《ARM微处理器介绍》PPT课件.ppt

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1、ARM微处理器介绍 1979年美國加州大学伯克利分校提出了RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）的概念，把着眼点放在了如何使电脑的结构更加简单合理地提高运算速度上。RISC结构优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等措施来达到上述目的。到目前为止，RISC构架也还沒有严格的定义，一般认为，RISC构架应具有如下特点：采用固定长度的指令格式，指令完整、简单、基本定址方式有23种。使用单周期指令，便于管理操作执行。大量使用寄存器，资料处理指令只对寄存器进行操

2、作，只有载入/存储指令可以存取记忆体，以提高指令的执行效率。基本介绍-RISC构架传统的CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）结构有其固有的缺点，即随着电脑的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这些新增的指令，电脑的构架会越來越复杂，然而，在CISC指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20%的简单指令会被反复使用，占程序调用指令数的80%。而余下的80%的复杂指令却不经常使用，在程式设计中只占20%，显然，这种结构是不太合理的。RISC与CISC构架比较ARM 公司作为32位处理器内核的提供者，拥有100多家半导体合作伙伴，

3、ARM core是目前消费类电子市场中市场占有量第一的CPU体系。ARM是一个CPU内核。ARM公司自己并不生产或销售芯片，它采用技术授权模式，通过出售芯片技术授权，收取授权费与技术转让费随着ARM/MIPS/ARC等成熟内核的推出，很多过去没有32位CPU研发能力的半导体公司进入这一行列。ARM公司简介体积小、低功耗、低成本、高性能支持Thumb(16位）和ARM(32位）双指令集大量使用寄存器，指令执行速度更快大多数数据操作都在寄存器中完成寻址方式灵活简单，执行效率高指令长度固定对操作系统的支持广泛ARM系列处理器的特点ARM公司定义了7种主要的ARM ISA(Instruction Se

4、t Architecture,即指令集体系结构)：ARMv4ARMv5ARMv6ARMv7:ARMv7A、ARMv7R、ARMv7MARM处理器的体系结构主流主流ARM内核：内核：ARM7ARM9/ARM9EARM10EARM11CORTEXSECURCOREXscaleStrongARMARM系列处理器工业控制领域无线通信领域网络应用消费类电子产品成像和安全产品ARM处理器的应用领域工作模式：ARM/THUMB 支持7种运行模式：用户模式/FIQ/IRQ/管理模式/中止模式/系统模式/未定义模式ARM总共有37个寄存器，其中包括31个通用寄存器，和6个状态寄存器：ARM处理器基础知识 R0-

5、R7:通用寄存器R8-R14：分组寄存器R15：程序计数器PCR13(SP)：在ARM中常用作堆栈指针，应用程序初始化R13，使其指向异常模式专用的堆栈R14(LR):link register,放置当前子程序返回地址或异常模式返回地址R15：Program Counter(PC)CPSR:(Current Program Status Register)当前程序状态寄存器SPSR:(Saved Program Status Register)备份程序状态寄存器，SPSR用于在程序异常中断时保存被中断的程序状态ARM7处理器基础知识1)ARM微处理器内核的选择如果希望使用WinCE或标准Lin

6、ux等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T以上带有MMU（Memory Management Unit）功能的ARM芯片。ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。而ARM7TDMI则没有MMU，不支持Windows CE和标准Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU指出的操作系統可执行于ARM7TDMI硬件平台之上。选择ARM微处理器的准则 2)系统的工作频率系统的工作频率在很大程度上決定了ARM微处理器的处理能力。ARM7系列微处理器的典型处理速度为，常见的ARM7晶片系统主时钟频率为20MHz-133MH

7、z。ARM9系列微处理器的典型处理速度为，常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHz-233MHz，ARM10最高可以达到700MHz。选择ARM微处理器的准则3)晶片內部记忆体的容量大多数的ARM微处理器晶片內部记忆体的容量都不太大。如ATMEL的AT91F40162就具有高达2MB的晶片內部程式存储空间。选择ARM微处理器的准则4)晶片內部周边电路的选择我们称之为晶片內部周边电路，如USB介面、IIS介面、LCD控制器、键盘介面、RTC、ADC和DAC、DSP辅助运算器等，设计者应分析系统的需求，尽可能采用晶片內部周边电路完成所需的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。选择

8、ARM微处理器的准则5)多芯核结构的选择 为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及网络处理能力，某些供应商提供的ARM芯片内置有多个芯核，目前常见的有ARM+DSP、ARM+FPGA、ARM+ARM等结构。用户可以根据不同的应用做出选择。选择ARM微处理器的准则 S3C2410A采用ARM公司设计的ARM920T处理器，实现了MMU、AMBA总线和哈佛Cache结构，这一结构具有独立的16KB的指令Cache和16KB的数据Cache,每个都有8字长的行构成。S3C2410A在包含ARM920T核的同时，还增加了丰富的外围资源，如下图所示：三星S3C2410A处理器概述S3C2410的

9、内部结构S3C2410A主要片内、片外模块包括：具备16KB的指令Cache和16KB的数据Cache和MMU;外部存储器管理（SDRAM控制器和芯片选择逻辑）;LCD控制器，支持4K色STN和256K色TFT液晶显示屏，提供1通道LCD专用DMA；4个通道的DMA并带有外部引脚请求，支持存储器和I/O口之间的传输，以猝发模式提高传输率；3个通道的UART、2通道SPI；1通道多主IIC总线控制器、1通道IIS总线控制器；兼容SD主机接口协议版和MMC卡协议版；2个USB主机接口，1个USB设备接口；4个具有PWM功能的16位计时器和1个16内部时钟，支持外部时钟源；16位看门狗计数器；117位通用I/O口和24位外部中断源；电源管理，具有普通、慢速、空闲和掉电模式；8通道的10位ADC和触摸屏接口，最高速率可达500KSPS；具有日历功能的RTC。除此之外，S3C2410A同时集成了一个具有PPL的芯片时钟发生器。MPLL产生主时钟，能够使处理器的工作频率最高达到203MHz。UPLL产生主从USB功能的时钟。利用S3C2410A的资源和强大的管理功能，可以轻松地进行各种嵌入式系统的设计开发。实验平台的体系结构2410核心资源总线隔离驱动168Pin扩展槽网卡设备LCD驱动音频电路串口设备USB设备PCMCIAIDE/CF卡SD卡接口IO扩展电机等其他资源局部总线扩展总线