ARM開發板學習經驗

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學習ARM也有一定時間了,想想還是記點東西,要不以后就忘了.這是我的第一片,

簡簡單單.但比較基礎.

1. ARM中一些常見英文縮寫解釋

MSB:最高有效位;

LSB:最低有效位;

AHB:先進的高性能總線;

VPB:連接片內外設功能的VLSI外設總線;

EMC:外部存儲器控制器;

MAM:存儲器加速模塊;

VIC:向量中斷控制器;

SPI:全雙工串行接口;

CAN:控制器局域網,一種串行通訊協議;

PWM:脈寬調制器;

ETM:嵌入式跟蹤宏;

CPSR:當前程序狀態寄存器;

SPSR:程序保護狀態寄存器;

2. MAM 使用注意事項:

答:當改變MAM 定時值時,必須先通過向MAMCR 寫入0來關閉MAM,然后將

新值寫入MAMTIM。最后,將需要的操作模式的對應值寫入MAMCR,再次打開MAM。

對于低于 20MHz 的系統時鐘,MAMTIM 設定為001。對于 20MHz 到40MHz 之間

的系統時鐘,建議將Flash訪問時間設定為2cclk,而在高于40MHz的系統時鐘

下,建議使用3cclk。

3. VIC 使用注意事項

答:如果在片內RAM當中運行代碼并且應用程序需要調用中斷,那么必須將中斷

向量重新映射到Flash地址0x0。這樣做是因為所有的異常向量都位于地址0x0

及以上。通過將寄存器MEMMAP (位于系統控制模塊當中)配置為用戶RAM模式

來實現這一點。用戶代碼被連接以便使中斷向量表裝載到0x40000000。

4. ARM啟動代碼設計

答:ARM啟動代碼直接面對處理器內核和硬件控制器進行編程,一般使用匯編語

言。啟動代碼一般包括:

中斷向量表

初始化存儲器系統

初始化堆棧初始化有特殊要求的端口、設備

初始化用戶程序執行環境

改變處理器模式

呼叫主應用程序

5. IRQ和FIQ 之間的區別

答:IRQ和FIQ是ARM處理器的兩種編程模式。IRQ是指中斷模式,FIR是指快

速中斷模式。對于FIQ 你必須盡快處理你的事情并離開這個模式。IRQ可以

被FIQ 所中斷,但 IRQ不能中斷FIQ。為了使FIQ 更快,所以這種模式有更

多的影子寄存器。FIQ 不能調用SWI(軟件中斷)。FIQ 還必須禁用中斷。如果

一個FIQ 例程必須重新啟用中斷,則它太慢了,并應該是 IRQ而不是FIQ。

6. ARM處理器對異常中斷的響應過程

答:ARM處理器對異常中斷的響應過程如下所述:

保存處理器當前狀態、中斷屏蔽位以及各條件標志位;

設置當前程序狀態寄存器CPSR中的相應位;

將寄存器lr_mode設置成返回地址;

將程序計數器值PC,設置成該異常中斷的中斷向量地址,跳轉到相應異常

中斷處執行。

7. ARM指令與Thumb指令的區別

答:在ARM體系結構中,ARM指令集中的指令是32位的指令,其執行效率很高。

對于存儲系統數據總線為16位的應用系統,ARM體系提供了Thumb指令集。Thumb

指令集是對ARM指令集的一個子集重新編碼得到的,指令長度為16位。通常在

處理器執行ARM程序時,稱處理器處于ARM狀態;當處理器執行Thumb程序時,

稱處理器處于Thumb狀態。Thumb指令集并沒有改變ARM體系地層的程序設計模

型,只是在該模型上加上了一些限制條件。Thumb指令集中的數據處理指令的操

作數仍然為32位,指令尋址地址也是32位的。

8. 什么是ATPCS

答:為了使單獨編譯的C語言程序和匯編程序之間能夠相互調用,必須為子程序

之間的調用規定一定的規則。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序調用的

基本規則。這些規則包括寄存器使用規則,數據棧的使用規則,參數的傳遞規則

等。

9. ARM程序和Thumb程序混合使用的場合

答:通常,Thumb程序比ARM程序更加緊湊,而且對于內存為8位或16位的系

統,使用Thumb程序效率更高。但是,在下面一些場合下,程序必須運行在ARM

狀態,這時就需要混合使用ARM和Thumb程序。

強調速度的場合,應該使用ARM程序;

有些功能只能由ARM程序完成。如:使用或者禁止異常中斷;

當處理器進入異常中斷處理程序時,程序狀態切換到ARM狀態,即在異常中

斷處理程序入口的一些指令是ARM指令,然后根據需要程序可以切換到Thumb

狀態,在異常中斷程序返回前,程序再切換到ARM狀態。

ARM處理器總是從ARM狀態開始執行。因而,如果要在調試器中運行Thumb

程序,必須為該Thumb程序添加一個ARM程序頭,然后再切換到Thumb狀態,執

行Thumb程序。

10. ARM處理器運行模式

答:ARM微處理器支持7種運行模式,分別為:

用戶模式 (usr):ARM處理器正常的程序執行狀態;

快速中斷模式 (fiq):用于高速數據傳輸或通道管理;

外部中斷模式 (irq):用于通用的中斷處理;

管理模式 (svc):操作系統使用的保護模式;

數據訪問終止模式 (abt):當數據或指令預取終止時進入該模式,用于虛

擬存儲及存儲保護;

系統模式 (sys):運行具有特權的操作系統任務;

未定義指令中止模式 (und):當未定義指令執行時進入該模式,可用于支

持硬件協處理器的軟件仿真。

11. ARM體系結構所支持的異常類型

答:ARM體系結構所支持的異常和具體含義如下 (圈里面的數字表示優先級):

復位①:當處理器的復位電平有效時,產生復位異常,程序跳轉到復位異常

處執行 (異常向量:0x0000,0000);

未定義指令⑥:當ARM處理器或協處理器遇到不能處理的指令時,產生為定

義異常。可使用該異常機制進行軟件仿真 (異常向量:0x0000,0004);

軟件中斷⑥:有執行SWI指令產生,可用于用戶模式下程序調用特權操作指

令。可使用該異常機制實現系統功能調用 (異常向量:0x0000,0008);

指令預取中止⑤:若處理器的預取指令的地址不存在,或該地址不允許當前

指令訪問,存儲器會向處理器發出中止信號,當預取指令被執行時,才會產生指

令預取中止異常 (異常向量:0x0000,000C);

數據中止②:若處理器數據訪問的指令的地址不存在,或該地址不允許當前

指令訪問,產生數據中止異常 (異常向量:0x0000,0010);

IRQ④(外部中斷請求):當處理器的外部中斷請求引腳有效,且CPSR中的

I位為0時,產生IRQ異常。系統的外設可以該異常請求中斷服務 (異常向量:

0x0000,0018);

FIQ③(快速中斷請求):當處理器的快速中斷請求引腳有效,且CPSR中的

F位為0時,產生FIQ異常 (異常向量:0x0000,001C)。

說明:其中異常向量0x0000,0014為保留的異常向量。

12. ARM體系結構的存儲器格式

答:ARM體系結構的存儲器格式有如下兩種:

大端格式:字數據的高字節存儲在低地址中,字數據的低字節存放在高地址

中;

小端格式:與大端存儲格式相反,高地址存放數據的高字節,低地址存放數

據的低字節。

13. ARM寄存器總結:

ARM有16個32位的寄存器(r0到r15)。

r15充當程序寄存器PC,r14(linkregister)存儲子程序的返回地址,r13

存儲的是堆棧地址。

ARM有一個當前程序狀態寄存器:CPSR。

一些寄存器(r13,r14)在異常發生時會產生新的instances,比如IRQ處

理器模式,這時處理器使用r13_irq和r14_irq

ARM的子程序調用是很快的,因為子程序的返回地址不需要存放在堆棧中。

14. 存儲器重新映射的原因:

使Flash存儲器中的FIQ處理程序不必考慮因為重新映射所導致的存儲器邊

界問題;

用來處理代碼空間中段邊界仲裁的SRAM和BootBlock向量的使用大大減

少;

為超過單字轉移指令范圍的跳轉提供空間來保存常量。

15. 存儲異常向量表中程序跳轉使用LDR指令,而不使用B指令的原因:

LDR指令可以全地址范圍跳轉,而B指令只能在前后32MB范圍內跳轉;

芯片具有Remap功能。當向量表位于內部RAM或外部存儲器中,用B指令不

能跳轉到正確的位置。

16. 鎖相環 (PLL)注意要點:

PLL在芯片復位或進入掉電模式時被關閉并旁路,在掉電喚醒后不會自動恢

復PLL的設定;

PLL只能通過軟件使能;

PLL在激活后必須等待其鎖定,然后才能連接;

PLL如果設置不當將會導致芯片的錯誤操作。

17. ARM7與ARM9的區別:

ARM7內核是0.9MIPS/MHz的三級流水線和馮諾伊曼結構;ARM9內核是五級

流水線,提供1.1MIPS/MHz的哈佛結構。

ARM7沒有MMU,ARM720T是MMU的;ARM9是有MMU的,ARM940T只有

Memory protectionunit.不是一個完整的MMU。

ARM7TDMI提供了非常好的性能——功耗比。它包含了Thumb指令集快速乘

法指令和ICE調試技術的內核。ARM9的時鐘頻率比ARM7更高,采用哈佛結構區

分了數據總線和指令總線。

18. VIC的基本操作如下:

答:設置IRQ/FIQ中斷,若是IRQ中斷則可以設置為向量中斷并分配中斷優先級,

否則為非向量IRQ。然后可以設置中斷允許,以及向量中斷對應地址或非向量中

斷默認地址。當有中斷后,若是IRQ中斷,則可以讀取向量地址寄存器,然后跳

轉到相應的代碼。當要退出中斷時,對向量地址寄存器寫0,通知VIC中斷結束。

當發生中斷時,處理器將會切換處理器模式,同時相關的寄存器也將會映射。

19. 使用外部中斷注意

把某個引腳設置為外部中斷功能后,該引腳為輸入模式,由于沒有內部上拉

電阻,所以必須外接一個上拉電阻,確保引腳不被懸空;

除了引腳連接模塊的設置,還需要設置VIC模塊,才能產生外部中斷,否則

外部中斷只能反映在EXTINT寄存器中;

要使器件進入掉電模式并通過外部中斷喚醒,軟件應該正確設置引腳的外部

中斷功能,再進入掉電模式。

20. UART0的基本操作方法

設置I/O連接到UART0;

設置串口波特率 (U0DLM、U0DLL);

設置串口工作模式 (U0LCR、U0FCR);

發送或接收數據 (U0THR、U0RBR);

檢查串口狀態字或等待串口中斷 (U0LSR)。

21. I2C的基本操作方法

答:I2C主機基本操作方法:

設置I2C管腳連接;

設置I2C時鐘速率(I2SCLH、I2SCLL);

設置為主機,并發送起始信號(I2CONSET的I2EN、STA位為1,AA位為0);

發送從機地址 (I2DAT),控制I2CONSET發送;

判斷總線狀態 (I2STAT),進行數據傳輸控制;

發送結束信號 (I2CONSET)。

I2C從機基本操作方法:

設置I2C管腳連接;

設置自身的從機地址 (I2ADR);

使能I2C(I2CONSET的I2EN、AA位為1);

判斷SI位或等待I2C中斷,等待主機操作;

判斷總線狀態I2STAT,進行數據傳輸控制。

22. PWM基本操作方法:

連接PWM功能管腳輸出,即設置PINSEL0、PINSEL1;

設置PWM定時器的時鐘分頻值 (PWMPR),得到所要的定時器時鐘;

設置比較匹配控制 (PWMMCR),并設置相應比較值 (PWMMRx);

設置PWM輸出方式并允許PWM輸出 (PWMPCR)及鎖存使能控制 (PWMLER);

設置PWMTCR,啟動定時器,使能PWM;

運行過程中要更改比較值時,更改之后要設置鎖存使能。

使用雙邊沿PWM輸出時,建議使用PWM2、PWM4、PWM6;使用單邊PWM輸出時,

在PWM周期開始時為高電平,匹配后為低電平,使用PWMMR0作為PWM周期控制,

PWMMRx作為占空比控制。

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