第二章——嵌入式处理器

考点1、嵌入式处理器的结构类型

1、分类方式
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2、指令集(又称指令集体系结构、ISA架构)
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3、存储结构
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考点二、嵌入式处理器简介

1、只有 51 单片机是 CISC:复杂指令集的架构。
2、MSP 430 和 部分 ARM 是冯诺依曼结构。
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考点三、ARM 处理器概述

ARM 处理器的主要特点
1、单周期操作:指令都是单周期指令
2、指令长度固定
3、三地址格式: 目的操作数,源操作数1,源操作数2(最终的修改结果都是存放在目的操作数)
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ARM 处理器的架构发展:
1、版本名称:指令集的版本
2、处理器名称:针对这个处理器所研发的处理器种类。
3、第三方处理器:根据 ARM 设计的处理器,做一定的加工,做成新的SOC。
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重要的节点:
1、ARMv6: 生产的 ARM11系列,占据了半壁江山。
2、ARMv7: 从这个开始,处理器改名为 Cotex。

ARM 指令集的对比:

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考点四、典型的ARM处理器

1、处理器核(IP 核) 和 处理器(CPU)两个术语

处理器核:是指 实现某版本 ARM指令集架构、具有取指令和执行指令的功能部件。

ARM处理器 :IP核 + 存储管理部件 + 中断控制器 + 浮点运算器 + 总线接口 等功能部件。

注:一个ARM 处理器可能包含多个 IP核。

2、ARM处理器的分类(5类 )

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2、Cortex - R 实时嵌入式处理器
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3、Cortex - A 应用处理器
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考点六、ARM处理器的工作状态及工作模式

注:对于含有 Thumb - 2 的处理器, 那么他的 Thumb 状态就是指 Thumb - 2 状态。
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BX:(Branch and exchange) ARM 与 Thumb 指令的切换
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7种工作模式:

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注:
1、系统处于 用户模式的时候,权力比较小,只有发生响应的异常才能切换到相应的状态。
2、系统处于 系统模式的时候,权力比较大,通过软件写入相应的值,就可以进行切换状态。
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考点七、ARM/ Thumb 状态下的寄存器组织(31 + 7)

不管什么工作模式下,特性都相同的寄存器:
1、R15(PC) 均用作程序计数器
2、CPSR 用作当前程序状态寄存器。
3、R7-R0 为公用的通用寄存器

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考点八、ARM处理器的异常

1、中断也属于异常的一种
2、在程序正常运行的过程中,每执行一条 ARM 指令,它的PC值加4。 每执行一条 Thumb 指令 PC 值加2。

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ARM 异常的中断响应过程:
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考点九、ARM 的存储器格式及数据类型

大端模式:是指数据的高位,保存在内存的低地址中。
小端模式:是指数据的高位,保存在内存的高地址中。

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MMU(Memory Management Unit)主要用来管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路,同时也负责虚拟地址映射为物理地址,以及提供硬件机制的内存访问授权、多任务多进程操作系统。

考点十一、ARM指令分类及指令格式

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考点十二、ARM指令的寻址方式

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考点十三、ARM指令集

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注:
1、CMP比较指令: 将两个寄存器的值进行相减。然后根据标志位取判断谁打谁小。
2、TST 测试指令: 进行位与指令。
3、TEQ 测试相等指令: 进行异或操作,相等的话异或结果就为0。

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真题:
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真题:
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考点十四、ARM的汇编伪指令

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在 ARM 汇编语言程序里,有一些特殊指令助记符,这些助记符与指令系统的助记符不同,没有相对应的操作码,通常称这些特殊指令助记符为伪指令,他们所完成的操作称为伪操作。

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符号的本质:其实一个地址。
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考点十六、ARM汇编指令的语句格式

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考点十七、汇编语言的程序设计举例

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