arm基础知识汇总

ARM基础知识汇总 ARM技术是微处理器设计领域的一项重要技术，广泛应用于嵌入式系统。它采用精简指令集计算机（RISC）架构，支持各种模式的工作状态。ARM处理器的工作模式主要分为7种，分别包括user（用户模式）、system（系统模式）、supervisor（管理模式）、abort（中止模式）、undefined（未定义模式）、interrupt（中断模式）和fast interrupt（快速中断模式）。user模式是程序正常执行的模式；system模式通常用于执行具有特权的操作；supervisor模式是系统管理异常时进入的保护模式；abort模式用于处理数据或指令预取中止；undefined模式用于处理未定义指令；interrupt模式用于响应普通中断；fast interrupt模式用于处理快速中断。 ARM指令集和Thumb指令集是ARM架构中两种不同的指令格式。ARM指令集的指令长度为32位，拥有强大的功能，大多数指令支持条件执行。而Thumb指令集的指令长度为16位，是为了提高代码密度而设计的，在ARMv4架构之后，Thumb指令集增加了一些额外的特性，比如支持条件执行的跳转指令。在性能方面，ARM指令集通常执行速度更快，但占用更多的存储空间，而Thumb指令集则反之。 在ARM处理器中，寄存器R13、R14和R15分别具有特定的用途。R13通常作为堆栈指针（sp），用于管理程序的堆栈操作；R14作为链接寄存器（lr），在执行子程序调用指令时，它用于保存程序计数器（pc）的返回地址；R15是程序计数器（pc），它决定了程序中下一条指令的地址。 ARM的当前程序状态寄存器（CPSR）包含了控制处理器操作模式和当前状态的信息。CPSR中的位字段包括NZCV（负、零、进位、溢出标志）、Q（饱和标志）、J（Java模式）、GE（大于等于标志）、E（端模式标志）、A（中止禁止位）、I（普通中断禁止位）和F（快速中断禁止位），以及模式字段（M[4:0]）。 在C语言嵌入ARM汇编时，输入和输出变量的声明很重要。声明输出变量时使用"=r"，声明输入变量时使用"+r"。如果一条指令的计算结果会影响CPSR寄存器，那么这条指令会使用s前缀，如adds r0,r0,r1。如果指令结果不影响CPSR寄存器，那么指令会使用r前缀，如add r0,r0,r1。__asm__和__volatile__关键字用于在C语言中嵌入汇编代码，其中__volatile__用于告诉编译器不要对汇编代码进行优化，保证代码的执行顺序和结果的可靠性。 在ARM处理器中，中断和快速中断模式是用于处理突发事件的重要机制。中断模式用于响应一般的外部中断，而快速中断模式则设计用于处理高速数据传输或处理通道程序，它的响应速度比普通中断更快。快速中断具有自己的寄存器集，允许中断处理程序保存和恢复处理器状态，而不会干扰普通中断的寄存器状态。 ARM处理器的这些基础知识对于理解其架构和设计高效应用程序至关重要。通过掌握不同工作模式、指令集特性、寄存器功能以及CPSR寄存器中各标志位的作用，可以更好地控制和优化基于ARM技术的系统性能。