ARM嵌入式开发实例
ARM嵌入式开发实例 第5章
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第5章 STM32F103XX功能模块
5.1 ARM处理器的选型与功能模块
在ARM处理器市场中，凭借自身在内核和硬件资源等突 出优点，正得到越来越广泛的应用。通常而言，ARM处理 器有多种内核结构，不同厂商生产的ARM处理器还分别支 持不同的功能模块。 因此，用户在进行ARM嵌入式系统设计的过程中，选择 一款合适的ARM处理器芯片是非常重要的。其中，ARM处 理器的功能模块是芯片选择过程中的一个重要指标。
例如：/* 根据GPIO_InitStructure中指定的参数初始化外设GPIOC */
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
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5.1
ARM处理器的选型与功能模块
5.2.2 GPIO功能描述
GPIO配置举例 操作步骤： 7、 其他应用 例： 将端口GPIOA的第10、15脚置1（高电平） GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15); 例：将端口GPIOA的第10、15脚置0（低电平） GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);
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第五章 STM32F103XX功能模块
5.2 GPIO接口模块
在STM32F103XX系列处理器中，芯片中的绝大部分 GPIO管脚除了能够作为通用数字信号输入/输出端口外，还 可以具有第2功能，甚至第3功能，即GPIO端口的复用功能。
注意：使用ARM芯片的任意功能模块之前，都必须对功能 模块的引脚进行连接配置，否则芯片将使用默认连接。
第5章
STM32F103XX功能模块（1）
arm嵌入式开发板
ARM嵌入式开发板介绍ARM嵌入式开发板是一种用于开发嵌入式系统的硬件平台。
它采用ARM架构的处理器作为核心，具有较高的性能和低功耗特性，被广泛应用于物联网、智能家居、工业自动化等领域。
本文将介绍ARM嵌入式开发板的概述、特点以及常见的应用案例。
概述ARM嵌入式开发板是一种集成了ARM处理器、存储器、各种接口和外围设备的单板计算机。
它通常采用模块化设计，可以根据需求进行扩展和定制。
ARM是一种低功耗且高效的处理器架构，广泛应用于移动设备、嵌入式系统和物联网等领域。
特点1. 强大的性能ARM嵌入式开发板采用ARM处理器，具有较高的运算能力和浮点计算性能。
它们通常采用多核心设计，可以同时运行多个任务，提高系统的并发处理能力。
2. 低功耗ARM架构的处理器采用了先进的微处理器设计技术，使得其功耗较低。
这对于嵌入式系统来说非常重要，因为嵌入式设备通常需要长时间运行，并且需要保持低功耗以延长电池寿命。
3. 丰富的接口和外围设备ARM嵌入式开发板通常集成了丰富的接口和外围设备，如GPIO、UART、SPI、I2C、USB等。
这些接口和设备可以方便地连接外部传感器、执行器、通信模块等，实现与外部环境的数据交互和控制。
4. 开放的软件生态系统由于ARM架构的广泛应用和开放的生态系统，开发者可以很容易地获取开源的操作系统（如Linux），以及丰富的开发工具和软件库。
这样可以大大加快开发周期，提高开发效率。
应用案例1. 物联网设备随着物联网的快速发展，ARM嵌入式开发板被广泛应用于物联网设备中。
它们可以集成各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等，通过物联网协议与云端进行数据通信和控制。
2. 智能家居ARM嵌入式开发板也被广泛应用于智能家居领域。
通过连接各种传感器、执行器和家电设备，可以实现智能家居的自动化控制，提高生活便利性和能源利用效率。
3. 工业自动化ARM嵌入式开发板在工业自动化领域也有广泛应用。
ARM嵌入式开发实例6-2
6.2看门狗WatchDog模块
独立看门狗IWDG寄存器
寄存器名称 寄存器描述
KR
IWDG键值寄存器
PR
IWDG预分频寄存器
RLR
IWDG重装载寄存器
SR
IWDG状态寄存器
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6.2看门狗WatchDog模块
6.2.4
独立看门狗的库函数（教材302-306页）
功能描述 使能或失能指定的RTC中断
使能WWDG早期唤醒中断EWI 设置WWDG计数器值 使能WWDG并装入计数器值 检查WWDG早期唤醒中断标志位的状态 清除早期唤醒中断标志位 齐鲁工业大学
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6.2看门狗WatchDog模块
6.2.2
独立看门狗的功能特性
独立看门狗由专用的低速时钟(LSI)驱动，即使主时钟发生 故障它也仍然有效。适合应用于需要将看门狗作为一个完全 独立于系统主程序之外的进程，并且对时间精度要求较低的 场合。
IWDG主要性能 自由运行的递减计数器 时钟由独立的RC振荡器提供(可在停止和待机模式下工作) 看门狗被激活后，则在计数器计数至0x000时产生复位
存有计数 上限值
窗口看门狗 结构框图
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6.2看门狗WatchDog模块
独立看门狗的功能模块
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6.2看门狗WatchDog模块
6.2.6 窗口看门狗的寄存器
寄存器名称 寄存器描述
CR
WWDG控制寄存器
CFR
IWDG设置频寄存器
SR
IWDG状态寄存器
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6.1
实时时钟模块
6.1.4
RTC实时时钟的寄存器及库函数
看门狗的操作： ۞启动看门狗 在系统复位后，看门狗总是处于关闭状态，设置WWDG_CR寄存器的 WDGA位能够开启看门狗，随后它不能再被关闭，除非发生复位。 ۞控制递减计数器 递减计数器处于自由运行状态，即使看门狗被禁止，递减计数器仍继续 递减计数。当看门狗被启用时，T6位必须被设置，以防止立即产生一个 复位。
ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例
ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例ARM是一种广泛使用的嵌入式系统指令集架构，其在众多应用中都有着广泛的应用。
本文将以ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例为主题，探讨其在不同领域中的具体应用。
一、ARM嵌入式系统硬件设计1.CPU设计：ARM架构的中央处理器是嵌入式系统的核心部件，其设计一般包括指令集设计、流水线设计和外设控制等。
基于ARM架构的CPU设计可以运行各种不同的操作系统和应用程序。
2.存储系统设计：嵌入式系统中的存储系统一般包括闪存、SDRAM等，用于存储程序代码、数据和系统参数等。
ARM嵌入式系统中的存储系统设计需要考虑性能、容量和功耗等因素。
3.总线系统设计：嵌入式系统中的总线系统用于连接各个模块，包括处理器、存储器、外设等。
ARM嵌入式系统中的总线系统设计需要考虑传输速度、连接方式和信号完整性等因素。
4.外设接口设计：ARM嵌入式系统通常需要与各种外设进行通信，包括显示器、触摸屏、传感器、通信模块等。
外设接口设计需要考虑接口标准、通信协议和电气特性等因素。
二、ARM嵌入式系统应用实例1.智能手机：智能手机是目前使用最广泛的ARM嵌入式系统应用之一、ARM架构提供了高性能、低功耗和丰富的接口，使得智能手机可以运行各种应用程序，如游戏、社交媒体和移动支付等。
2.智能家居：ARM嵌入式系统在智能家居应用中具有广泛的应用。
通过连接各种传感器和外设，ARM嵌入式系统可以实现智能家居设备的自动化控制，如智能灯光、智能门锁和智能温控等。
3.工业控制：工业控制系统是现代工业生产中的关键部件，ARM嵌入式系统在工业控制领域中具有重要应用。
ARM架构的高性能和丰富的接口，使得ARM嵌入式系统可以实现精确的数据采集、实时控制和通信功能。
4.医疗设备：ARM嵌入式系统在医疗设备中也有广泛应用。
例如，基于ARM架构的嵌入式系统可以用于电子血压计、血糖仪和心电图仪等医疗设备的数据采集、处理和显示。
5.汽车电子：现代汽车中的电子系统也广泛采用ARM嵌入式系统。
ARM嵌入式开发系统实例.
第一章 ARM概述及体系结构1.ARM的全称:Advanced RISC Machine2.ARM内核最大的优势在于高速度，低功耗，32位嵌入式RISC微处理器结构—ARM体系结构，ARM处理器核当前有6个系列产品：ARM7，ARM9，ARM9E,ARM10E,SecurCore,ARM113.ARM处理器的7种模式：用户模式，快速中断模式，外部中断模式，特权模式，数据访问模式，未定义模式，系统模式4.ARM处理器共有37个寄存器，包括31个通用寄存器和6个状态寄存器。
通用寄存器可以分为三类：未备份寄存器，备份寄存器，程序寄存器（PC），寄存器R14又称为连接寄存器，它有两个作用，第一：它存放了当前子程序的返回地址。
第二：当异常中断发生时，该异常模式特定的物理R14被设置成该异常模式将要返回的地址。
5 CPRS（当前程序状态寄存器）中断控制位当I=1时禁止IRQ中断当F=1时禁止FIQ中断6 ARM中断异常中断的种类：复位（RESET），未定义的指令(UNDENFINED INSTRUCTION)，软件中断(SOFTWARE INTERRUPT)，指令预取中止(PREFECH)，数据访问中止(DATA ABORT)，外部中断请求(IRQ)，快速中断请求(FRQ)7 ARM的存储器接口可以分为四类：时钟和时钟控制信号，地址类信号，存储器请求信号，数据时序信号。
第三章构造和调试ARM系统1 ARM应用系统的设计包含硬件系统的设计和软件系统的设计。
最基本得组成部分包括：电源部分，晶振电路，复位电路，ROM和RAM。
2.P96的RESET电路（大家好好看下，老师上课说了下的）复位电路主要完成系统的上电复位和系统在运行时的用户的按键复位功能。
它的工作原理是：在系统上电是，通过电阻R1向电容C1充电，当C1两端的电压未达到高电平的门限电压时，RESET端输出为低电平，系统处于复位状态，当C1两端的电压达到了高电平的门限电压时，RESER端输出为高电平，系统处于正常工作状态。
ARM嵌入式开发实例
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14.1 ASRTM嵌32入F1式03系XX统处简理介器的汇编程序开发框架
?伪指令 READONLY 是表示该代码段的读写属性为 “只读” 。除此之外，用户还可以通过使用伪指令 READWRITE 来表示当前该代码段的读写属性为 “可 读写”； ?伪指令 ENTRY 用来标识当前代码段的入口 。在每一 个汇编文件中，只能有一个伪指令 ENTRY ，即只能有 一个程序入口； ?伪指令END标志当前程序段的结束 。需要提醒用户注 意的是， END结束标识符必须和 ENTRY 伪指令匹配使 用。
?ARM嵌入式系统中的程序文件，通常也被称为 源文件 ， 可以由任意一种文本编辑器来编写。在 ARM程序设计中， 常用的源文件可以简单的分为以下几种，如表 4.1所示。
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4.1 STM32F103XX处理器的汇编程序开发框架
源程序文件
汇编程序文件 C程序文件
文件后缀名
说明
*.s
用ARM汇编语言编写的 ARM程序 或Thumb程序代码
第4章
STM32F103XX程序设计
在前面的内容中已经向读者介绍过有关 STM32F103XX系列处理 器的指令系统。尽管目前处理器的编译技术完全可以支持高级 语言在嵌入式开发系统中的运行，但汇编语言的作用仍然不可 替代。在STM32F103XX 系列处理器的嵌入式系统开发过程中， 最常用的编程语言就是汇编语言和 C语言。这两种程序设计语言 各自具有不同的特点，并且两者混合使用还能有助于用户理解 嵌入式系统的原理，提高嵌入式系统的调试能力。 在本章内容中，主要向读者介绍 ARM嵌入系统中汇编语言和 C 语言程序设计的方法。通过本章的学习，用户可以掌握汇编语 言和C程序语言在嵌入式系统编程中的具体使用方法。
ARM嵌入式开发实例1-2
ARM嵌入式开发实例1-2
1. 引言
在嵌入式领域，ARM架构是最常用的处理器架构之一。
ARM嵌入式开发涉及到硬件设计、软件开发、驱动程序编写等多个方面。
本文将介绍一个ARM嵌入式开发的实例，以帮助读者更好地理解和应用ARM相关技术。
2. 实例介绍
本实例基于ARM Cortex-M系列处理器开发一个简单的LED控制程序。
通过这个实例，读者可以学习到如下内容：
•嵌入式系统的概念和根本原理
•ARM Cortex-M处理器的根本架构和特点
•使用Keil MDK开发环境进行ARM嵌入式开发
•硬件和驱动程序设计的根本技巧
该LED控制程序将使用一个ARM开发板和一只LED灯。
通过编程控制，可以实现LED的亮灭控制。
3. 环境搭建
在开始实例之前，需要搭建好开发环境。
以下是搭建环境的步骤：
1.安装Keil MDK开发环境
2.配置编译器和调试器
3.连接ARM开发板
4.安装驱动程序
完成以上步骤后，就可以开始进行ARM嵌入式开发了。
4. 程序设计
4.1 硬件设计
该实例使用一个ARM开发板和一只LED灯。
首先，需要将LED灯连接到开发板上的一个GPIO引脚上。
具体连线方式可以参考开发板的硬件手册。
在连接完成后，就可以进行软件开发了。
4.2 软件开发
首先，在Keil MDK中创立一个新的工程。
然后，在工程中添加相关的源文件和头文件。
在源文件中，我们需要编写代码来控制LED灯的亮灭。
以下是一个简单的LED控制函数的例如代码：
```c #include。
ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例
ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例ARM嵌入式系统是指使用ARM架构的处理器作为核心的嵌入式系统，它在嵌入式领域应用非常广泛，因为ARM处理器具有低功耗、高性能、低成本等优势。
ARM嵌入式系统的硬件设计主要包括处理器选择、电源管理、外设接口、外设选型等方面，下面将以一个智能家居控制系统为例，介绍ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例。
一、处理器选择在设计ARM嵌入式系统时，首先需要选择合适的ARM处理器，常见的ARM处理器系列包括Cortex-M系列、Cortex-A系列和Cortex-R系列。
对于智能家居控制系统这种低功耗、实时性要求不高的应用场景，可以选择Cortex-M系列处理器，如STM32系列。
STM32系列处理器具有低功耗、高性能、丰富的外设接口等特点，非常适合嵌入式系统应用。
二、电源管理在设计ARM嵌入式系统时，电源管理是非常重要的一环。
智能家居控制系统通常需要接入多个传感器、执行器等设备，这些设备工作时会消耗大量电能。
因此，需要合理设计电源管理模块，包括电源管理芯片、电源转换器、稳压器等组件，以确保系统稳定可靠地工作。
三、外设接口智能家居控制系统通常需要接入多种外设设备，如传感器、执行器、显示屏、通信模块等。
因此，在ARM嵌入式系统的硬件设计中，需要设计适配这些外设设备的接口，如GPIO、SPI、I2C、UART等接口。
同时，还需要考虑外设设备与ARM处理器之间的数据传输速度、稳定性等因素。
四、外设选型在设计ARM嵌入式系统时，选择合适的外设设备也非常重要。
对于智能家居控制系统来说，传感器是必不可少的外设设备之一、传感器的选择应考虑其精度、灵敏度、稳定性等因素。
此外，还需要考虑执行器、显示屏、通信模块等外设设备的选型，以确保系统正常工作。
以上是一个智能家居控制系统的ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例。
通过合理选择处理器、设计电源管理模块、设计外设接口、选择外设设备等步骤，可以设计出稳定可靠的ARM嵌入式系统，满足不同应用场景的需求。
基于ARM的嵌入式操作系统开发
基于ARM的嵌入式操作系统开发一、嵌入式操作系统概述嵌入式操作系统是指以特定应用为目标而设计的操作系统。
嵌入式操作系统通常为特定硬件平台开发，针对特定应用开发的软件系统。
操作系统通常被集成在硬件中，系统资源有限，采用不同的调度和管理方式。
二、ARM处理器介绍ARM公司是全球领先的嵌入式微处理器架构技术供应商，提供广泛的嵌入式软件和硬件产品，包括处理器、系统芯片、板卡和软件等。
三、ARM嵌入式操作系统的优势针对ARM体系结构的操作系统可以充分利用ARM架构的优势。
ARM体系结构具有低功耗、低成本、高性能等优点。
开发基于ARM的嵌入式操作系统具有以下优势：1、低开销：嵌入式应用处理器的处理能力有限，因此需要节省计算资源。
ARM处理器的低功耗、高性能和低成本使其成为许多应用的理想选择。
2、快速开发：嵌入式应用程序需要快速开发和执行，而基于ARM的操作系统提供了易于使用的API，可简化当前的开发过程。
3、丰富的技术支持：ARM嵌入式技术在全球拥有广泛的技术支持与社区，可以为开发者提供有效的技术支持和经验分享。
四、ARM嵌入式操作系统常见且优秀的开发环境1、Keil MDK-ARM：是ARM的开发平台，支持嵌入式开发。
Keil MDK-ARM提供了很好的开发环境和工具，包括源码编辑器、编译器、调试器和程序下载。
2、IAR Embedded Workbench：是一个全面的开发环境，支持ARM处理器。
该工具提供了编译器、调试器和程序下载工具。
3、KDS：是一种免费的集成开发环境，集成了Keil和IAR的优点，以及其自己的独特特性。
4、Eclipse：是一种开放源码的开发环境，提供基于C/C++和Java的开发工具。
它支持ARM架构和嵌入式开发。
五、ARM嵌入式操作系统应用实例案例一：智能家居系统智能家居系统需要一个嵌入式系统，以便远程控制居家设备。
基于ARM的操作系统可以支持必要的I/O接口，使嵌入式系统可以直接与各种设备通信。
基于ARM的嵌入式操作系统开发
基于ARM的嵌入式操作系统开发嵌入式操作系统是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统，通常运行在低功耗、有限资源的硬件平台上。
ARM处理器是当前嵌入式系统中最广泛使用的处理器架构之一，因此基于ARM的嵌入式操作系统开发是非常重要和具有挑战性的。
一、ARM处理器的特点ARM处理器具有以下几个特点，对嵌入式操作系统的开发产生了重要影响：1.低功耗：ARM处理器采用了精简指令集架构（RISC），指令集简洁而高效，能够实现高性能和低功耗的平衡。
2.充足的资源：不同的ARM处理器提供了多种选择，有些处理器提供了丰富的资源（例如内存、外设等），而嵌入式操作系统需要根据特定硬件平台的资源进行优化。
3.可定制性：ARM处理器架构开放，可以根据特定应用的需求进行定制，使得开发者能够更好地适应不同的嵌入式系统。
二、嵌入式操作系统的开发在开发基于ARM的嵌入式操作系统时，需要考虑以下几个关键方面：1. 内核选择：选择合适的内核是嵌入式操作系统开发中的关键步骤。
常见的嵌入式操作系统内核有Linux、FreeRTOS、uC/OS等。
需要根据目标应用的实时性需求、资源限制等因素进行选择。
2.引导程序设计：引导程序负责启动嵌入式系统，初始化硬件设备、加载操作系统等。
基于ARM的嵌入式操作系统开发需要设计一个适合特定硬件平台的引导程序。
3.驱动程序开发：驱动程序是嵌入式操作系统与硬件设备之间的桥梁，负责对硬件设备进行初始化、控制和管理。
基于ARM的嵌入式操作系统开发需要编写适配特定硬件平台的驱动程序。
4.系统调度算法：嵌入式操作系统需要合理地管理和调度任务，以确保系统的实时性和高效性。
常见的调度算法有优先级调度、时间片轮转等，需要根据实际应用场景选择合适的调度算法。
5.中断处理：基于ARM的嵌入式系统通常会面临大量中断请求，操作系统需要能够快速、准确地响应中断请求，并完成中断服务程序的执行。
6.文件系统支持：嵌入式系统通常需要使用文件系统来管理文件和数据。
嵌入式ARM系统原理与实例开发教学设计
嵌入式ARM系统原理与实例开发教学设计一、简介随着人工智能、物联网、智能家居等新兴技术的不断发展，嵌入式系统在各个领域中的应用越来越广泛。
而嵌入式系统中的ARM架构是其中的重要组成部分，是很多嵌入式系统中的首选处理器架构。
为了适应这种发展趋势，本文提出了嵌入式ARM系统原理与实例开发教学设计，旨在帮助学生了解嵌入式ARM系统相关的原理知识，掌握ARM处理器的基本编程方法，提高学生的实际操作能力。
二、教学目标本教学设计旨在帮助学生达成如下目标：1.了解嵌入式ARM系统的基本原理和组成模块。
2.掌握ARM处理器的基本原理和编程方法。
3.学会使用Keil MDK开发环境，进行ARM程序的编译、调试和下载。
4.熟悉ARM系统中常见的外部设备接口，如GPIO、USART、ADC等。
5.掌握ARM系统与外设的通信方式，如SPI、I2C等。
三、教学内容1. 嵌入式ARM系统的基本原理和组成模块1.ARM架构概述2.ARM处理器内部结构3.嵌入式系统中的硬件平台4.嵌入式系统中的软件平台5.ARM架构的优缺点2. ARM处理器的基本原理和编程方法1.ARM指令集概述2.ARM汇编语言程序设计3.ARM C语言程序设计4.ARM系统中的中断机制5.ARM系统中的系统定时器3. Keil MDK开发环境的使用1.Keil MDK软件的安装和配置2.Keil MDK软件的使用方法3.ARM程序的编译和调试4.ARM程序的下载和运行4. ARM系统中常见的外部设备接口1.GPIOART3.ADC4.DAC5.PWM5. ARM系统与外设的通信方式1.SPI2.I2C3.CANB5.Ethernet四、教学方法为了达到教学目标，采用如下教学方法：1.理论讲解：通过PPT和黑板讲解的方式，对嵌入式ARM系统的原理和基本概念进行介绍，让学生了解嵌入式ARM系统的组成结构和基本特点。
2.实验操作：通过实验操作的方式，进行ARM程序开发和测试，让学生掌握ARM程序的基本开发过程和调试技巧。
ARM嵌入式开发实例6-1
1、实验内容分析
数码 管1
数码 管2
数码 管3
数码 管4
STM32 实时时钟
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6.1
实时时钟模块
2、硬件电路设计
序号 1 2 3 4 器材名称 STM32F103VB 数量 1 4 若干 1
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功能说明 主控单元 时钟/日历显示 NA RTC实时时钟晶振
8段码数码显示管 电容电阻 晶振32.768KHz
6.1
实时时钟模块
6.1.5 基础实验一：车载时钟与电子日历
• 对于绝大部分汽车而言， 车载电子消费产品已经逐 渐普及到汽车电子的各个 方面。其中车载时钟与电 子日历凭借自身在功能和 体积上的优势，受到驾驶 员的一致认可，具体实物 如图所示。可以通过车载 时钟与电子日历等查看当 前的时间信息，甚至还可 以将车载时钟/电子日历与 车载监控设备等结合起来 ，用于对记录数据进行时 间打标。
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6.1
实时时钟模块
具体RTC标志位的设置如下表6.1所示 RTC标志位 RTC标志位 标志位说明
RTC秒标志
SECF
在更新RTC计数器之前的每个RTC内 核时钟周期都将被设置为有效 在RTC计数器达到0x0000之前的最 后一个RTC内核时钟周期将被设 置为有效 在计数器达到存储在闹钟寄存器 中的RTC闹钟值之前的最后一个RTC 内核时钟周期被设置为有效。 RTC闹钟值每次增加1，则 RTC_ALR+1
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第6章 STM32F103XX功能模块（2）
6.1 实时时钟模块
在STM32F103XX系列ARM处理器中，芯片集成了实时时 钟RTC和相应的后备寄存器（由10个16位寄存器组成）。 与定时器/计数器的基本工作原理相似，实时时钟RTC是 一个独立的定时器，且RTC模块具有一组可以连续计数的 计数器。使用相应的软件配置，实现RTC的时钟日历功能； 通过修改实时时钟计数器的数值，可重新设置系统当前的 时间和日期。
嵌入式ARM系统原理与实例开发
2020/7/7
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ARM指令编码方式
嵌入式ARM系统原理与实例开发
– 其中，<>内的项是必须的，{}内的项是可选的，如<opcode>是指令助记 符，是必须的，而{<cond>}为指令执行条件，是可选的，如果不写则使 用默认条件AL（无条件执行）。其中：
功能 正常的程序执行状态 用于高速数据传输或通道处理 用于通用的中断处理 操作系统的保护模式 用于虚拟存储及存储保护 用于支持硬件协处理器的软件仿真 运行特权级的操作系统任务
CPSR[4:0] 10000 10001 10010 10011 10111 11011 11111
2020/7/7
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ARM处理器的寄存器
31 30 29 28 27 26 N ZCVQ
保留
8 7 65 4 3 2 1 0 I F T M4 M3 M2 M1 M0
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嵌入式ARM系统原理与实例开发
CPSR/SPSR
• 条件标志（Condition Code Flags） – N = ALU计算结果为负数（Negative result from ALU(Arithmetic Logical Unit ) flag）。 – Z = ALU计算结果为0（Zero result from ALU flag）。 – C = ALU计算结果进位（ALU operation Carried out）。
05-基于ARM的嵌入式程序设计
程序体部分实现了一个简单的加法运算。
5、ARM 汇编语言编程的几个问题
➢ ARM数据处理操作 ➢ 设置条件码 ➢ 汇编语言子程序调用及返回 ➢ 跳转表思想 ➢ ARM与Thumb之间的状态转换及函数的互相调用
ARM数据处理操作 32位立即数在32位指令中的编码以及ARM特有
的寄存器移位操作是数据处理方面的难点
将一文件包含到当前源文件中，被包含文件不进行汇编处理
告诉编译器将局部符号包含在目标文件的符号表中
禁止源程序中包含浮点运算指令
指定段之间的相互依赖关系
为一个特定的寄存器定义名称
定义局部变量的有效范围
3、ARM 汇编语言伪指令
伪指令
语法格式
作用
ADR
ADR{cond} register， 将基于PC或基于寄存器的地址值读取到寄
设置条件码
ARM的任何数据处理指令都能通过增加“S” 操作码来设置条件码N、Z、C、V。
每条指令都可以条件执行。 在程序中可以通过条件码的使用让微处理器决 定是否进行转移，还可用来控制循环的退出。
汇编语言子程序调用及返回
在ARM汇编语言中，子程序调用是通过BL指令来 完成的。BL subname 其中，subname是被调用的子 程序的名称。
文件
ARM汇编语言是以段（section）为单位来组织源文 件的。段是相对独立的、具有特定名称的、不可分割的 指令或者数据序列。一个ARM源程序至少需要一个代码 段，大的程序可以包含多个代码段和数据段。
ARM汇编语言语句格式如下所示：
｛symbol｝ ｛instruction|directive|pseudo-instruction｝ ｛;comment｝
{label} DCFS{U} fpliteral 为单精度的浮点数分配字对齐的内存单元
ARM嵌入式开发实例2-3
14
2.3
ARM指令集的类型
4、带链接和状态切换的跳转指令BLX
与B跳转指令类似，BX指令虽然能够实现处理器不同工作 模式之间的切换，但还是不能实现子函数调用后返回地址 保存的问题。 BLX指令实现跳转到所指定的目标地址、状态切换、同时 将PC的当前内容保存到R14中。 在ARM汇编代码中，BLX指令的语法格式有两种，分别为： 格式1：BLX Rm 格式2： BLX <target address>
该指令的第一种语法格式BLX Rm的二进制编码与BX指 令的编码格式是一样的，而在第二种语法格式BLX <target address>中，其编码格式下图所示。
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2.3
ARM指令集的类型
带链接和状态切换的跳转指令BLX的编码格式
31 1111 28 27 101 25 24 H 23 有符号的偏移量(24bit) 0
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2.3
ARM指令集的类型
2.3.2 算术运算指令
通常而言，在ARM处理器中，算术运算指令主要包含了加 减 乘 累乘等操作，具体指令功能的说明及指令代码如下 所示。 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ADD ADC SUB SBC RSB RSC CMP 不带进位的加法操作 带进位的加法操作 不带借位的减法操作 带借位的减法操作 不带进位的逆向减法操作 带进位的逆向减法操作 数据比较操作
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2.3
ARM指令集的类型
在ARM指令中，有两种实现程序跳转的方法：一种是这里 介绍的转移指令，如下表所示；还有一种是通过数据传送 指令直接向PC寄存器（R15）中写入需要转移的目标地址 值，即通过改变PC（程序计数器）的值来实现ARM代码的 跳转。
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车载ARM嵌入式系统实例开发课件
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2.1 ARM指令系统简介
3、用户还可以使用DCB指令来定义一串字节常数，字节常数 也可以使用字符串的形式来定义。也可以使用DCD指令来定义 一串32位的整数。通常这两条指令被使用在汇编代码中书写 表格。用户可以通过下面这段代码来掌握这两条指令的具体 使用方法。 4、不同编译器对标志和语法可能并不完全一致。本书中所有 的代码都是基于ARM编译器的语法格式进行编写的。
车载ARM嵌入式系统实例开发课件
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2.1 ARM指令系统简介
• 最后，需要提醒用户注意的是，绝大部分的16位Thumb指 令只能访问R0~R7寄存器；而32位的Thumb-2指令可以自由 访问R0~R15寄存器。但特别注意对寄存器R15的操作容易 出现意想不到的错误，导致代码程序跑飞等。因此，在不 是必要的情况下，不建议用户对其进行操作。
车载ARM嵌入式系统实例开发课件
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2.1 ARM指令系统简介
2.1.3 ARM汇编指令的书写格式
在Thumb-2指令集中，有部分指令操作既可以由16位的 Thumb指令来实现，也可以由32位的ARM指令来实现。在 UAL语法中，编译器会根据指令占用的资源情况来主动确 定用哪一种指令。除此之外，用户也可以在代码通过后缀 的方式手动设定使用ARM指令或者Thumb指令，下面将详细 介绍。
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2、与C语言和C++类似的是，用户可以在汇编语言中通过使用 “EQU”来定义常量，然后在代码中引用自定义的符号来使用这 些预先定义好的数据。例如： ;定义常量NVIC_IRQ_SETEN0=0xE000E100 NVIC_IRQ_SETEN0 EQU 0xE000E100 ;代码行顶格写 ;定义常量NVIC_IRQ0_ENABLE =0x1 NVIC_IRQ0_ENABLE EQU 0x1 „„ LDR R0，= NVIC_IRQ_SETEN0 MOV R1，#NVIC_IRQ0_ENABLE ;将立即数传送到R1寄存器中 STR R1，[R0] ;*R0=R1
返回指令
代码在Thumb状态下运行 连接跳转并切 换状态指令
代码在ARM状态下运行
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值得注意的是,在Thumb-2指令集中，嵌入式处理器可以 在单一的工作模式下进行所有的指令操作，也不需要像 混合编码一样对工作模式进行来回切换，节省了系统在 时间上的“额外开销”，比传统的ARM处理器性具有以下 优点。 1. 缺省了ARM状态与Thumb状态模式切换的“额外开销”， 在节省指令空间的同时也提高了指令的执行效率； 2. 源代码文件不需要分成“按ARM指令编译”和“按Thumb 指令编译”，提高了软件开发的效率； 3. 无需进行不同状态模式的切换，在编写代码的过程中也 无需反复求证和测试究竟在何时何处切换到何种状态；
;R3= MY_NUMBER ;R4=*R3 ;R0=HELLO_TEXT ;跳转到PrintText打印寄存器R0
;定义标号MY_NUMBER ;定义标号HELLO_TEXT
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2.1.2 ARM汇编指令中的后缀
在汇编指令中，部分指令可以带有后缀，具体如下表所示。 汇编指令中的后缀 指令后缀 操作说明 执行操作运算后，同时根据运算的结 果更新寄存器APSR中的标志位，例 运算操作符 如： -S ADDS R0， R1 ;将R0与R1中的数值 相加，并更新寄存器APSR中的标志 位 条件判断执行语句。 EQ，NE， EQ=Equal，NE=Not Equal，LT=Less LT，GT等 Than，GT=Great Than
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（1）若没有对当前指令进行设定操作（无后缀），编译器 根据当前系统资源的使用情况，选择最为节省代码空间的 指令进行编译。具体的操作步骤为：编译器先以16位的 Thumb指令进行编译，以实现较少的代码存储空间。如果 无法采用Thumb指令对该指令进行编译，则再次使用ARM指 令进行编译； （2）在指令后加注.N后缀，则将指定编译器在编译代码的 过程中使用16位的Thumb指令，其中后缀.N表示Narrow， 即16位Thumb窄位指令。结合（1）中无后缀的指令来看， 在指令后加注“.N”是比较多余的。因为不管时候加上.N 后缀，编译器都会首先采用16位的Thumb指令进行编译。
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LDR R3， =MY_NUMBER LDR R4， [R3] „„ LDR R0， =HELLO_TEXT BL PrintText 中的字符 „„ MY_NUMBER DCD 0x10354721 HELLO_TEXT DCB “Hello\n”
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2.1.1 ARM汇编语言的基本语法
1、 在ARM处理器中，汇编指令的典型语法结构如下所示： 标号 操作码 操作数1，操作数，„„ ；注释 通常情况下，第一个操作数将作为作数，并且对于 操作数的语法要求也各不相同。一般而言，立即数必须以 “#”开头，例如： MOV R0， #0x12 ;将立即数0x12送入寄存器R0 MOV R1， #’A’;将字符’A’作为立即数送入寄存器R1
第2章 ARM指令系统
• 在本章内容中，主要向读者介绍ARM指令集和Thumb指令集 以及指令的寻址方式。通过本章的学习，用户需要掌握 ARM指令系统以及具体的使用方法。 • 【本章重点】 • 1 ARM指令集； • 2 Thumb指令集； • 3 ARM指令集的寻址方式； • 【本章难点】 • 1 ARM指令集与Thumb指令集的异同； • 2 ARM指令集的寻址方式；
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第2章 ARM指令系统 2.1 ARM指令系统简介
ARM嵌入式处理器可以支持32位的ARM指令集和16位的 Thumb指令集。一般而言，在ARM嵌入式系统中，需要正确 处理好两个工作状态：32位的ARM状态和16位的Thumb状态。
ARM处理器状态模式切换
“额外开销” 代码保持在ARM 状态下运行
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（3）在指令后加注.W后缀，则将指定编译器在编译代码的 过程中使用32位的ARM指令，其中后缀.W表示Wide，即16 位Thumb宽位指令；用户可以对比下面几行代码，对设定 编译器的指令模式做进一步的了解。 • ADDS R0, #1 ;为节省代码空间 ，编译器自动选择使用16位Thumb指令 • ADDS.N R0, #1 ;用户通过.N后缀 指定编译器使用16位Thumb指令 • ADDS.W R0, #1 ;用户通过.W后缀 指定编译器使用32位ARM指令