ARM概述

ARM處理器是英國Acorn有限公司設(shè)計的低功耗成本的第一款RISC微處理器。全稱為Advanced RISC Machine。ARM處理器本身是32位設(shè)計，但也配備16位指令集，一般來講比等價32位代碼節(jié)省達35%，卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢。

ARM的Jazelle技術(shù)使Java加速得到比基于軟件的Java虛擬機(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增強的16位和32位算術(shù)運算能力，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個前沿特性來輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調(diào)試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。

ARM處理器特點

1、體積小、低功耗、低成本、高性能;

2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件;

3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快;

4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成;

5、尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高;

6、指令長度固定。

ARM主要模式

處理器工作模式 說明

用戶模式(usr) ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)

系統(tǒng)模式(sys) 運行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務

快中斷模式(fiq) 支持高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理

管理模式(svc) 操作系統(tǒng)保護模式

數(shù)據(jù)訪問終止模式(abt) 用于虛擬存儲器及存儲器保護

中斷模式(irq) 用于通用的中斷處理

未定義指令終止模式(und) 支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真

除用戶模式外，其余6種模式稱為非用戶模式或特權(quán)模式;用戶模式和系統(tǒng)模式之外的5種模式稱為異常模式。ARM處理器的運行模式可以通過軟件改變，也可以通過外部中斷或異常處理改變。

arm的協(xié)處理器有幾個

ARM可支持多達16個協(xié)處理器，主要的作用：ARM處理器初始化，ARM與協(xié)處理器的數(shù)據(jù)處理操作，ARM的寄存器與協(xié)處理器的寄存器之間傳送數(shù)據(jù)，以及ARM協(xié)處理器的寄存器和存儲器之間傳送數(shù)據(jù)。共有5條：

-CDP協(xié)處理器數(shù)據(jù)操作指令

-LDC協(xié)處理器數(shù)據(jù)加載指令

-STC協(xié)處理器數(shù)據(jù)存儲指令

-MCRARM的寄存器到協(xié)處理器的寄存器的數(shù)據(jù)傳送

-MRC協(xié)處理器的寄存器到ARM的寄存器的數(shù)據(jù)傳送

1、CDP指令

CDP指令的格式為：

CDP{條件}協(xié)處理器編碼，協(xié)處理器操作碼1，目的寄存器，源寄存器1，源寄存器2，協(xié)處理器操作碼2。

CDP指令用于ARM處理器通知ARM協(xié)處理器執(zhí)行特定的操作，若協(xié)處理器不能成功完成特定的操作，則產(chǎn)生未定義指令異常。其中協(xié)處理器操作碼1和協(xié)處理器操作碼2為協(xié)處理器將要執(zhí)行的操作，目的寄存器和源寄存器均為協(xié)處理器的寄存器，指令不涉及ARM處理器的寄存器和存儲器。

指令示例：

CDPP3，2，C12，C10，C3，4;該指令完成協(xié)處理器P3的初始化

2、LDC指令

LDC指令的格式為：

LDC{條件}{L}協(xié)處理器編碼，目的寄存器，[源寄存器]

LDC指令用于將源寄存器所指向的存儲器中的字數(shù)據(jù)傳送到目的寄存器中，若協(xié)處理器不能成功完成傳送操作，則產(chǎn)生未定義指令異常。其中，{L}選項表示指令為長讀取操作，如用于雙精度數(shù)據(jù)的傳輸。

指令示例：

LDCP3，C4，[R0];將ARM處理器的寄存器R0所指向的存儲器中的字數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器P3的寄存器C4中。

3、STC指令

STC指令的格式為：

STC{條件}{L}協(xié)處理器編碼，源寄存器，[目的寄存器]

STC指令用于將源寄存器中的字數(shù)據(jù)傳送到目的寄存器所指向的存儲器中，若協(xié)處理器不能成功完成傳送操作，則產(chǎn)生未定義指令異常。其中，{L}選項表示指令為長讀取操作，如用于雙精度數(shù)據(jù)的傳輸。

指令示例：

STCP3，C4，[R0];將協(xié)處理器P3的寄存器C4中的字數(shù)據(jù)傳送到ARM處理器的寄存器R0所指向的存儲器中。

4、MCR指令

MCR指令的格式為：

MCR{條件}協(xié)處理器編碼，協(xié)處理器操作碼1，源寄存器，目的寄存器1，目的寄存器2，協(xié)處理器操作碼2。

MCR指令用于將ARM處理器寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器寄存器中，若協(xié)處理器不能成功完成操作，則產(chǎn)生未定義指令異常。其中協(xié)處理器操作碼1和協(xié)處理器操作碼2為協(xié)處理器將要執(zhí)行的操作，源寄存器為ARM處理器的寄存器，目的寄存器1和目的寄存器2均為協(xié)處理器的寄存器。

指令示例：

MCRP3，3，R0，C4，C5，6;該指令將ARM處理器寄存器R0中的數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器P3的寄存器C4和C5中。

5、MRC指令

MRC指令的格式為：

MRC{條件}協(xié)處理器編碼，協(xié)處理器操作碼1，目的寄存器，源寄存器1，源寄存器2，協(xié)處理器操作碼2。

MRC指令用于將協(xié)處理器寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到ARM處理器寄存器中，若協(xié)處理器不能成功完成操作，則產(chǎn)生未定義指令異常。其中協(xié)處理器操作碼1和協(xié)處理器操作碼2為協(xié)處理器將要執(zhí)行的操作，目的寄存器為ARM處理器的寄存器，源寄存器1和源寄存器2均為協(xié)處理器的寄存器。

指令示例：

MRCP3，3，R0，C4，C5，6;該指令將協(xié)處理器P3的寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到ARM處理器寄存器中.

CP14調(diào)試通信通道協(xié)處理器

調(diào)試通信通道協(xié)處理器DCC(the Debug CommunicaTIonsChannel)提供了兩個32bits寄存器用于傳送數(shù)據(jù)，還提供了6bits通信數(shù)據(jù)控制寄存器控制寄存器中的兩個位提供目標和主機調(diào)試器之間的同步握手。

此控制寄存器中的兩個位提供目標和主機調(diào)試器之間的同步握手：

位 1(W 位) 從目標的角度表示通信數(shù)據(jù)寫入寄存器是否空閑：

W = 0 目標應用程序可以寫入新數(shù)據(jù)。

W = 1 主機調(diào)試器可以從寫入寄存器中掃描出新數(shù)據(jù)。

位 0(R 位) 從目標的角度表示通信數(shù)據(jù)讀取寄存器中是否有新數(shù)據(jù)：

R = 1 有新數(shù)據(jù)，目標應用程序可以讀取。

R = 0 主機調(diào)試器可以將新數(shù)據(jù)掃描到讀取寄存器中。

注意：

調(diào)試器不能利用協(xié)處理器 14 直接訪問調(diào)試通信通道，因為這對調(diào)試器無意義。但調(diào)試器可使用掃描鏈讀寫 DCC 寄存器。 DCC 數(shù)據(jù)和控制寄存器可映射到 EmbeddedICE 邏輯單元中的地址。 若要查看EmbeddedICE 邏輯寄存器，請參閱您的調(diào)試器和調(diào)試目標的相關(guān)文檔。

通信數(shù)據(jù)讀取寄存器

用于接收來自調(diào)試器的數(shù)據(jù)的 32 位寬寄存器。 以下指令在 Rd 中返

回讀取寄存器的值：

MRC p14， 0， Rd， c1， c0

通信數(shù)據(jù)寫入寄存器

用于向調(diào)試器發(fā)送數(shù)據(jù)的 32 位寬寄存器。 以下指令將 Rn 中的值寫

到寫入寄存器中：

MCR p14， 0， Rn， c1， c0

注意

有關(guān)訪問 ARM10 和 ARM11 內(nèi)核 DCC寄存器的信息，請參閱相應的技術(shù)參考手冊。 ARM9 之后的各處理器中，所用指令、狀態(tài)位位置以及對狀態(tài)位的解釋都有所不同。

目標到調(diào)試器的通信

這是運行于 ARM內(nèi)核上的應用程序與運行于主機上的調(diào)試器之間的通信事件順序：

1. 目標應用程序檢查 DCC 寫入寄存器是否空閑可用。為此，目標應用程序使用 MRC 指令讀取調(diào)試通信通道控制寄存器，以檢查 W 位是否已清除。

2. 如果 W 位已清除，則通信數(shù)據(jù)寫入寄存器已清空，應用程序?qū)f(xié)處理器14，使用 MCR 指令將字寫入通信數(shù)據(jù)寫入寄存器。 寫入寄存器操作會自動設(shè)置W 位。如果 W位已設(shè)置，則表明調(diào)試器尚未清空通信數(shù)據(jù)寫入寄存器。此時，如果應用程序需要發(fā)送另一個字，它必須輪詢 W 位，直到它已清除。

3. 調(diào)試器通過掃描鏈 2 輪詢通信數(shù)據(jù)控制寄存器。 如果調(diào)試器發(fā)現(xiàn) W位已設(shè)置，則它可以讀 DCC 數(shù)據(jù)寄存器，以讀取應用程序發(fā)送的信息。 讀取數(shù)據(jù)的進程會自動清除通信數(shù)據(jù)控制寄存器中的 W 位。

以下代碼顯示了這一過程

AREA OutChannel， CODE，READONLY

ENTRY

MOV r1，#3 ; Number of words to send

ADR r2， outdata ; Address ofdata to send

pollout

MRC p14，0，r0，c0，c0 ; Read controlregister

TST r0， #2

BNE pollout ; if W set， register sTIllfull

write

LDR r3，[r2]，#4 ; Read word fromoutdata

; into r3 and update the pointer

MCR p14，0，r3，c1，c0 ; Write word fromr3

SUBS r1，r1，#1 ; Update counter

BNE pollout ; Loop if more words to bewritten

MOV r0， #0x18 ;Angel_SWIreason_ReportExcepTIon

LDR r1， =0x20026 ;ADP_Stopped_ApplicaTIonExit

SVC 0x123456 ; ARM semihosting(formerly SWI)

outdata

DCB “Hello there!”

END

調(diào)試器到目標的通信

關(guān)鍵詞： ARM 協(xié)處理器