ARM应用系统开发详解.pdf

### ARM应用系统开发详解知识点概览 #### 第一章 ARM微处理器概述 ##### 1.1 ARM—Advanced RISC Machines - **定义**: ARM是一种基于精简指令集计算机（RISC）架构的微处理器设计标准。 - **发展历程**: 由Acorn Computers在1983年启动的研究项目演变而来，并在后续的发展中被广泛采用。 - **特点**: 低功耗、高性能、低成本，特别适合移动设备和其他嵌入式系统。 ##### 1.2 ARM微处理器的应用领域及特点 - **应用领域**: - 移动通信：智能手机和平板电脑的核心处理器。 - 消费电子：数字电视、机顶盒等。 - 工业控制：自动化控制设备中的核心部件。 - 车载系统：汽车电子系统的重要组成部分。 - 军事安全：国防系统中用于各种嵌入式设备。 - **特点**: - **低功耗**: 适用于电池供电设备。 - **高性能**: 尽管体积小，但性能强大。 - **可扩展性**: 支持多种外围设备接口。 - **易于集成**: 可以轻松集成到复杂系统中。 ##### 1.3 ARM微处理器系列 - **ARM7微处理器系列**: 主要用于低端应用，具有较低的成本。 - **ARM9微处理器系列**: 性能更高，支持MMU，适用于操作系统。 - **ARM9E微处理器系列**: 增强了多媒体处理能力。 - **ARM10E微处理器系列**: 进一步优化性能，适用于高端应用。 - **SecurCore微处理器系列**: 专注于安全性，适用于金融、安全等领域。 - **StrongARM微处理器系列**: 高性能版本，特别适用于高性能计算。 - **Xscale处理器**: Intel推出的一系列高性能ARM兼容处理器。 ##### 1.4 ARM微处理器结构 - **RISC体系结构**: 减少了指令集的复杂性，提高了执行效率。 - **寄存器结构**: 包括通用寄存器、状态寄存器等，支持高效的指令执行。 - **指令结构**: 分为ARM指令集和Thumb指令集，其中ARM指令集更强大而Thumb更节省空间。 ##### 1.5 ARM微处理器的应用选型 - 根据应用场景的需求选择合适的ARM微处理器系列。 - 考虑性能、功耗、成本等因素。 #### 第二章 ARM微处理器的编程模型 ##### 2.1 ARM微处理器的工作状态 - **ARM状态**: 使用32位ARM指令集。 - **Thumb状态**: 使用16位Thumb指令集。 ##### 2.2 ARM体系结构的存储器格式 - **大端格式**: 高字节存储在低地址。 - **小端格式**: 低字节存储在低地址。 ##### 2.3 指令长度及数据类型 - **指令长度**: ARM指令通常为32位，Thumb指令为16位。 - **数据类型**: 包括整数、浮点数等。 ##### 2.4 处理器模式 - 包括用户模式、系统模式、管理模式等不同模式，每种模式有其特定的功能和权限。 ##### 2.5 寄存器组织 - **ARM状态下的寄存器组织**: 由通用寄存器组和程序状态寄存器组成。 - **Thumb状态下的寄存器组织**: 与ARM状态相似，但某些寄存器的功能有所不同。 ##### 2.6 异常（Exceptions） - **异常类型**: 包括复位、未定义指令、软件中断等。 - **异常处理**: 当发生异常时，处理器会自动跳转到预设的异常处理程序。 #### 第三章 ARM微处理器的指令系统 ##### 3.1 ARM微处理器的指令集概述 - **指令分类**: 分为ARM指令集和Thumb指令集。 - **条件域**: 控制指令执行的条件。 ##### 3.2 ARM指令的寻址方式 - **立即寻址**: 直接给出操作数。 - **寄存器寻址**: 操作数位于寄存器中。 - **寄存器间接寻址**: 操作数位于内存中，地址位于寄存器中。 - **基址变址寻址**: 基础地址加上偏移量作为有效地址。 - **多寄存器寻址**: 同时读写多个寄存器。 - **相对寻址**: 指令后的偏移量与PC相加得到目标地址。 - **堆栈寻址**: 使用堆栈指针进行寻址。 ##### 3.3 ARM指令集 - **跳转指令**: 如BL、BX等，用于改变程序流程。 - **数据处理指令**: 如ADD、SUB等，用于进行算术逻辑运算。 - **乘法指令与乘加指令**: 如MUL、MLA等，用于高效地执行乘法和乘加操作。 - **程序状态寄存器访问指令**: 如MSR、MRS等，用于访问程序状态寄存器。 - **加载/存储指令**: 如LDR、STR等，用于读写内存。 - **批量数据加载/存储指令**: 如LDM、STM等，用于批量加载或存储数据。 - **数据交换指令**: 如SWP等，用于交换数据。 - **移位指令（操作）**: 如LSL、LSR等，用于左移、右移等操作。 - **协处理器指令**: 如MCR、MRC等，用于访问协处理器。 - **异常产生指令**: 如SWI等，用于手动触发异常。 ##### 3.4 Thumb指令及应用 - **Thumb指令**: 一种精简版的指令集，主要用于节省代码空间。 - **应用**: 在资源受限的环境中非常有用。 #### 第四章 ARM程序设计基础 ##### 4.1 ARM汇编器所支持的伪指令 - **符号定义（Symbol Definition）伪指令**: 定义符号名称和值。 - **数据定义（Data Definition）伪指令**: 定义变量或数据段。 - **汇编控制（Assembly Control）伪指令**: 控制汇编过程。 ##### 4.2 汇编语言的语句格式 - **语句结构**: 包括标号、指令和注释等元素。 - **符号**: 包括标号、指令名等。 - **表达式和运算符**: 如加减乘除等基本运算。 ##### 4.3 汇编语言的程序结构 - **主程序**: 包含程序的主要逻辑。 - **子程序调用**: 实现函数式的编程风格。 - **示例**: 提供具体的编程实例。 ##### 4.4 本章小节 - 汇总本章的关键概念和技术要点。 #### 第五章 应用系统设计与调试 ##### 5.1 系统设计概述 - **设计原则**: 从整体出发，考虑系统的各个组成部分及其相互关系。 - **设计方法**: 包括自顶向下和自底向上等设计方法。 ##### 5.2 S3C4510B概述 - **芯片特性**: 描述S3C4510B的基本特性和技术参数。 - **片内外围**: 介绍芯片内部的各种外围设备。 - **引脚分布**: 详细说明芯片各引脚的功能。 ##### 5.3 系统的硬件选型与单元电路设计 - **选型**: 根据系统需求选择合适的硬件组件。 - **单元电路设计**: 包括电源电路、晶振电路、存储器接口电路等。 ##### 5.4 硬件系统的调试 - **调试步骤**: 从简单的部分开始，逐步验证整个系统的正确性。 - **调试工具**: 包括示波器、逻辑分析仪等专业设备。 以上内容概括了ARM应用系统开发的各个方面，从微处理器的基础知识到具体的指令系统、程序设计以及最终的应用系统设计与调试，为读者提供了全面深入的学习资料。