浙工大嵌入式考点整理.pdf资源-CSDN文库

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嵌入式系统定义

以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁减，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的

专用计算机系统。

ARM7

架构的

级流水线

取指级：取指级完成程序存储器中指令的读取，并放入指令流水线中。

译码级：对指令进行译码，为下一周期准备数据路径需要的控制信号。这一级指令 “占有”

译码逻辑，而不“占有”数据路径。

执行级：指令“占有”数据路径，寄存器被读取，运算单元产生相应的运算结果并回写到目的寄存器中，

运算单元的结果则根据指令需求来更改状态寄存器的条件位。

ARM9

的

级流水线

取指：指令从存储器中取出，放入指令流水线。

译码：指令译码，从寄存器中读取寄存器操作数。

执行：产生逻辑运算的结果或存储器地址。

访存

缓冲：如果需要，则访问数据存储器。否则，

ALU

的结果只是简单地缓冲一个时钟周

期，以便使所有指令具有同样的流水线流程。

回写：将指令产生的结果回写到寄存器，包括任何从存储器读取的数据。

复杂指令集一一

CISC

精简指令集一一

RISC

CISC

处理器的实现复杂性更高，而

RISC

编译器的复杂性更高;

CISC

处理器功耗高、流水线效率低；

RISC

代码密度不高，可执行文件体积较大，汇编代码可读性较差总线分类按相对于

CPU

的位置划分片内

总线片外总线：按功能类型数据总线

Dbus

地址总线

Abus

控制总线

Cbus

总线的主要参数总线宽度又称总线位宽，指的是总线能同时传送数据的位数。如

位总

线就是具有

位数据传送能力。

总线频率总线工作速度的一个重要参数，工作频率越高，速度越快。通常用

MHz

表示。

总线带宽又称总线的数据传送率，是指在一定时间内总线上可传送的数据总量，用每秒最大传送数据量

来衡量。总线带宽越宽，传输率越高。

总线带宽伸位

：MB/s）=

（总线宽度

/8）X

总线频率

如：总线宽度

位，频率

66MHZ

，则总线带宽

（

32/8

）

* 66MHz=264MB/s

一个微处理器系统可能含有多条总线高速总线

AHB

低速总线

APB

嵌入式存储系统是由寄存器、高速缓冲区

Cache

、主存储器和辅助存储器组成。

SDRAM

存储单元可以理解为一个电容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时刷新。

FLASH

存储器

（

可在线进行电写入、电擦除的

ROM

存储器

）

有两种主要技术

NOR FLASH

:具有

SRAM

接口，可字节读写、操作速度慢、

万次寿命

NAND FLASH

:多周期寻址，页读写、速度快、需

ECC

校验、

100

万次寿命、易产生坏块

存储格式大端格式：高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端

设计一个

语言程序，判定

CPU

的大、小端模式

short int x;

内存地址小爲模弍殍敢内客大舞噗戎存战内客

0x4000 0x78

0x12

0x4001 0x56

0x34

0x4002 0x34

0x56

0x4003 0x12 0n7B

小端格式：低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端

32bit

的数

0x12345678

在

Little-endian

模式以及

Big-endian

模式

CPU

内存中的存放方式

char x0,x1;

x=0x1122;

x0=((char*)&x)[0];

〃低地址单元

x1=((char*)&x)[1];

〃高地址单元

若

x0=0x11,

则是大端

；

若

x0=0x22,

则是小端 .....

嵌入式软件分类系统软件控制、管理计算机系统的资源支撑软件辅助软件开发的工具

应用软件面向应用领域

ARM

指令集变种：

、

标志含义说明

支持

Thumb

指令集

Thumb

指令集版本

ARMv4T

Thumb

指令集版本

ARMv5T

Thumb-2

ARMv6T

片上调试

Debug

支持长乘法

位乘

位得到

位，

位的乘加得到

位

I Embedded ICE

在线仿真

DSP

指令

增加了

DSP

算法处理器指令：

位乘加指令，带符号数的加减法，

双字数据操作，

cache

预取指令

Java

加速器

Jazelle

提高

java

代码的运行速度

可综合提供

VHDL

或

Verilog

语言设计文件

ARM

处理器工作状态

ARM

状态，执行

位的、字对齐的

ARM

指令操作数寄存器的状态(位

[0]

)为

Thumb

状态，执行

位的、半字对齐的

Thumb

指令操作数寄存器的状态(位

[0]

)为

处理器模式说明备注

用户

(usr)

正常程序工作模式不能直接切换到其它模式

系统

(sys)

用于支持操作系统的特权任务等(系统调

用)

与用户模式类似，但具有可以直接切换到其

它模式等特权

快中断

(fiq)

支持高速数据传输及通道处理

FIQ

异常响应时进入此模式

中断

(irq)

用于通用中断处理

IRQ

异常响应时进入此模式

管理

(svc)

操作系统保护代码系统复位和软件中断响应时进入此模式

中止

(abt)

用于支持虚拟内存和

或存储器保护访问无效的地址空间时会进入此模式

未疋义

(und)

支持硬件协处理器的软件仿真未疋义指令异常响应时进入此模式

内部寄存器

个通用

位寄存器；

个状态寄存器。

〜

R13

为保存数据或地址值的通用寄存器。它们是完全通用的寄存器，不会被体系结构作为特殊用途，

并且可用于任何使用通用寄存器的指令。

〜

为未分组的寄存器，对应

于相同的

位物理寄存器。

〜

R14

为分组寄存器。它们所对应的物理寄存器取决于当前的处理器模式，

几乎所有允许使用通用寄存器的指令都允许使用分组寄存器。

〜

R12

有

两个分组的物理寄存器。一个用于除

FIQ

模式之外的所有寄存器模式，另一个用于

FIQ

模

式。这样在发生

FIQ

中断后，可以加速

FIQ

的处理速度。寄存器

R13

、

R14

分别有

个分组的物理寄存

器。一个用于用户和系统模式，其余

个分别用于

种异常模式。

R13

堆栈指针(

)。在

ARM

指令集当中，没有以特殊方式使用

R13

的指令或其它功能，

只是习惯上都这样使用

IRQ 蔡止

:运算结果的最高位。对于有符号二进制补码，结果为负数时

N=1

，为正数或零时

N=0

;

:指令结果为

时

Z=1

（通常表示比较结果“相等”），否则

Z=0

；

:当进行加法运算最高位产生进位时

C=1

，否则

C=0

。当进行减法运算最高位产生借位时

C=0

，否则

C=1

。对于结合移位操作的非加法

减法指令，

为从最高位最后移出的值，其它指令

通常不变；

:当进行加法

减法运算，并且发生有符号溢出时

V=1

，否则

V=0

，其它指令

通常不变。

立即寻址操作数直接通过指令给出，数据包含在

位指令编码中，以

为前缀。

0x, 0b, 0d

分别对应

进制、

进制和

进制例：

MOV R1

，

#0x56000000

寄存器寻址把寄存器中的数

值作为操作数，指令执行时直接取出寄存器值进行操作。

寄存器内容并不变化例：

MOV R2, R3 ;R2 JR3 ;R3

中的内容赋给

寄存器移位寻址操作数由寄存器的值做相应移位而得到。移位的方式在指令中以助记符的

形式给出

，

而移位的位数可用立即数或寄存器寻址方式表示。寄存器内容并不变化

例:

MOV R0

LSL R3

;

R1 <<= R3 R0 = R1

种位移操作：

LSL/ASL

逻辑

算术左移，寄存器中字的低位空出位补

LSR

逻辑右移，寄存器中字的高位空出位补

ASR

算术右移，移位过程中保持符号位不变，即若源操作数为正数，则字的高位空出位补

, 否则补

ROR

循环右移，由字的低位移出位填入字的高位空出位

RRX

带扩展的循环右移，操作数右移一位高位空出位用原

标志值填充；

寄存器间接寻址寄存器的内容为操作数的地址指针，用

[]

标示。操作数存放在存储单元中

例：

LDR R0

[R1]

变址寻址将基址寄存器的内容与指令中给出的偏移量

（

不超过

4KB）

相加，形成操作数的有

效地址变址寻址包括基址加偏移和基址加索引寻址两种方式

基址加偏移一前索引寻址

LDR R0

[R1

, #

;

R0 J[R1

基址加偏移一带自动索引的前索引寻址

LDR R0

[R1

, #

! ;

R0 J[R1

、

R1J R1

基址加偏移—后索引寻址

LDR R0

[R1]

, #

;

R0J[R1]

、

R1J R1

基址加索引寻址

LDR R0

[R1

R2]

;

R0 J[R1

R2]

相对寻址由程序计数器

提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移量，两者相加后得到的地址

即为操作数的有效地址

BL SUBRI

;调用至

U SUBRI

子程序

SUBR1

…

;BL

使用了相对寻址方式

多寄存器寻址一条指令可以完成多个寄存器值的传送。这种寻址方式可以一次对多个寄存

器寻址，最多可传送

个寄存器。

LDMIA R1! , {R2-R4 , R5} ; R2J [R1] , R3 J [R1 + 4], R4J [R1 + 8], R5 J [R1 + 12]

堆栈寻址堆栈是一个按特定顺序进行存取的存储区，操作顺序为 “后进先出”。堆栈寻址

是隐含的，它使用一个专门的寄存器

（

堆栈指针

）

指向一块存储区域

（

堆栈

）

，指针所指向的存

储单元即是堆栈的栈顶。存储器堆栈可分为两种：

向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈向下生长：向低地址方向生长，递减堆栈

满堆栈堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项

空堆栈堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置

溢出标志

进位或借位扩展

零

运算结果符号位

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