第四章ARM存储与异常中断处理.pptx

ARM存储与异常中断处理是嵌入式系统设计中的关键环节。ARM处理器的存储体系结构和异常中断管理对于优化程序执行效率和系统响应至关重要。下面将详细讲解这些知识点。 ARM存储器组织包括多种数据类型和存储格式。有符号数和无符号数分别支持8位、16位和32位的大小，其中默认的端序设置为小端序，即数据的低字节存储在内存的低地址处。这种存储方式对于处理多字节数据类型时的数据对齐和访问效率有着直接影响。 ARM的存储体系是一个层次化的结构，类似于金字塔形。从顶端开始，有寄存器、片上Cache、写缓存、TCM（紧耦合存储器）、片内SRAM，然后是板卡级别的SRAM、DRAM和SDRAM，最后是更慢但容量更大的NOR型和NAND型闪存存储器以及硬盘和光驱。每一层都有其特定的访问速度和容量，设计师需要根据应用需求进行优化配置。 片上存储器，如Cache、SRAM和TCM，是提高处理器性能的关键。Cache用于存放频繁访问的数据，减少对主存的访问次数，提高速度。TCM是为了弥补Cache访问的不确定性和提供更低延迟的存储访问。它可以被配置为指令TCM或数据TCM，甚至同时存在。TCM通常位于ARM处理器核的附近，直接与核交互，确保高速数据交换。在某些ARMv6处理器中，如ARM11系列，TCM可以通过配置控制寄存器CP15进行设置，并且其访问受MMU的保护机制控制。 异常中断处理是ARM处理器中不可或缺的一部分。异常中断向量表定义了不同类型的中断或异常的入口地址，使得处理器在遇到中断或异常时能够跳转到正确的处理程序。中断处理包括中断的发生、中断处理程序的执行和中断返回三个阶段。中断返回时，处理器会恢复现场，继续执行被中断的程序。写缓冲器Write Buffer则用于暂时保存写操作，优化写操作的效率。 在特定的ARM处理器，如ARM926EJ-S和Cortex-R4F，TCM还支持DMA（直接存储器访问）传输，允许外部设备直接与TCM交互，进一步提高数据传输速度。此外，ARM966E-S处理器的TCM支持别名地址空间，允许物理存储块映射到片上的TCM区域，增加了设计灵活性。 理解ARM的存储架构和异常中断处理机制对于开发高效、可靠的嵌入式系统至关重要。正确配置和利用片上存储资源，以及有效地管理中断，可以显著提升系统的实时性、稳定性和性能。