《ARM Cortex-M3權(quán)威指南》筆記資料下載

第1章 介紹 一、ARM Cortex‐M3處理器初探 CM3處理器內(nèi)核是單片機(jī)的中央處理單元（CPU）。完整的基于CM3的MCU還需要很多其它組件。在芯片制造商得到CM3處理器內(nèi)核的使用授權(quán)后，它們就可以把CM3內(nèi)核用在自己的硅片設(shè)計(jì)中，添加存儲(chǔ)器，外設(shè)，I/O以及其它功能塊。不同廠家設(shè)計(jì)出的單片機(jī)會(huì)有不同的配置，包括存儲(chǔ)器容量、類型、外設(shè)等都各具特色。本書主講處理器內(nèi)核本身。如果想要了解某個(gè)具體型號(hào)的處理器，還需查閱相關(guān)廠家提供的文檔。 二、ARM的各種架構(gòu)版本 從ARMv7開始，內(nèi)核架構(gòu)首次從單一款式變成3種款式： 款式A：設(shè)計(jì)用于高性能的“開放應(yīng)用平臺(tái)”——越來越接近電腦了 款式R：用于高端的嵌入式系統(tǒng)，尤其是那些帶有實(shí)時(shí)要求的——又要快又要實(shí)時(shí)。 款式M：用于深度嵌入的，單片機(jī)風(fēng)格的系統(tǒng)中。 讓我們?cè)龠M(jìn)距離地考察這3種款式： 款式A（ARMv7‐A）：需要運(yùn)行復(fù)雜應(yīng)用程序的“應(yīng)用處理器”。支持大型嵌入式操作系統(tǒng)（不一定實(shí)時(shí)——譯注），比如Symbian（諾基亞智能手機(jī)用），Linux，以及微軟的Windows CE和智能手機(jī)操作系統(tǒng)Windows Mobile。這些應(yīng)用需要?jiǎng)疟奶幚硇阅?，并且需?a href='http://wenjunhu.com/v/tag/1751/' target='_blank' class='arckwlink_none'>硬件MMU實(shí)現(xiàn)的完整而強(qiáng)大的虛擬內(nèi)存機(jī)制，還基本上會(huì)配有Java支持，有時(shí)還要求一個(gè)安全程序執(zhí)行環(huán)境（用于電子商務(wù)——譯注）。典型的產(chǎn)品包括高端手機(jī)和手持儀器，電子錢包以及金融事務(wù)處理機(jī)。 款式R（ARMv7‐R）：硬實(shí)時(shí)且高性能的處理器。標(biāo)的是高端實(shí)時(shí)市場。那些高級(jí)的玩意，像高檔轎車的組件，大型發(fā)電機(jī)控制器，機(jī)器手臂控制器等，它們使用的處理器不但要很好很強(qiáng)大，還要極其可靠，對(duì)事件的反應(yīng)也要極其敏捷。 款式M（ARMv7‐M）：認(rèn)準(zhǔn)了舊世代單片機(jī)的應(yīng)用而量身定制。在這些應(yīng)用中，尤其是對(duì)于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，低成本、低功耗、極速中斷反應(yīng)以及高處理效率，都是至關(guān)重要的。Cortex系列是v7架構(gòu)的第一次亮相，其中Cortex‐M3就是按款式M設(shè)計(jì)的。 三、指令集的開發(fā) 由于歷史原因（從ARM7TDMI開始），ARM處理器一直支持兩種形式上相對(duì)獨(dú)立的指令集，它們分別是： 32位的ARM指令集。對(duì)應(yīng)處理器狀態(tài)：ARM狀態(tài) 16位的Thumb指令集。對(duì)應(yīng)處理器狀態(tài)：Thumb狀態(tài) 可見，這兩種指令集也對(duì)應(yīng)了兩種處理器執(zhí)行狀態(tài)。在程序的執(zhí)行過程中，處理器可以動(dòng)態(tài)地在兩種執(zhí)行狀態(tài)之中切換。實(shí)際上， Thumb指令集在功能上是ARM指令集的一個(gè)子集，但它能帶來更高的代碼密度，給目標(biāo)代碼減肥。 Thumb‐2是2003年盛夏的果實(shí)，它是Thumb的超集，它同時(shí)支持16位和32位指令。 四、Thumb-2指令集體系體系結(jié)構(gòu)（ISA） 五、Cortex‐M3的舞臺(tái) 略。 六、本書組織 略。 七、深入研究用的讀物 《The Cortex‐M3 Technical Reference Manual》，深入了處理器的內(nèi)心，編程模型，存儲(chǔ)器映射，還包括了指令時(shí)序。 《The ARMv7‐M Architecture Application Level Reference Manual》第2版，對(duì)指令集和存儲(chǔ)器模型都提供了最不嫌繁的說明。 其它半導(dǎo)體廠家提供的，基于CM3單片機(jī)的數(shù)據(jù)手冊(cè)。 如想了解更多總線協(xié)議的細(xì)節(jié)，可以去看《AMBA Specification 2.0》（第4版），它講了更多AMBA接口的內(nèi)幕。 對(duì)于C程序員，可以從《ARM Application Note 179: Cortex‐M3 Embedded Software Development》（第7版）中得到一些編程技巧和提示。 第2章 Cortex-M3概覽 一、簡介 CM3 是一個(gè) 32 位處理器內(nèi)核。內(nèi)部的數(shù)據(jù)路徑是 32 位的，寄存器是 32 位的，存儲(chǔ)器接口也是32 位的。 CM3 采用哈佛結(jié)構(gòu)，擁有獨(dú)立的指令總線和數(shù)據(jù)總線。但指令總線和數(shù)據(jù)總線共享同一個(gè)存儲(chǔ)器空間（一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)器系統(tǒng)）。換句話說，不是因?yàn)橛袃蓷l總線，可尋址空間就變成8GB了。 CM3 提供一個(gè)可選的 MPU，而且在需要情況下也可以使用外部的cache。 CM3 支持大端模式和小端模式。 CM3內(nèi)部還附贈(zèng)了好多調(diào)試組件，用于在硬件水平上支持調(diào)試??作，如指令斷點(diǎn)，數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)。另外，為支持更高級(jí)的調(diào)試，還有其它可選組件，包括指令跟蹤和多種類型的調(diào)試接口。 二、寄存器組 CM3 處理器擁有 R0‐R15 的寄存器組。其中 R13 作為堆棧指針 SP。SP 有兩個(gè)，但在同一時(shí)刻只能有一個(gè)可以看到，這也就是所謂的“banked”寄存器。 R0-R12：通用寄存器 R0‐R12 都是 32 位通用寄存器，用于數(shù)據(jù)操作。但是注意：絕大多數(shù) 16 位 Thumb 指令只能訪問 R0‐R7，而 32 位 Thumb‐2 指令可以訪問所有寄存器。 Banked R13：兩個(gè)堆棧指針 Cortex‐M3 擁有兩個(gè)堆棧指針，然而它們是 banked，因此任一時(shí)刻只能使用其中的一個(gè)。 主堆棧指針（MSP）：復(fù)位后缺省使用的堆棧指針，用于操作系統(tǒng)內(nèi)核以及異常處理例程（包括中斷服務(wù)例程） 進(jìn)程堆棧指針（PSP）：由用戶的應(yīng)用程序代碼使用。