ARM处理器编程基础.ppt
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ARM体系结构与编程ppt课件
ppt课件.
2
第2章 ARM指令分类及其寻址方式
在本章中，将介绍ARM指令分类以及各类指令对 应的寻址方式。
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3
2.1 ARM指令集概要介绍
在本节中，将介绍ARM指令相关的一些基本概念， 包括指令的分类、指令的一般编码格式以及ARM 指令中的条件码。
ppt课件.
4
2.1.1 ARM指令的分类
ppt课件.
<shifter_operand>：表示第2个操作数。
9
2.2.1 数据处理指令的操作数的寻址方式
<shifter_operand>通常有下面3种格式。
(1)
立即数方式。
(2)
寄存器方式。
(3)
寄存器移位方式。
数据处理指令操作数的具体寻址方式有下面11种。
#<immediate>
<Rm>
ARM指令集可以分为跳转指令、数据处理指令、 程序状态寄存器(PSR)传输指令、Load/Store 指令、协处理器指令和异常中断产生指令6类。
ppt课件.
5
2.1.2 ARM指令的一般编码格式
ARM指令字长为固定的32位。一条典型的ARM指 令编码格式如下：
31 28 27 25 24 21 20 19 16 15 12 11 8 7 0
IA (Increment After)：事后递增方式。 IB (Increment Before)：事先递增方式。 DA (Decrement After)：事后递减方式。 DB (Decrement Before)：事先递减方式。
[<Rn>], #+/–<offset_12>
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第2章 ARM指令分类及其寻址方式
在本章中，将介绍ARM指令分类以及各类指令对 应的寻址方式。
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2.1 ARM指令集概要介绍
在本节中，将介绍ARM指令相关的一些基本概念， 包括指令的分类、指令的一般编码格式以及ARM 指令中的条件码。
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2.1.1 ARM指令的分类
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<shifter_operand>：表示第2个操作数。
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2.2.1 数据处理指令的操作数的寻址方式
<shifter_operand>通常有下面3种格式。
(1)
立即数方式。
(2)
寄存器方式。
(3)
寄存器移位方式。
数据处理指令操作数的具体寻址方式有下面11种。
#<immediate>
<Rm>
ARM指令集可以分为跳转指令、数据处理指令、 程序状态寄存器(PSR)传输指令、Load/Store 指令、协处理器指令和异常中断产生指令6类。
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2.1.2 ARM指令的一般编码格式
ARM指令字长为固定的32位。一条典型的ARM指 令编码格式如下：
31 28 27 25 24 21 20 19 16 15 12 11 8 7 0
IA (Increment After)：事后递增方式。 IB (Increment Before)：事先递增方式。 DA (Decrement After)：事后递减方式。 DB (Decrement Before)：事先递减方式。
[<Rn>], #+/–<offset_12>
ARM汇编语言程序设计基础.ppt
一个汇编程序至少应该有一个代码段，由具体的设计需求，也可由多个 代码段和数据段组成，多个段在程序汇编链接时最终形成一个可执行的 映象文件。可执行映象文件通常由以下几部分构成： ① 一个或多个代码段，代码段的属性为只读。
② 零个或多个包含初始化数据的数据段，数据段的属性为可读写。 ③ 零个或多个不包含初始化数据的数据段，数据段的属性为可读写。
嵌入式系统 原理与应用
第四章 ARM汇编语言程序设计基础
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目 录
4.1 ARM汇编语言的程序结构
4.2 ARM汇编语言程序设计
4.3 C与汇编混合编程
本章小结
2
4.1 ARM汇编语言的程序结构
本章通过一个完整的ARM汇编例子入手，给出了ARM汇编程序的基本 框架，并详细介绍了编写汇编程序常用的汇编器伪指令，具备了这些基 础知识，学生就能自己动手编写汇编程序。 4.1.1 一个简单的ARM汇编程序例子 4.1.2 汇编器伪指令 4.1.3 汇编语言的规范
;定义代码段，名字为 ;定义数据段，名字为
AREA伪指令用于定义一个代码段或数据段。其中，段名若以数字开头 ，则该段名需用 “ | ” 括起来，如 |1_data| 。属性字段表示该代 码段（或数据段）的相关属性，例如：CODE（定义代码段）， DATA（定义数据段），READONLY（只读），READWRITE（读 写）。多个属性用逗号分隔。
num_d
0xFB 0xFF 0xFF 0xFF 0xEF 0xCD 0xAB 0x90
SPACE 语法格式：标号 SPACE 表达式 SPACE用于分配一片连续的存储区域并初始化为0。其中，表达式为 要分配的字节数。例如： data SPACE 1024 ;分配1024个字节空间并初始化为0 LTORG LTORG用于声明一个文字池，用来存放常量，特别是不符合8位位图 数据标准的常数。其使用情景及实例见本章的4.2.1节。
ARM开发入门初级教程.ppt
ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发 的公司，作为知识产品供应商，其本身不直接从事芯 片生产，而是转让设计许可由合作公司生产各具特色 的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设 计的ARM微处理器核，然后根据各自不同的应用领域， 加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器 芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公 司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得 更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系 统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受， 更具竞争力。
场合； ■ 6级整数流水线，指令执行效率更高； ■ 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集； ■ 支持32位的高速AMBA总线接口； ■ 支持VFP10浮点处理协处理器； ■ 全性能的MMU，支持Winodws CE、Linux、Palm
1.3 ARM微处理器系列
ARM公司设计了许多处理器，它们可以根据使用 内核的不同划分到各个系列中。系列划分是基于 ARM7、ARM9、ARM10、ARM11内核的。后缀数字7、 9、10、11表示不同的内核设计。数字升序说明性能和 复杂度的提高。ARM8开发出来以后很快就被取代了。
在每个系列中，存储器管理、cache和TCM处理器 扩展也有多种变化。ARM继续在可用的产品系列和每 个系列内部的不同变种两方面做进一步开发。
• 1.3.1 ARM7处理器（1）
ARM7内核是冯·诺依曼体系结构，数据和指令使 用同一条总线。内核有一条3级流水线，执行ARMv4指 令集。ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器 ，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。 ARM7微处理器系列具有如下特点： ■ 具有嵌入式ICE-RT逻辑，调试开发方便； ■ 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携
ARM编程技巧ppt
return (*p = = *p); }
armcc -c
这个代码用的编译级别是：-o2
103v04 C/C++ Compiler Hints & Tips
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f LDR r1,[r0] LDR r0,[r0] CMP r1,r0 MOVNE r0,#0 MOVEQ r0,#1 MOV pc,lr
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第2章ARM微处理器基础ppt课件
用于虚拟存储及存储保护。 ▪ 未定义指令模式（und）：当未定义的指令执行时进入
该模式，用于支持硬件协处理器的软件仿真。 ▪ 系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。
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2．处理器工作状态
自从ARM7TDMI核产生后，体系结构中具有T变种 的ARM处理器核可工作在两种状态，并可在两种状态之 间切换： ▪ ARM状态:ARM微处理器执行32位的ARM指令集。 ▪ Thumb状态：ARM微处理器执行16位的Thumb指令
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5
不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统 的精髓，目前国内一个普遍被认同的定义是：以 应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可 裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体 积、功耗严格要求的专用计算机系统。
ppt精选版
6
▪ 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用 的，
▪ 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技 术、电子技术和各个行业的具体应用相结合后 的产物，
▪ 对于ARM指令，有： PC值＝当前程序执行位置＋8
▪ 对于Thumb指令，则有： PC值＝当前程序执行位置＋4
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2.3.3 超标量技术
超标量技术就是通过重复设置多套指令执行 部件，同时处理并完成多条指令，实现并行操作 来达到提高处理速度的目的。
目前，所有的ARM内核，包括流行的ARM7、 ARM9和ARM11等，都是单周期指令机。ARM 公司的下一代处理器将是每周期能处理多重指令 的超标量机。超标量机能在一个时钟周期内同时 执行多条指令，因而CPU的效率得到大大地提高。
教学内容21嵌入式系统概述22arm概述23arm内核的特点24基于arm核的微处理器25arm寄存器26arm的存储系统简介21嵌入式系统概述211嵌入式系统的基本概念212嵌入式系统的发展213嵌入式系统的组成结构214嵌入式处理器215典型嵌入式处理器介绍211嵌入式系统的基本概念根据ieee的定义嵌入式系统是控制监视或者辅助操作机器和设备的装臵原文为devicesusedcontrolmonitorequipmentmachineryplants
该模式，用于支持硬件协处理器的软件仿真。 ▪ 系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。
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2．处理器工作状态
自从ARM7TDMI核产生后，体系结构中具有T变种 的ARM处理器核可工作在两种状态，并可在两种状态之 间切换： ▪ ARM状态:ARM微处理器执行32位的ARM指令集。 ▪ Thumb状态：ARM微处理器执行16位的Thumb指令
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不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统 的精髓，目前国内一个普遍被认同的定义是：以 应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可 裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体 积、功耗严格要求的专用计算机系统。
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▪ 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用 的，
▪ 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技 术、电子技术和各个行业的具体应用相结合后 的产物，
▪ 对于ARM指令，有： PC值＝当前程序执行位置＋8
▪ 对于Thumb指令，则有： PC值＝当前程序执行位置＋4
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2.3.3 超标量技术
超标量技术就是通过重复设置多套指令执行 部件，同时处理并完成多条指令，实现并行操作 来达到提高处理速度的目的。
目前，所有的ARM内核，包括流行的ARM7、 ARM9和ARM11等，都是单周期指令机。ARM 公司的下一代处理器将是每周期能处理多重指令 的超标量机。超标量机能在一个时钟周期内同时 执行多条指令，因而CPU的效率得到大大地提高。
教学内容21嵌入式系统概述22arm概述23arm内核的特点24基于arm核的微处理器25arm寄存器26arm的存储系统简介21嵌入式系统概述211嵌入式系统的基本概念212嵌入式系统的发展213嵌入式系统的组成结构214嵌入式处理器215典型嵌入式处理器介绍211嵌入式系统的基本概念根据ieee的定义嵌入式系统是控制监视或者辅助操作机器和设备的装臵原文为devicesusedcontrolmonitorequipmentmachineryplants
ARM汇编语言程序设计基础课件第1章 嵌入式系统基础知识
应用软件
根据具体需求开发的特定功能软件，如控 制算法、图形界面等。
嵌入式中间件
提供通信、数据管理等功能，方便应用程 序的开发和部署。
开发工具
集成开发环境（IDE）
烧录器
提供代码编辑、编译、调试等功能的 开发环境。
将编译好的程序烧录到嵌入式系统的 存储器中。
仿真器和调试器
用于模拟和测试嵌入式系统的运行情 况。
成本低
可定制
ARM处理器的成本较低，适用于各种低成 本的应用场景。
ARM处理器可根据具体应用需求进行定制 ，包括指令集、寄存器数量等。
ARM处理器的应用领域
智能手机和平板电脑
ARM处理器广泛应用于智能手机和平板电脑领域，如苹果的 iPhone、iPad和大多数Android手机和平板电脑都采用ARM处理 器。
用于访问ARM处理器以外 的硬件设备。
ARM汇编语言的伪指令
汇编器控制伪指令
用于控制汇编器的行为，例如设置符号表 、定义数据等。
段定义伪指令
用于定义程序的不同段，如代码段、数据 段等。
宏定义伪指令
用于定义可重用的代码块，简化代码编写 。
其他伪指令
如条件编译、文件包含等，根据具体需求 使用。
谢谢您的聆听
用途。
伪操作
用于控制汇编器行为的指 令，例如数据定义伪操作 （如.word、.byte等）。
ARM汇编语言的指令集
程序流程控制指令
如条件分支、无条件跳转 等，用于控制程序的执行 流程。
数据处理指令
用于对寄存器中的数据进 行算术、逻辑和移位操作 。
加载和存储指令
用于在内存和寄存器之间 传输数据。
协处理器指令
Cortex系列
根据具体需求开发的特定功能软件，如控 制算法、图形界面等。
嵌入式中间件
提供通信、数据管理等功能，方便应用程 序的开发和部署。
开发工具
集成开发环境（IDE）
烧录器
提供代码编辑、编译、调试等功能的 开发环境。
将编译好的程序烧录到嵌入式系统的 存储器中。
仿真器和调试器
用于模拟和测试嵌入式系统的运行情 况。
成本低
可定制
ARM处理器的成本较低，适用于各种低成 本的应用场景。
ARM处理器可根据具体应用需求进行定制 ，包括指令集、寄存器数量等。
ARM处理器的应用领域
智能手机和平板电脑
ARM处理器广泛应用于智能手机和平板电脑领域，如苹果的 iPhone、iPad和大多数Android手机和平板电脑都采用ARM处理 器。
用于访问ARM处理器以外 的硬件设备。
ARM汇编语言的伪指令
汇编器控制伪指令
用于控制汇编器的行为，例如设置符号表 、定义数据等。
段定义伪指令
用于定义程序的不同段，如代码段、数据 段等。
宏定义伪指令
用于定义可重用的代码块，简化代码编写 。
其他伪指令
如条件编译、文件包含等，根据具体需求 使用。
谢谢您的聆听
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伪操作
用于控制汇编器行为的指 令，例如数据定义伪操作 （如.word、.byte等）。
ARM汇编语言的指令集
程序流程控制指令
如条件分支、无条件跳转 等，用于控制程序的执行 流程。
数据处理指令
用于对寄存器中的数据进 行算术、逻辑和移位操作 。
加载和存储指令
用于在内存和寄存器之间 传输数据。
协处理器指令
Cortex系列
第3章 ARM处理器PPT课件
3.2.1 ARM微处理器的应用领域
在前面提到ARM已经渗透到许多的应用领域。 1．工业控制 2．无线通信 3．网络应用 4．消费电子产品
3.2.2 ARM的功能特点
ARM核心的处理器采用RISC体系结构，具有以下优点 ：
芯片体积小，功耗低，制造成本低，性能优异 支持Thumb（16位）和ARM（32位）两种指令集，8 位和16位设备兼容性好 由于采用RISC架构，在内部大量使用寄存器，执行指 令速度快 大部分的指令都是操作寄存器，只有很少指令会访问外 部内存 采用多级流水线结构处理速度快 支持多种寻址方式，数据存取方式灵活 指令长度固定，便于编译器操作以及执行指令
3.3.1 算术运算指令
3．SUB指令
格式：SUB{条件}{S} <dest>, <op_1>, <op_2> 存器，op_1和op_2是操作数
dest = op_1 - op_2
//dest是目的寄
SUB R0, R1, R2 ; R0 = R1 - R2 SUB R0, R1, #256 ; R0 = R1 - 256 SUB R0, R2, R3,LSL#1 ; R0 = R2 - (R3 << 1)
3.4 ARM的结构
基于ARM的芯片有许多，功能结构也不同，但是最基本 的是ARM核。无论学习哪种ARM类型的处理器，基本的内 容都是一样的。本节介绍ARM体系结构。内容相对比较抽象 ，读者可以在后面的开发过程中结合本节知识深入体会。
3.4.1 ARM体系结构的命名方法
ARM体系结构的命名可以分成两部分，一部分是ARM体系版 本的命名，另一部分是ARM体系版本的处理器命名。ARM体系到 目前一共发布了9个系列的版本，每种版本都可以支持不同的指令 集和特殊功能。
arm编程技巧PPT教学课件
-O0---DEBUG 关闭大多数优化. 最好的调试信息，最少的优化
-O1---DEBUGREL 多数优化选项许可 给一个满意的调试，好的代码密度
-O2---RELEASE (default) 完全的优化 有限的调试信息，最好的代码密度
为代码大小或运行速度的优化，可选择: -Ospace (默认的)或 -Otime. 使用-g 选像可包含源码级调试信息
ADD r1,r1,r1,LSL #1 LDR r0,[r0,#0] ADD r0,r0,r1 ; interlock on ARM9 MOV pc,lr
armcc –cpu arm7tdmi
使用指令编排 (-O1,-O2)
LDR r0,[r0,#0] ADD r1,r1,r1,LSL #1 ADD r0,r0,r1 MOV pc,lr
int a=10, b=20; int c; c=a+b; return 0; }
armcc -c -O1
dummy MOV r0, #0 MOV pc, lr
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6
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指令编排
指令编排在高级优化选项中是有效的(-O1, -O2). 指令的重新编排是为了使要运行的代码更适合对应的核
103v04 C/C++ Compiler Hints & Tips
TM
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ADS 编译器在所有级别中执行一些简单的优化 i.e. -O0, -O1, -O2
下面是一个例子：即使用-O0,多余的表达式也被清除了: ATPCS标准中子程序结果返回规则
结果为32位整数，R0返回 结果为64位整数，R0，R1返回 位数更多时，用内存来传递 ……
-O1---DEBUGREL 多数优化选项许可 给一个满意的调试，好的代码密度
-O2---RELEASE (default) 完全的优化 有限的调试信息，最好的代码密度
为代码大小或运行速度的优化，可选择: -Ospace (默认的)或 -Otime. 使用-g 选像可包含源码级调试信息
ADD r1,r1,r1,LSL #1 LDR r0,[r0,#0] ADD r0,r0,r1 ; interlock on ARM9 MOV pc,lr
armcc –cpu arm7tdmi
使用指令编排 (-O1,-O2)
LDR r0,[r0,#0] ADD r1,r1,r1,LSL #1 ADD r0,r0,r1 MOV pc,lr
int a=10, b=20; int c; c=a+b; return 0; }
armcc -c -O1
dummy MOV r0, #0 MOV pc, lr
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指令编排
指令编排在高级优化选项中是有效的(-O1, -O2). 指令的重新编排是为了使要运行的代码更适合对应的核
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ADS 编译器在所有级别中执行一些简单的优化 i.e. -O0, -O1, -O2
下面是一个例子：即使用-O0,多余的表达式也被清除了: ATPCS标准中子程序结果返回规则
结果为32位整数，R0返回 结果为64位整数，R0，R1返回 位数更多时，用内存来传递 ……
ARM体系结构与编程PPT课件
ARM的命名规则
ARM的命名分成两类： 基于ARM Architecture的版本命名规则； 基于ARM Architecture版本的处理器系列命名规则。 举个例子，s3c2410采用ARMv4T架构版本，ARM920T处理
器系列，其中处理器核为ARM9TDMI。
2021/4/13
基于ARM Architecture的版本命名
3）增强型DSP指令（E变种） E变种的ARM体系增加了一些增强处理器对典型的DSP算法 处理能力的附加指令。
4）Java加速器Jazelle（J变种） ARM的Jazelle技术是Java语言和先进的32位RISC芯片完美结
合的产物 。 5）ARM媒体功能扩展（SIMD变种）
2021/4/13
和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小 ，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的 主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制 器。
嵌入式微控制器
嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用 系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、 C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。另外还有许多半通 用系列如：支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541； 支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前
推动嵌入式DSP处理器发展的另一个因素是嵌入式系统的智能化，例如各 种带有智能逻辑的消费类产品，生物信息识别终端，带有加解密算法的键盘， ADSL 接入、实时语音压解系统，虚拟现实显示等。这类智能化算法一般都是 运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是DSP 处理 器的长处所在。
ARM汇编语言程序设计基础课件第2章 ARM体系结构 共121页
SecurCore系列微处理器主要应用于如电子商务、电子政务、电子 银行业务、网络和认证系统等一些对安全性要求较高的应用产品 及应用系统。
2.2.6 StrongARM微处理器 Intel StrongARM处理器是采用ARM体系结构高度集成的32位RISC
微处理器，采用在软件上兼容ARMv4体系结构、同时采用具有 Intel技术优点的体系结构。典型产品如SA110 处理器、SA1100、 SA1110PDA系统芯片和SA1500多媒体处理器芯片等。例如其中的 Intel StrongARM SA-1110 微处理器是一款集成了32位 StrongARM RISC处理器核、系统支持逻辑、多通信通道、LCD控 制器、存储器和PCMCIA控制器以及通用I/O口的高集成度通信控 制器。该处理器最高可在206 MHz下运行。SA-1110有一个大的指 令Cache 和数据Cache、内存管理单元（MMU）和读/写缓存。存 储器总线可以和包括SDRAM、SMROM 和类似SRAM的许多器件相 接。软件与ARM V4结构处理器家族相兼容。 Intel StrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理 想选择。
第2章 ARM体系结构
2.1 ARM体系结构简介
ARM（Advanced RISC Machines）公司1991年成立于英国剑桥， 是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，主要出售芯片设 计技术的授权，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产， 靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，半导体生产商 从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用 领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片 进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公 司的授权，使得ARM技术获得了更多的第三方工具、制造、软件 的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场，更具 有竞争力。目前，ARM微处理器几乎已经深入到工业控制、无线 通讯、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品各个领域
2.2.6 StrongARM微处理器 Intel StrongARM处理器是采用ARM体系结构高度集成的32位RISC
微处理器，采用在软件上兼容ARMv4体系结构、同时采用具有 Intel技术优点的体系结构。典型产品如SA110 处理器、SA1100、 SA1110PDA系统芯片和SA1500多媒体处理器芯片等。例如其中的 Intel StrongARM SA-1110 微处理器是一款集成了32位 StrongARM RISC处理器核、系统支持逻辑、多通信通道、LCD控 制器、存储器和PCMCIA控制器以及通用I/O口的高集成度通信控 制器。该处理器最高可在206 MHz下运行。SA-1110有一个大的指 令Cache 和数据Cache、内存管理单元（MMU）和读/写缓存。存 储器总线可以和包括SDRAM、SMROM 和类似SRAM的许多器件相 接。软件与ARM V4结构处理器家族相兼容。 Intel StrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理 想选择。
第2章 ARM体系结构
2.1 ARM体系结构简介
ARM（Advanced RISC Machines）公司1991年成立于英国剑桥， 是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，主要出售芯片设 计技术的授权，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产， 靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，半导体生产商 从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用 领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片 进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公 司的授权，使得ARM技术获得了更多的第三方工具、制造、软件 的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场，更具 有竞争力。目前，ARM微处理器几乎已经深入到工业控制、无线 通讯、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品各个领域
嵌入式系统教学课件：34arm处理器编程简介
.
8
文件类型
➢ 功能文件 (*.cs、*.map、*.ld)
ARM使用的GCC标准文件
用户参考相关资料并跟据实际硬件编写
➢ 模块、库文件( *.lib、*.a etc.)
直接支持的标准库文件 可由编译软件生成
.
9
链接脚本文件
SECTIONS
{
➢ 在系统级别.的= 0嵌x0入C00式00开00;发中需要使用链接定位文件，该文
3.4 ARM处理器编 程简介
.
1
3.4.1 ARM汇编语言的文件格式
❖ *.s ❖ *.c ❖ *.h ❖ *.inc
汇编程序 c程序 头文件 引入文件
.
2
3.4.2 ARM汇编语言的语句格式
.
3
.
4
嵌入式系统软件开发流程
.
5
软件开发步骤
程序调试
调试符号文件
调试配置
软件功能 Go、Step etc.
A4 =局A部3变; 量A4当程序执行到main函数时
}
存寄放存在 器m 变量aiAn5函直数接对保应存的在函A数R栈M中的一个寄存器中
.text : { *(.text) }; 代码段，在这里标识从0开始放置程序代码
.rodata : { *(.rodata) };只读数据段，程序中静态全局变量等固定值放在该段
试 end = .;
信 _end = .;
.debug_info
0 : { *(.debug_info) }
息 .debug_line
.debug_abbrev
0 : { *(.debug_line) } 0 : {. *(.debug_abbrev)}
1-5章《ARM嵌入式C编程标准教程》精品PPT课件
ARM920T中的ARM9TDMI内核可执行32位ARM及16位 Thumb指令集。ARM9TDMI处理器是哈佛结构，有包括 取指、译码、执行、存储及写入的5级流水线。
ARM920T处理器包括以下两个协处理器。 ·CP14：控制软件对调试信道的访问。 ·CP15：系统控制处理器，提供16个额外寄存器来配置
消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域。
ARM10E系列微处理器包括ARM1020E、ARM1002E和 ARM1026JE-S三种类型，以适用于不同的应用场合。
1.1.5 ARM920T简介
ARM920T高缓存处理器是ARM9 Thumb系列中高性能的32位 单片系统处理器。
而ARM920T系列微处理器包含如下几种类型的内核。 ·ARM9TDMI：只有内核。 ·ARM940T：由内核、高速缓存和内存保护单元(MPU)组成。 ·ARM920T：有内核、高速缓存和内存管理单元(MMU)组成。 ARM920T提供完善的高性能CPU子系统，包括以下方面： ·ARM9TDMI RISC 整数CPU。 ·16K字节指令与16K字节数据缓存。 ·指令与数据存储器管理单元（MMU）。 ·写缓冲器。 ·高级微处理器总线架构（AMBA）总线接口。 ·ETM（内置追踪宏单元）接口。
ARM处理器是一个综合体，ARM公司自身并不制造微处理 器。它们是由ARM的合作伙伴(Intel或LSI)制造。ARM还允
许将其处理器通过协处理器接口进行紧耦合。它还包括几
种内存管理单元的变种，包括简单的内存保护到复杂的页 面层次。
ARM微处理器系列包括ARM7系列、ARM9系列、ARM9E 系列、ARM10E系列、SecurCode系列和Intel的Xscale。其 中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10E为4个通用处理器
第二章 ARM微处理器编程
管理
中止
未定义
R0(a1)
RR00
R1(a2)
RR11
R2(a3)
RR22
R3(a4)
RR33
R4(v1)
RR44
R5(v2)
RR55
R6(v3)
RR66
所有的37个寄存器，分 通用寄存器
和程序计数 器
R7(V4) R8(V4)
成两大类： R9(SB,v6)
R10(SL,v7)
RR77 RR88 RR99 RR1100
中断
R13_irq * R14_irq * SPSR_irq
快中断
R8_fiq * R9_fiq * R10_fiq * R11_fiq * R12_fiq * R13_fiq * R14_fiq *
SPSR_fiq
2-3-1 ARM状态下的寄存器组织
寄存器类别
寄存器在汇编中的名 称
用户
系统
各模式下实际访问的寄存器
操作系统保护模式
系统复位和软件中断响应时进入此模式
用于支持虚拟内存和/或存储器保 护
在ARM9没有大用处
支持硬件协处理器的软件仿真 未定义指令异常响应时进入此模式
8
2-2 寄存器工作模式
特权模式：
处理器模式 用户 (usr) 系统系统 (sy(s)ys)
快中快断中断(fiq()fiq) 中断中断 (irq()irq) 管理管理 (sv(cs)vc)
中止中止 (ab(at)bt)
未定未义定义 (un(udn) d)
说明
备注
正常程序工作模式
不能直接切换到其它模式
除用户模式外，其它模式均 用于支持操作系统的特权任务等
ARM处理器编程基础PPT课件
•23.04.2024
•3
ARM 微处理器工作状态
ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两 种状态之间切换
第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的 ARM指令；
第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字 对齐的Thumb指令
•23.04.2024
•4
(Privilige) (Exception)
•23.04.2024
•16
程序状态寄存器(2)
•23.04.2024
•17
程序状态寄存器(3)
•23.04.2024
•18
程序状态寄存器(4) -运行模式位M[4：0]
•23.04.2024
•19
异常（Exceptions）
Exceptions are generated by internal and external sources to casuse the processor to handle an event, such as an externally generated interrupt or attempt to execute an undefined instruction.
•23.04.2024
•15
程序状态寄存器(1)
寄存器R16
寄存器R16用作CPSR(Current Program Status Register，当前程序状态寄存器)，CPSR可在任何运行 模式下被访问，它包括条件标志位、中断禁止位、当 前处理器模式标志位，以及其他一些相关的控制和状 态位
每一种运行模式下又都有一个专用的物理状态寄存器， 称为SPSR（Saved ProgramStatus Register，备份的 程序状态寄存器），当异常发生时，SPSR用于保存 CPSR的当前值，从异常退出时则可由SPSR来恢复 CPSR
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31 个通用寄存器，包括1 个程序计数器PC( program counter) 6个状态寄存器，包括
1个用作CPSR(current program status register) 5个用作SPSR(saved program status registers)
在每一种处理器模式下，有一组相应的寄存器组。任意时刻，可见 的寄存器包括：
对于备份寄存器R8~R12而言，每个寄存器对应 两个不同的物理寄存器。在快速中断模式下使用 寄存器R8~R12，和在其它模式下使用这些寄存 器时，使用的是不同的物理寄存器。
对于备份寄存器R13和R14而言，每个寄存器对 应6个不同的物理寄存器，其中一个是用户模式 和系统模式公用的；另外5个对应于其它5种处理 模 式
IRQ:当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入这种模式
通常的中断处理
Supervisor:当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
供操作系统使用的一种保护模式
Abort: 当存取异常时将会进入这种模式
虚拟存储及存储保护
Undef: 当执行未定义指令时会进入这种模式
软件仿真硬件协处理器
System: 使用和User模式相同寄存器集的特权模式
特权级的操作系统任务
2020/4/4
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特 权 模 式
6
ARM处理器工作模式(2)
处理器工作模式的切换方法
通过软件控制进行切换 通过外部中断进行切换 通过异常处理进行切换
用户模式的特点
大多数应用程序运行在用户模式下 应用程序不能访问受操作系统保护的系统资源 不能通过软件控制的方式进行模式切换 可通过产生异常处理来切换处理器工作模式
相应的r0-r12子集 相应的 r13 (the stack pointer, sp) and r14 (the link register, lr) 相应的 r15 ( the program counter, pc) 相应的CPSR(current program status register, cpsr)
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13
通用寄存器 – 备份寄存器
寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针。
每一种异常模式拥有自己的物理R13，当进入异 常模式时，可以将需要使用的寄存器保存在R13 所指的栈中；当退出异常模式时，将保存在R13 所指的栈中的寄存器弹出，从而使异常处理器程 序不会破坏其中断程序的运行现场。
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通用寄存器－未备份寄存器
对于每一个未备份寄存器来说，在所有处理器模 式下指的都是同一个物理寄存器，未备份寄存器 没有被系统用于特别的用途，任何可采用通用寄 存器的应用场合都可以使用未备份寄存器
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通用寄存器 – 备份寄存器
第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字 对齐的Thumb指令
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(Privilige) (Exception)
ARM处理器工作模式(1)
ARM 有7个基本工作模式:
User:非特权模式，大部分任务执行在这种模式
正常程序执行的模式
FIQ:当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入这种模式
特权模式 下(除system模式) 还可以存取；
相应的 spsr (saved program status register)
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通用寄存器
通用寄存器包括R0～R15，可以分为三类：
未备份寄存器R0～R7； 备份寄存器R8～R14 程序计数器PC(R15)
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2
Arm处理器编程基础
1.数据类型 2.ARM 微处理器的工作状态 3.ARM处理器工作模式 4.寄存器组织 5.异常（Exceptions） 6.ARM 体系结构的存储器格式
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3
数据类型
字（Word）
在ARM体系结构中，字的长度为32位， 其它8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16
嵌入式微控制器编程
Embedded Microcontroller Programming
艾云峰
aiyunfeng@
College of Computing & Communication Engineering
内容大纲
一、 Arm处理器编程基础
SOURCE: ARM Architecture Reference Manual, Chapter A3
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7
ARM处理器工作模式(3)
异常模式的作用特点
当应用程序发生异常中断时，处理器进入相应的异常 模式
在每一种异常模式中都有一组寄存器，供相应的异常 处理程序使用。这样可以保证进入异常模式时，用户 模式下的寄存器(保存了程序运行状态)不被破坏
系统模式的特点
属于特权模式，主要供操作系统的任务使用，可以直 接进行处理器切换
位
半字（Half-Word）
在ARM体系结构中，半字的长度为16位，与8位/16位 处理器体系结构中字的长度一致
字节（Byte）
在ARM体系结构和8位
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ARM 微处理器工作状态
ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两 种状态之间切换
第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的 ARM指令；
操作系统任务需要访问所有系统资源，使用用户模式 下的寄存器而不是异常模式下的寄存器，可保证异常 中断发生时任务状态不被破坏
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ARM寄存器组织(1)
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ARM寄存器组织(2)
ARM 有37个32-Bits长的寄存器,其中包括：
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14
通用寄存器 – 备份寄存器
R14也称作子程序连接寄存器（Subroutine Link Register）或连接寄存器LR，在ARM体系中具有 下面两种特殊的作用：
每一种处理器模式自己的物理R14存放当前子程序的 返回地址。当通过BL或BLX指令调用子程序时，R14 被设置成该子程序的返回地址。在子程序中，当把 R14的值复制到PC时，子程序返回。实现子程序返回 的两种操作：
1个用作CPSR(current program status register) 5个用作SPSR(saved program status registers)
在每一种处理器模式下，有一组相应的寄存器组。任意时刻，可见 的寄存器包括：
对于备份寄存器R8~R12而言，每个寄存器对应 两个不同的物理寄存器。在快速中断模式下使用 寄存器R8~R12，和在其它模式下使用这些寄存 器时，使用的是不同的物理寄存器。
对于备份寄存器R13和R14而言，每个寄存器对 应6个不同的物理寄存器，其中一个是用户模式 和系统模式公用的；另外5个对应于其它5种处理 模 式
IRQ:当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入这种模式
通常的中断处理
Supervisor:当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
供操作系统使用的一种保护模式
Abort: 当存取异常时将会进入这种模式
虚拟存储及存储保护
Undef: 当执行未定义指令时会进入这种模式
软件仿真硬件协处理器
System: 使用和User模式相同寄存器集的特权模式
特权级的操作系统任务
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特 权 模 式
6
ARM处理器工作模式(2)
处理器工作模式的切换方法
通过软件控制进行切换 通过外部中断进行切换 通过异常处理进行切换
用户模式的特点
大多数应用程序运行在用户模式下 应用程序不能访问受操作系统保护的系统资源 不能通过软件控制的方式进行模式切换 可通过产生异常处理来切换处理器工作模式
相应的r0-r12子集 相应的 r13 (the stack pointer, sp) and r14 (the link register, lr) 相应的 r15 ( the program counter, pc) 相应的CPSR(current program status register, cpsr)
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通用寄存器 – 备份寄存器
寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针。
每一种异常模式拥有自己的物理R13，当进入异 常模式时，可以将需要使用的寄存器保存在R13 所指的栈中；当退出异常模式时，将保存在R13 所指的栈中的寄存器弹出，从而使异常处理器程 序不会破坏其中断程序的运行现场。
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通用寄存器－未备份寄存器
对于每一个未备份寄存器来说，在所有处理器模 式下指的都是同一个物理寄存器，未备份寄存器 没有被系统用于特别的用途，任何可采用通用寄 存器的应用场合都可以使用未备份寄存器
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通用寄存器 – 备份寄存器
第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字 对齐的Thumb指令
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(Privilige) (Exception)
ARM处理器工作模式(1)
ARM 有7个基本工作模式:
User:非特权模式，大部分任务执行在这种模式
正常程序执行的模式
FIQ:当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入这种模式
特权模式 下(除system模式) 还可以存取；
相应的 spsr (saved program status register)
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10
通用寄存器
通用寄存器包括R0～R15，可以分为三类：
未备份寄存器R0～R7； 备份寄存器R8～R14 程序计数器PC(R15)
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Arm处理器编程基础
1.数据类型 2.ARM 微处理器的工作状态 3.ARM处理器工作模式 4.寄存器组织 5.异常（Exceptions） 6.ARM 体系结构的存储器格式
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数据类型
字（Word）
在ARM体系结构中，字的长度为32位， 其它8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16
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一、 Arm处理器编程基础
SOURCE: ARM Architecture Reference Manual, Chapter A3
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ARM处理器工作模式(3)
异常模式的作用特点
当应用程序发生异常中断时，处理器进入相应的异常 模式
在每一种异常模式中都有一组寄存器，供相应的异常 处理程序使用。这样可以保证进入异常模式时，用户 模式下的寄存器(保存了程序运行状态)不被破坏
系统模式的特点
属于特权模式，主要供操作系统的任务使用，可以直 接进行处理器切换
位
半字（Half-Word）
在ARM体系结构中，半字的长度为16位，与8位/16位 处理器体系结构中字的长度一致
字节（Byte）
在ARM体系结构和8位
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4
ARM 微处理器工作状态
ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两 种状态之间切换
第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的 ARM指令；
操作系统任务需要访问所有系统资源，使用用户模式 下的寄存器而不是异常模式下的寄存器，可保证异常 中断发生时任务状态不被破坏
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8
ARM寄存器组织(1)
2020/4/4
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ARM寄存器组织(2)
ARM 有37个32-Bits长的寄存器,其中包括：
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通用寄存器 – 备份寄存器
R14也称作子程序连接寄存器（Subroutine Link Register）或连接寄存器LR，在ARM体系中具有 下面两种特殊的作用：
每一种处理器模式自己的物理R14存放当前子程序的 返回地址。当通过BL或BLX指令调用子程序时，R14 被设置成该子程序的返回地址。在子程序中，当把 R14的值复制到PC时，子程序返回。实现子程序返回 的两种操作：