ARM處理器體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要總結(jié)

　　irq用于普通中斷處理,速度慢,進(jìn)irq后默認(rèn)關(guān)普通中斷,但開fiq.fiq用于快速中斷處理,有專用的r8-r14寄存器,一般不需要保存現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)fiq后所有中斷標(biāo)記都關(guān)掉.

　　除用戶模式外其他模式都有特權(quán),可以為所欲為.

　　r13默認(rèn)用來(lái)作為堆棧寄存器,r14用于保存返回地址.

　　用戶模式和管理模式只有cpsr，沒有spsr。cpsr是當(dāng)前狀態(tài)寄存器,內(nèi)含算數(shù)運(yùn)行標(biāo)記位,irq和fiq標(biāo)記,模式位,保留位。spsr是cpsr的備份。

　　arm處理器支持arm指令集和thumb指令集，arm指令集是32位，thumb指令集是16位，具有arm指令集的子集功能，實(shí)現(xiàn)同樣的功能用thumb指令集所需空間較小，但執(zhí)行時(shí)間有可能變長(zhǎng)。arm代碼向thumb代碼跳轉(zhuǎn)通過(guò)BX指令完成。BX指令通過(guò)判斷數(shù)據(jù)項(xiàng)的最后一位來(lái)確定是否轉(zhuǎn)入thumb或arm模式，跳轉(zhuǎn)后會(huì)設(shè)置cpsr中的模式位。

　　這里我不打算描述arm或thumb指令集，因?yàn)槟切枰蟮钠?，但arm和x86相比有一些很大的特殊之處就是它的堆棧可以向上或向下增長(zhǎng)，而且存數(shù)與累加誰(shuí)在先都可，這樣就有四種堆棧方式；另外每條arm指令都帶有執(zhí)行條件，像溢出，進(jìn)位等，只有在滿足特定條件下指令才會(huì)得到執(zhí)行；當(dāng)然arm指令集不存在像x86指令集那樣的向下兼容性，386支持16位實(shí)模式，兼容8086，但32位arm卻沒法識(shí)別16位arm指令集。

　　這是我對(duì)arm處理器內(nèi)部的一些了解。

　　下面談?wù)刾hilips公司出的一款lpc2214處理器，內(nèi)含arm7tdmi-s處理器核，支持jtag調(diào)試和跟蹤。lpc2214一共有三條內(nèi)部總線，一條是內(nèi)部局部總線，用來(lái)連接內(nèi)部ram和rom，rom有256kb，ram16k。另一條是amba總線ahb，主要連接向量中斷控制器和外部存儲(chǔ)器接口，第三條是vpb，通過(guò)vpb橋橋接到ahb，用于低速外設(shè)，有點(diǎn)x86主板的味道，不過(guò)它把這三個(gè)總線都集成在一個(gè)處理器里面。vpb上連接了好多外設(shè)，像uart，i2c，spi，timer，pwm，a/d，rtc，hot dog，系統(tǒng)控制，外部中斷。這些外設(shè)通常以主頻的1/2，1/4，1倍速度運(yùn)行，這里我不會(huì)講這些外設(shè)如何控制，如何設(shè)定寄存器，那楊可以寫一本數(shù)據(jù)手冊(cè)了。我只講我覺得這個(gè)處理器里我覺得比較有意思的東西。

　　這個(gè)處理器內(nèi)含振蕩器，可以外接晶振也可直接接時(shí)鐘，還含有pll，我們使用時(shí)通常讓它在振蕩器模式下啟動(dòng)運(yùn)行，然后切換到pll模式，可以提高運(yùn)行速度。這個(gè)處理器有掉電模式和空閑模式，空閑模式只禁止cpu的時(shí)鐘，但是外設(shè)時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行，在掉電模式pll停止運(yùn)行，掉電模式通過(guò)reset可復(fù)位，空閑模式通過(guò)reset或外部中斷可復(fù)位。lpc2214可以外接各類接口芯片，它一共有四個(gè)外接設(shè)備地址空間，每個(gè)空間有16M，可以按8，16，32位模式訪問(wèn)。lpc2214有一個(gè)存儲(chǔ)器加速模塊，可以設(shè)定是否預(yù)取，可以設(shè)定不預(yù)取，連續(xù)指令預(yù)取，所有指令數(shù)據(jù)都預(yù)取，開機(jī)默認(rèn)是不預(yù)取。其實(shí)第三個(gè)情況就類似x86中的二級(jí)cache，因?yàn)槟壳暗募矣脁86處理器cache設(shè)計(jì)都是兩極結(jié)構(gòu)，第一級(jí)是哈佛結(jié)構(gòu)，第二級(jí)就是指令數(shù)據(jù)共享一個(gè)cache。其實(shí)即使在不預(yù)取的情況下因?yàn)閘pc2214是三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，也會(huì)預(yù)取兩條指令，當(dāng)前指令地址為pc+2，這只是層次和說(shuō)法上的問(wèn)題。最后就是處理器的地址空間布局，lpc2214不存在io空間，它是內(nèi)存空間統(tǒng)一編址，0地址開始是rom，256k，1G以上是ram，16k，2G以上是外部地址空間，64M，2.5G以上是vpb和ahb地址空間；其中rom空間的頂端是boot block塊，8k，這8k還映射到2G的頂端。最低64字節(jié)是中斷向量表，可以映射到boot block，內(nèi)部rom，內(nèi)部ram，外部空間，具體映射可以設(shè)定memmap寄存器。