[嵌入式]arm第一天

二、ARM相关概念(重点)

2.1 汇编指令

执行一条汇编指令，可以完成某个特定的功能，例如add

2.2 指令集

很多条汇编指令的集合

2.3 架构

不同指令集的版本命名

1）armv1~armV9架构

2）armv1~armv6架构已经淘汰

3）armv7~armv8架构市面上使用比较多

4）armV9架构：2021年刚刚上市

2.4 内核

根据不同的arm架构，设计出不同的arm内核

arm公司不生产芯片，它只是做技术授权，将相应的内核，卖给相应厂商

2.5 SOC

soc:system on chip 片上系统

芯片厂商拿到了arm的授权之后，添加自己需要的外设，就构成了SOC(芯片)

三、ARM发展史

3.1里程碑1------ARM成立

ARM前身为艾康电脑（Acorn），于1978年，英国剑桥成立，大学的孵化物。

1980年代晚期，苹果开始与艾康合作，开发新版ARM核心。

1985年，艾康开发出全球第一款商用RISC处理器，即ARM1，针对于PC市场，还没有嵌入式呢！！！

1990年，艾康财务危机，受苹果和VLSI（最早做超大规模集成电路的公司）的投资，成立独立子公司：Advanced RISC Machines（ARM），

ARM公司正式成立面世。

3.2 里程碑2------嵌入式RISC处理器

1991年，ARM推出第一款嵌入式RISC处理器，即ARM6。

1993年，发布ARM7。

1997年，发布ARM9TDMI，三星2440基于此内核。

1999年，发布ARM9E，增强型ARM9。

2001年，ARMv6架构。

2002年，发布ARM11微架构。

3.3 里程碑3------微控制器

2004年，发布ARMv7架构的Cortex系列处理器，同时推出Cortex-M3。

2005年，发布Cortex-A8处理器。

2007年，发布Cortex-M1和Cortex-A9

2009年，实现Cortex-A9、发布Cortex-M0

2010年，推出Cortex-M4(F)、成立Linaro

（ARM公司牵头成立的公共组织，专门做ARM处理器在Linux平台上的一些软件的开发和移植），

推出Cortex-A15 MPcore高性能处理器（性能比较高了，但是发热量很大哦）。

3.4 里程碑4------64位处理器时代

2011年，推出32位 Cortex-A7 处理器，ARMv8发布

2012年，开始推出64位处理器。推出 Cortex-M0+、ARM 首款64位处理器架构 Cortex-A53、Cortex-A57 架构。全球第一款64位ARM手机iPhone5s。

2013年，推出32位 Cortex-A12 处理器架构

2014年，推出 Cortex-M7(F) 微控制器架构；32位 Cortex-A17处理器架构。

2015年，推出64位 Cortex-A35、Cortex-A72 处理器架构。

2016年，推出 Cortex-M23 、Cortex-M33(F) 微控制器架构；32位 Cortex-A32 处理器架构；64位 Cortex-A73 处理器架构。

2017年，推出64位 Cortex-A55 、Cortex-A75 处理器架构。

2018年，推出微控制器 Cortex-M35P；64位 Cortex-A76 处理器架构。

四、ARM产品分布(了解)

4.1 cortex-A

高端处理器，可以运行linux操作系统

4.2 cortex-R

只要针对于实时性能，主要应用于汽车电子方面较多

4.3 cortex-M

主要应用于物联网上，裸机开发

五、RISC和CISC区别(重点)

5.1 RISC精简指令集

RISC精简指令集：Reduced Instruction Set Computerr---->编译生成：ARM架构 概念：在复杂指令集中选取一些比较常用或者简单的指令集 特点：指令的周期和指令的宽度是固定的 指令周期：执行一条指令所需要的时间 指令宽度：一条机器码占用的代码段空间 验证方式： $:编译代码：arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c $生成反汇编：arm-linux-gnueabihf-objdump -D a.out > hello.dis arm指令集：一条指令占用4个字节空间(arm-linux-gnueabihf-gcc -marm hello.c) thumb指令集：一条指令占用2个字节空间

5.2 CISC复杂指令集

CISC复杂指令集：Complex Instruction Set Computer---->编译生成：X86架构 概念：复杂指令集更注重指令的功能性 特点：指令的周期和指令的宽度是不固定的 验证方式： $:编译代码：gcc hello.c $生成反汇编：objdump -D a.out > hello.dis

六、数据类型约定

6.1 arm-V7架构

数据类型 位数 char（字节） 8bits half word（半字） 16bits word(字) 32bits double word(双字) 64bits

6.2 arm-V8架构

数据类查重型 位数 char（字节） 8bits half word（半字） 16bits word(字) 32bits double word(双字) 64bits qual word(全字) 128bits

七、arm-V7架构和arm-V8架构区别

1.arm-V7架构属于32位架构，arm-V8架构属于64位架构，arm-V8架构向下兼容arm-V7架构 2.arm-V7架构一条指令占用4字节空间，arm-V8架构一条指令占用4字节空间 3.arm-V7架构寻址空间：2^32 arm-V8架构寻址空间：2^64

八、arm处理器工作模式(重点)

1.arm处理器一共有七种工作模式，cortex处理器一共有8种工作模式(monitor工作模式：安全监控模式) 2.在特定的工作模式下，执行特定的代码，完成特定的功能 3.这几种工作模式可以进行切换，可以通过软件编写代码来进行切换 4.系统上电处于SVC模式(SWI软中断指令)

九、ARM寄存器组织(重点)

static:1.限定作用域2.延长生命周期 extern:外部引用 volatile:1.防止编译器对代码进行优化2.去内存中取值，而不是取cache中进行取值

9.1 寄存器

概念：寄存器是处理器内部的存储器，寄存器个数有限，寄存器是没有地址的，寄存器访问通过编号进行访问

9.2 总结

1.每一个小方块代表一个寄存器，一个寄存器为32位(4个字节)； 2.每种工作模式下都有自己的寄存器，user模式和system模式共用一套寄存器 3.寄存器白色背景为公有寄存器，寄存器背景为灰色为私有寄存器 如果某个模式下，没有私有寄存器，则可以访问公有寄存器 如果某个模式下，有私有寄存器，则不可以访问公有寄存器 4.寄存器的空间有限，寄存器的个数有限，寄存器的访问是通过编号进行访问的，r0~r15,CPSR,SPSR 5.arm处理器寄存器个数：37个寄存器 cortex处理器寄存器个数：43个寄存器

十、特殊功能寄存器(重点)

10.1 sp--->the stack pointer

(r13)别名sp：栈指针寄存器 作用：用来指向栈空间的地址

10.2 lr--->the linking register

r14别名lr:链接寄存器 作用：保存函数的返回地址

10.3 pc--->program counter

r15别名PC:程序计数器 作用：保存当前取址指令的地址

10.4 cpsr-->currented program statued register

cpsr:当前程序状态寄存器

10.5 spsr-->saved program statued register

spsr:保存程序状态寄存器，对CPSR进行备份

十一、CPSR寄存器详解(重点)

1.N[31]:指令的执行结果为负数，N位会被自动置1，否则清0 2.z[30]:指令的执行结果为零，z位会被自动置1，否则清0 3.C[29]: 加法：产生进位，C位会被自动置置1，否则清0 进位：低32位寄存器，向高32位寄存器进行进位 减法：产生借位，C位会被自动置清0，否则置1 借位：低32位寄存器，向高32位寄存器进行借位 4.V[28]:符号位发生变化，V位会被自动置置1，否则清0 5.I[7]:IRQ中断屏蔽位 I=1：中断屏蔽 I=0：不中断屏蔽 6.F[6]:FIQ中断屏蔽位 F=1：中断屏蔽 F=0：不中断屏蔽 7.T[5]:状态位 T=0：ARM状态，执行arm指令集 T=1：thumb状态，执行thumb指令集 8.M[4:0]:模式位 10000 User mode; 10001 FIQ mode; 10011 SVC mode; 10111 Abort mode; 11011 Undef mode; 11111 System mode; 10110 Monitor mode; 10010 IRQ mode;

十二、指令流水线(了解)

作用：提高代码的执行效率

12.1 取址器

根据PC寄存器中的值，完成取址的操作

12.2 译码器

翻译指令的执行功能，给到对应的执行器

12.3 执行器

执行一条指令，完成某个特定的功能，并将指令的执行结果写到对应的寄存器中