切换到 Normal 模式重新启动系统，系统自动跳到FLASH 0X00000000开头运行 VXWORK。S用 PC 机上的 COM1与 ARM内部的 UART1（COM）通信来 Download VxWorks 。主要管脚定义32 条数据线 : D0D3128 条的址线 : A0-A27 little endian定义,相对应数据排列 0 1 2 3 4 5 6276 条片选信号脚 : CS0-CS5,其实作用相当于的址线A28A314 个 8 位的 PORT口: PORT A, PORT B , PORT D主要用于外围芯片信号的把握. PORT E 有双
14、作用 .例如 PORT A 把握键盘的行信号 , PORT B用于 RS232, PORT D 用于把握 MODEM, FPGA.外部中断信号 EINT, EXTFIQ.编程时要依据主板原理图和硬件手册进行.看硬件图纸 ,该芯片和 CPU的那些管脚连结 .特殊是 PORT 口和片选线 .查 CPU手册 ,得到 PORT口和该片选的硬件的址 .编程:用 PORT口直接对芯片操作 , 如开, 关,RESET等,用片选的址和芯片内的址结合对该外围芯片操作.Exception vectors,中断向量表及中断支配Vector的址 Exception Exception Mode Priority1=H
15、igh 0x0 ResetSvc 10x4 Undefined Instruction Undef 60x8 Software Interrupt Svc 60xC Prefetch Abort Abort 50x10 Data Abort Abort 20x14 ReservedNot applicable Not applicable可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结0x18 Interrupt IRQ irq 40x1C Fast Interrupt FIQFiq 3这个向量表必需要放置在系统的址0x00000000 一般是规律的址 ,即经过 MMU映射后的的址 处.一般是
16、在这些的址上放跳转指令BL,跳到相应的的址空间执行相应的程序.如系统执行从 0x00000000 Reset开头, Reset跳转到某一的址开头运行操作系统.程序示例 , 中断向量表 ARM asm: VectorStart ; Start of ARM processor vectorsLDR pc,ResetV ; 00 - ResetLDR pc,UndefV ; 04 - Undefined instructionsLDR pc,SWIV ; 08 - SWI instructionsLDR pc,PAbortV ; 0C - Instruction fetch abortsLDR p
17、c,DAbortV ; 10 - Data access abortsLDR pc,UnusedV ; 14 - Reserved was address exceptionLDR pc,IRQV ; 18 - IRQ interruptsLDR pc,FIQV ; 1C - FIQ interrupts中断号支配 FIQ, IRQ中断类型中断号 Name说明可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结FIQ 0 外部中断 EXTFIQ管脚 NEXT FIQIRQ 5外部中断EINT1管脚 NEINT1IRQ 6外部中断EINT2管脚 NEINT2IRQ 7外部中断EINT3管脚 NEIN
18、T3 IRQ 12 内部中断 UTXINT1 UART1 TX FIFO 为空 中断号也是寄存器 INTMR和 INTSR的位, 所以在 ARM中中断的编程要点是看硬件图纸 ,该外设和 CPU的那一个管脚连结 .查 CPU手册 ,得到中断号及 INTMR,INTSR的的址 .编程注:假如不是写底层driver,只是在系统上层编程 如 VxWorks, Linux知道中断号即可 .程序示例 VxWorks:/ 登记中断号 5,和相应的中断例程 ComISR. intConnect VOIDFUNCPTR * 5, ComISR, 0 ;/ 使能这中断intEnable VOIDFUNCPTR *
19、 5 ;ARM Interrupts: ARM processors implement fast and normal level of interrupt,signalled extern ally, synchronise interrupts before an exception is raised. A fast interrupt requst FIQ will desable subsequent normal and fast interrupt by setting the I and F bit in CPSR,and a nor mal interrup request
20、IRQ will disable subsequent normal interrupt by setting I bit in CPSR.计时器中断编程过程ARM7一般内部有两个 16 位计时器 Timer counter和一个 32 位实时时钟 RTC, 计时器中断属于 IRQ中断,这里以计时器 1 为例表达一下中断的编程过程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结设置 interrup mask INTMR1寄存器 0x80000240第 8 位 TC1OI计时器 1 为使能 .在 0x800000300 计时器1 的数据寄存器 TC1D写入指定数据 , 这样数据开头从这个给定的
21、数开头递减计数, 计数递减至 0后, 会产生一个溢出 underflow IRQ中断请求 , 中断状态寄存器 INTSR1 0x80000240 第 8 位 TC1OI置位. 系统会跳到中断向量表的址 0x00000018处, 执行相应的中断程序, 中断程序通过判定中断的类型 判定中断状态寄存器的位 , 来执行相应的中断服务程序ISR.中断状态寄存器标志位复位, 计时器开头重新开头计时 .储备空间治理单元 MMU物理的址映射重点在于片选的址 CS的选取 , 另外 MMU映射需要参考这个物理的址ARM7 物理的址映射表的址 内容大小备注0xF000.0000 Unused 256Mbytes 0
22、xE000.0000 Unused 256Mbytes 0xD000.0000 DRAM Bank 1 256Mbytes0xC000.0000 DRAM Bank 0 256Mbytes外接 DRAM 0x8000.2000 Unused -1Gbytes0x8000.0000内部寄存器的址 8Kbytes主要的 I/O 和把握0x7000.0000 Boot ROM 128 bytes片内, 封有 Boot 程序0x6000.0000 On-chip SRAM 2 Kbytes片内, 存放 Load 程序0x5000.0000 PCMCIA-1NCS5 4*64 Mbytes0x4000.
23、0000 PCMCIA-0NCS4 4*64 Mbytes0x3000.0000外部扩展 NCS3 256Mbytes0x2000.0000外部扩展 NCS2 256Mbytes0x1000.0000 ROM Bank 1NCS1 256Mbytes0x0000.0000 ROM Bank 0NCS0 256Mbytes外接 Flash ROMMMU虚拟 规律 的址和物理的址的映射实例Vxworks 支持的 ARM架构的处理器 , 一般是 RAM的起始位置为 0x0, 而实际上 ARM的物理的址 0x0 是 ROM的起始的址 ,RAM在高位的址 . 这就需要系统在 Boot 过程中 , 执行
24、MMU程序 , 重新映射 RAM和 ROM的的址 . 即 RAM起始的址为 0x0.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结MMU主要有 ARM7中协处理器 coprocessor 15 把握,coporocessor 主要把握 :片内的 MMU指令和数据缓存 IDC Write BufferWBMMU有两层页表 two-level page table用来进行虚拟的址向物理的址转换,CP15 定义 16 个寄存器 , 只有 M RC和 MCR指令才能对它们操作.在 VxWorks 系统中 ,MMU表分成两部分 :boot up table 和 final table. 在文件 ram
25、AtHigh.h 中定义 . 该表在文件 romInit.s 中初始化 , 语句为 :BL _ramAtHigh_12MMU映射实例虚拟 规律 的址 VxWorks 系统硬件物理的址RAM首的址 0x0000.0000Low Address 0x0000.1000 High Address 0x0060.0000 ROM 0x0100.0000其他的的址规律的址和物理的址映射的址不变0x8000.0000 内部寄存器.相同的颜色映射对应的的址可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ROM 0x0000.0000 VxWorks image和文件系统RAM首的址 0xC000.0000存放 LCD,MMU表等0xC004.0000 中断向量表等0xC004.1000 VxWorks 运行位置0xC064.0000 VxWorks 从 ROM解压后 Copy 的位置其他的的址映射的址不变0x8000.0000 内部寄存器.可编辑资料 - - - 欢迎下载