第,8,章　總線,8.1,概述,,8.2 ARM,處理器,,8.3 Inter PXA 27X,介紹,,習(xí)題,8.1.1 PXA27X,概述,PXA27X,是一種高性能、低功耗,(,可達(dá)到,MIPS/mW),、功能強(qiáng)勁的,SOC,處理器，它采用,Intel,公司的,XScale,結(jié)構(gòu)。在,PXA27X,中包括了除浮點(diǎn)運(yùn)算指令之外的全部,ARM V5TE,的指令集，同時還包括,Intel,公司的整數(shù)無線,MMX,指令。這就使得該處理器的指令功能及對多媒體信號的處理能力十分強(qiáng)大。,8.1,概 述,,PXA270,有兩種封裝形式：,13?mm?×?13?mm,的,FVBGA,和,23?mm?×?23?mm,的,PBGA,。前者有,356,條球狀引線而后者有,360,條球狀引線。,PXA27X,的結(jié)構(gòu)框圖如圖,8.1,所示。在圖,8.1,中，實(shí)線框起來的各個部分組成了,PXA27X,芯片，實(shí)線框之外是芯片外接的部分。,由圖,8.1,可以看到，在硬件上,PXA27X,包括如下部分：,PXA27X,內(nèi)部集成有,4,個體的,SRAM,，每個體,64?KB,，,4,個體共,256?KB,。,PXA27X,內(nèi)部有,LCD,控制器，可以支持顯示分辨度達(dá),800?×?600,像素的,LCD,顯示。　　該處理器集成有存儲器控制器,(,見圖,8.1,虛線框部分,),，該控制器提供了各種控制信號，用以支持芯片外部外接,SDRAM,、閃速存儲器、,PC,卡等存儲器件的工作。在,PXA27X,外部最多可接,1?GB,的,SDRAM,、,384?MB,的閃速存儲器。,圖,8.1 PXA27X,處理器結(jié)構(gòu)框圖,,PXA27X,內(nèi)部集成有,USB,主控制器，也集成有,USB,的客戶控制器。這樣一來，在未來的工作中，,PXA27X,既可工作為主控制器，又可以作為系統(tǒng)中的客戶接受其他,USB,主控制器的管理。,PXA27X,集成有電源管理模塊，對芯片上電、睡眠、看門狗等多種功能實(shí)施管理。,PXA27X,有時鐘管理模塊，能對片內(nèi)多種時鐘進(jìn)行管理。,在,PXA27X,中集成了多種外設(shè)接口，在圖,8.1,的左側(cè)可以看到，許多經(jīng)常用到的外設(shè),(,總線,),接口均已集成在芯片中。同時，這些外設(shè),(,總線,),接口引線中，有許多都是可以雙重定義或多重定義的，既可以定義為某種外設(shè)的接口信號引線，當(dāng)不用該外設(shè)時，這些引線又可以用作通用的輸入,/,輸出信號線，這就是圖,8.1,中所標(biāo)的通用,I/O(GPI/O),。,為測試芯片方便，,PXA27X,還集成有,JTAG,接口。　　通過上面的描述，我們可以了解到,PXA27X,處理器的大致組成。顯然，其結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，功能也非常強(qiáng)。在本章后面的內(nèi)容中，將對,PXA27X,的某些部分進(jìn)行詳細(xì)講述，但不可能將所有內(nèi)容全都說清楚，因?yàn)?PXA27X,所涉及的內(nèi)容實(shí)在太多了。,8.1.2 Intel XScale,結(jié)構(gòu),當(dāng)前，在廠家設(shè)計(jì),SOC,時，都是將多個處理器的功能整合到,SOC,中，例如將,ARM,與,DSP,、,MCU,與,DSP,集成在,SOC,中。集成電路加工技術(shù)使線條寬度達(dá)到幾十納米，使這種多個處理器的結(jié)合成為現(xiàn)實(shí)。,Intel XScale,結(jié)構(gòu)的處理器就是這種理念的體現(xiàn)。,1,．,Intel XScale,結(jié)構(gòu)處理器硬件,Intel XScale,結(jié)構(gòu)處理器硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖,8.2,所示。,圖,8.2 XScale,結(jié)構(gòu)框圖,,2,．,Intel XScale,硬件結(jié)構(gòu)說明,由圖,8.2,可以看到這種結(jié)構(gòu)的處理器是由哪些部分構(gòu)成的。下面將簡單說明硬件的各部分。,Intel XScale,是以,ARM,公司的,RISC,處理器,ARM V5TE,為基礎(chǔ)的，再將功能監(jiān)視單元,CP14,、配置寄存器,CP15,、乘法,/,累加器,CP0(,協(xié)處理器,),等,16,個協(xié)處理器整合進(jìn)去，使得由,Intel XScale,為處理器核的,PXA27X,系列的處理器具有很強(qiáng)的處理能力。,在,Intel XScale,核中還集成了具有單指令多數(shù)據(jù),(SIMD),結(jié)構(gòu)的協(xié)處理器，能夠完成整數(shù)的,MMX,指令及,SIMD,擴(kuò)展指令,(SSE),，更有利于多媒體信號的處理。　　在,Intel XScale,中，有三部分高速緩存,Cache,及相應(yīng)的存儲器管理單元，無疑對提高,Intel XScale,的總體性能大為有利。,Intel XScale,具有對外的協(xié)處理器接口，還可以外接諸如,DSP,這樣的處理器。在,PXA270,中就可外接專門用于多媒體處理的單指令流多數(shù)據(jù)流,(SIMD),協(xié)處理器。,,Intel XScale,中有對嵌入式系統(tǒng)非常重要的兩類中斷：一般中斷,IRQ,和快速中斷,FIQ,。　　在,Intel XScale,中還包括用于測試的,DEBUG,及,JTAG,。　　顯然，在,Intel XScale,中還有超級流水線、分支預(yù)測等一系列提高性能的硬件措施?？紤]到讀者將來主要是應(yīng)用,SOC,芯片構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)而不是設(shè)計(jì),SOC,芯片，對于,Intel XScale,更詳細(xì)的內(nèi)容不再說明。,,8.2 ARM,處理器,8.2.1 ARM,處理器系列,,,ARM,處理器是由,ARM,公司設(shè)計(jì)的，這是一家專門設(shè)計(jì),IP(,知識產(chǎn)權(quán),),的供應(yīng)商。該公司既不生產(chǎn)芯片也不生產(chǎn)整機(jī)，只賣,IP,核。但該公司所設(shè)計(jì)的,ARM,處理器是,32,位的,RISC,處理器，由于其性能高、功耗低、性價比高，已被全球各大半導(dǎo)體公司所使用。,,1,．,ARM,體系結(jié)構(gòu),ARM,體系結(jié)構(gòu)從誕生至今共有六個版本，從,V1,到,V6,。顯然，版本低的功能要差一些，版本愈高功能愈強(qiáng)。,ARM,公司依據(jù)不同的體系結(jié)構(gòu)版本設(shè)計(jì)出多種,ARM,處理器。這些處理器在功能上有一些差異，這就形成了,ARM,處理器的多種不同變種，主要的有如下幾種：,1)? T,變種,T,變種是指在,ARM,處理器中包含有,Thumb,指令集。,ARM,處理器指令的長度是固定的，所有的指令均為,32,位。在其,T,變種中除,32,位指令外還包括指令長度為,16,位的,Thumb,指令集。,,2)? M,變種,M,變種在,ARM,指令集中包含有,4,條長乘法指令，這些指令能完成,32,位,×?32,位,=?64,位的乘法及,32,位,×?32,位,+?64,位,=?64,位的乘加運(yùn)算的功能。,3)? E,變種,E,變種為增強(qiáng),DSP(,數(shù)字信號處理器,),指令變種，在該變種的,ARM,指令集中包含一些典型的完成,DSP,算法的一些指令。,,4)? J,變種　　該變種將,Java,加速器,Jazelle,加到,ARM,處理器中，可以大大提高,Java,程序的運(yùn)行速度。,5)? SIMD,變種　　該變種將單指令流多數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)思想加入到,ARM,處理器中，這可以有效地提高對多媒體信號,——,音頻及視頻信號的處理能力。,,2,．,ARM/Thumb,體系結(jié)構(gòu)命名,目前正在使用的,ARM/Thumb,體系結(jié)構(gòu)版本如表,8.1,所示。由表,8.1,可以看到，在,PXA27X,中所集成的,ARM v5TE,版本的處理器已經(jīng)具有相當(dāng)好的性能。,表,8.1 ARM,的體系結(jié)構(gòu)版本,8.2.2 ARM,處理器的工作模式及寄存器,1,．,ARM,處理器的工作模式,ARM,處理器會運(yùn)行在如下,7,種工作模式之下：,1),用戶模式,usr,大多數(shù)應(yīng)用程序都工作在用戶模式之下，在此模式之下應(yīng)用程序不能使用受操作系統(tǒng)保護(hù)的資源。也就是說，用戶模式具有較低的資源利用級別。,,2),特權(quán)模式,svc,這是供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式。操作系統(tǒng)工作在特權(quán)模式之下，原則上允許它控制系統(tǒng)的所有資源。,3),數(shù)據(jù)中止模式,abt,該模式用于實(shí)現(xiàn)虛擬存儲器或?qū)Υ鎯ζ鞯谋Ｗo(hù)。,4),未定義指令中止模式,und,這種模式用于對硬件協(xié)處理器軟件仿真。,,5),一般中斷請求模式,irq,這種模式用于一般的外部中斷請求，類似于前面,8086,的,INTR,。,6),快速中斷請求模式,fiq,該模式支持高速數(shù)據(jù)傳送或通道方式，其具有更高的優(yōu)先級。,7),系統(tǒng)模式,sys,系統(tǒng)模式主要為操作系統(tǒng)任務(wù)所用，它與用戶模式使用完全一樣的寄存器。但在該摸式下，任務(wù)可以使用系統(tǒng)的所有資源，在這種意義上講它也屬于特權(quán)模式。,,2,．,ARM,處理器的內(nèi)部寄存器,從本書前面的章節(jié)中已經(jīng)看到，要學(xué)好、用好某種處理器，必須掌握好其內(nèi)部寄存器。這對后面的指令系統(tǒng)、編程及應(yīng)用都很重要。對于,ARM,處理器來說也是這樣，讀者必須認(rèn)真理解該處理器的,37,個內(nèi)部寄存器。,ARM,的內(nèi)部寄存器如表,8.2,所示。,表,8.2,不同工作模式下的寄存器,在,ARM,處理器的,37,個寄存器中，包括,31,個通用寄存器和,6,個狀態(tài)寄存器。所有這些寄存器都是,32,位的。　　由表,8.2,可以看到，,ARM,處理器工作在不同模式之下，所使用的寄存器是不一樣的。一種模式對應(yīng)一組寄存器，這一組寄存器包括通用寄存器,R0,～,R14,、程序計(jì)數(shù)器,PC,和一個或兩個狀態(tài)寄存器。這些寄存器中，有一些是共用的，有一些則是不同模式所私有的。,,1),通用寄存器　　通用寄存器為,R0,～,R15,，它們又分為,3,類：　　● 不分組寄存器,R0,～,R7,這,8,個,32,位的寄存器是為每一種,ARM,處理器運(yùn)行模式所用，也就是說在每種模式下使用的同一個物理寄存器。在使用中必須注意到，當(dāng)中斷或異常發(fā)生時，要進(jìn)行模式切換，這時就需要保護(hù)這些寄存器的內(nèi)容免遭破壞，以便在中斷,(,異常,),返回時能接著中斷,(,異常,),前的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行。,● 分組寄存器,R8,～,R14,這些寄存器在不同模式下訪問的不是一個物理寄存器。由表,8.2,可以看到，當(dāng)在,fiq,模式時，使用的是與,R8,～,R14,對應(yīng)的另外,7,個寄存器,R8_fiq,～,R14_fiq,。在,fiq,模式下，原,R8,～,R14,不再使用。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)響應(yīng),fiq,中斷進(jìn)入服務(wù)程序時，若服務(wù)程序不使用,R8,～,R14,，則它們的內(nèi)容可不必保護(hù)。,由表,8.2,還可以看到，對于,R13,和,R14,來說，除了在,fiq,模式下使用,R13_fiq,和,R14_fiq,之外，在特權(quán)、中止、未定義及一般中斷模式下，也分別對應(yīng)自己的,R13,和,R14,。這在編程使用,ARM,處理器時應(yīng)予以注意，可以使用戶保護(hù)現(xiàn)場,(,斷點(diǎn),),的操作更加簡單。　　另外，在使用中經(jīng)常將,R13,用作堆棧指針,(,指示器,),。當(dāng)然，也可以用其他寄存器作為堆棧指針。,,R14,稱為連接寄存器,(,記為,LR),，它除了用作通用寄存器之外，還有兩種特殊用途：,(1),每種模式自己的,R14,中存放當(dāng)前子程序的返回地址，當(dāng)子程序結(jié)束時，利用,R14,很容易返回主程序。具體細(xì)節(jié)見本節(jié)后面的內(nèi)容。,(2),當(dāng)異常發(fā)生時，可將該異常的特定的,R14,設(shè)置為此異常的返回地址，當(dāng)該異常結(jié)束時，就很容易返回到異常發(fā)生時的程序。,● 程序計(jì)數(shù)器,(PC)R15,程序計(jì)數(shù)器在概念上與前面幾章所描述的,80X86,的指令指針類似，但由于,ARM,的特點(diǎn)，它又有許多特殊的地方。　　在,ARM,中，指令長度均為,32,位，而地址都是按字節(jié)編址的。因此，在這種情況下,,,由于,ARM,的指令都必須按,32,位字對齊，故,PC,的最低兩位必須為,0,。當(dāng),ARM,工作在,Thumb,狀態(tài)下時，,PC,的最低位必須為,0,。因?yàn)?Thumb,的指令全都是,16,位的。當(dāng)為改變程序執(zhí)行順序?qū)懭?PC,時，必須注意保證上述要求；否則將會產(chǎn)生不可預(yù)知的結(jié)果。,由于,ARM,采用流水線技術(shù)，當(dāng)用指令讀出,PC,值時，讀出的,PC,值應(yīng)是該指令的地址加,8,。顯然，在,Thumb,狀態(tài)下，用指令讀出,PC,值時，讀出的,PC,值應(yīng)是該指令的地址加,4,。,,2),程序狀態(tài)寄存器　　程序狀態(tài)寄存器有兩種：當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器,CPSR,和備份程序狀態(tài)寄存器,SPSR,。前者是所有模式所共用的，而后者則是在特定的異常模式下每個模式自己所特有的，由表,8.2,可以看得很清楚。,CPSR,和,SPSR,的格式是一樣的，如圖,8.3,所示為,CPSR,的格式。,圖,8.3,程序狀態(tài)寄存器格式,由圖,8.3,可以看到，程序狀態(tài)寄存器包括如下幾部分：　　● 條件標(biāo)志位　　圖,8.3,中，,N,、,Z,、,C,、,V,四位稱為條件標(biāo)志位，與前面第,2,章中所描述的,8086,的對應(yīng)標(biāo)志位非常類似。,N,：負(fù)標(biāo)志位。當(dāng)兩數(shù)運(yùn)算結(jié)果最高位為,1,時，,N=1,，表示運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)。若結(jié)果最高位為,0,，則,N=0,，表示運(yùn)算結(jié)果為一正數(shù)。實(shí)際上它與,8086,的符號標(biāo)志位,SF,沒有什么區(qū)別。,Z,：零標(biāo)志位。它與,8086,的零標(biāo)志位,ZF,是一樣的，不再解釋。,,C,：進(jìn)位標(biāo)志。該位與,8086,的進(jìn)位標(biāo)志位,CF,不太一樣：當(dāng)執(zhí)行加法指令結(jié)果有進(jìn)位時,C﹦1,；結(jié)果沒有進(jìn)位時,C﹦0,。當(dāng)執(zhí)行減法指令結(jié)果有借位時,C﹦0,；結(jié)果沒有借位時,C﹦1,。,V,：溢出標(biāo)志位。可與,8086,的溢出標(biāo)志位,OF,一樣理解。　　●,Q,標(biāo)志位　　在,ARM,處理器的,E,系列,(,帶有增強(qiáng),DSP,指令,),或,v5,以上版本中，設(shè)置,Q,標(biāo)志，用于標(biāo)志執(zhí)行增強(qiáng),DSP,指令時是否發(fā)生溢出。,● 控制位　　圖,8.3,中最低,8,位為,CPSR,的控制位。它們用于對,ARM,功能的控制，利用指令可以修改這些控制位。,a.,中斷禁止位,其中,I,位與,80X86,中,IF,的功能是一樣的，但定義相反。在這里，當(dāng),I=0,時，允許,irq,中斷；當(dāng),I=1,時，禁止,irq,中斷。與,I,位雷同，當(dāng),F=0,時，允許,fiq,中斷；當(dāng),F=1,時，禁止,fiq,中斷。,b. ?T,控制位,T,控制位用于控制,ARM,處理器執(zhí)行,ARM,的,32,位指令和,Thumb,的,16,位指令之間進(jìn)行切換。,當(dāng),T=0,時，,ARM,處理器執(zhí)行,ARM,的,32,位指令；　　當(dāng),T=1,時，,ARM,處理器執(zhí)行,Thumb,的,16,位指令。在,v5,及以上版本非,T,變種的,ARM,處理器中，,T,控制位的定義為：　　當(dāng),T=0,時，,ARM,處理器執(zhí)行,ARM,的,32,位指令；　　當(dāng),T=1,時，執(zhí)行下一條指令引起未定義異常。,c.,模式控制位,CPSR,中的,M0,～,M4,這,5,位用以控制,ARM,的運(yùn)行模式，它們的不同編碼可以規(guī)定,ARM,的模式。具體的規(guī)定及在此模式下可以使用的寄存器如表,8.3,所示。,表,8.3,模式控制位及模式下可訪問的寄存器,在表,8.3,中，用,0bxxxxx,表示,0b,之后為二進(jìn)制編碼。　　同時，表,8.3,中更加明確地指出了不同模式下可以訪問的內(nèi)部寄存器。　　● 其他位　　在,CPSR,中，除了上面定義的各位外，剩余的許多位尚未定義，留作今后擴(kuò)展之用。,SPSR,的各位定義與,CPSR,相同，不需再作說明。,,3,．,ARM,處理器的存儲系統(tǒng),1),尋址空間,ARM,的內(nèi)存以字節(jié)編址，最大地址空間為,232,，用十六進(jìn)制表示為從,0X00000000,到,0XFFFFFFFF,。在,ARM,中,0X,后面的字符表示為十六進(jìn)制數(shù)。,ARM,的地址空間也可以看做是,230,個,32,位的字單元或者是用,231,個,16,位的半字單元構(gòu)成。,在前面的章節(jié)中已經(jīng)說過，在,PC,中加上帶符號的偏移量可以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。在,ARM,中也是這樣，執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令可以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移的目的地址為：　　　　當(dāng)前,(,轉(zhuǎn)移,),指令的地址,+?8?+,偏移量　　在前面講述,8086,段內(nèi)相對轉(zhuǎn)移時，目的地址是當(dāng)前指令的地址加,2(,短轉(zhuǎn)移,),或加,3(,近轉(zhuǎn)移,),再加位移量。在,ARM,中加,8,是因?yàn)槠渲杏兄噶盍魉€而且,ARM,指令的長度都是,4,個字節(jié)。,,2),內(nèi)存存儲格式　　在,ARM,存儲器中，數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放有兩種格式：,(1),小端格式。這種存儲格式是一個,4,個字節(jié)的字或一個兩個字節(jié)的半字，總是小地址存放低字節(jié)，大地址存放高字節(jié)。其規(guī)則與前面的,80X86,是一樣的。例如，一個,32,位的字,0XA9876543,，存放在內(nèi)存起始地址為,0X30000000,的順序單元中，則最低字節(jié),43,放入最小的,0X30000000,單元、,65,放入,0X30000001,單元，后面的字節(jié)依次存放。,,(2),大端格式。大端格式與上述小端格式的存放順序剛好相反，即小地址存放高字節(jié)，大地址存放低字節(jié)。小端格式通常是,ARM,的缺省配置，通過硬件輸入可以配置存儲格式。,3) ?I/O,地址映射　　如同前面提到的，,ARM,處理器采用內(nèi)存與接口地址統(tǒng)一編址的方案。也就是說，內(nèi)存與接口共用一個,4?G,的地址空間，其中一部分分配給接口作為接口地址，其他部分用作內(nèi)存地址。用于內(nèi)存的接口不能用，而用于接口的內(nèi)存也不能用。,8.2.3 ARM,指令系統(tǒng),ARM,是一種,RISC(,精減指令集計(jì)算機(jī),),處理器，相對于,CISC(,復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī),),要簡單一些。但是，這是一種近幾年才開發(fā)出來的高性能的,32,位處理器，其指令功能是很強(qiáng)的，相對也比較復(fù)雜。本小節(jié)僅對,ARM,的指令系統(tǒng)進(jìn)行一般性的介紹。,,1,．,ARM,指令的一般格式,1),格式　　一條典型的,ARM,指令的一般語法格式如下：,{}{},，,,，,,其中：,opcode,為操作碼助記符，例如加法指令用,ADD,表示。,cond,為指令的執(zhí)行條件碼，詳見下文。,S,用于決定該指令的執(zhí)行是否影響,CPSR,。,Rd,表示目標(biāo)寄存器。,Rn,表示保存第,1,個操作數(shù)的寄存器。,sthifter_oprand,表示第,2,個操作數(shù)的寄存器。,,2),條件碼　　在,ARM,中定義的條件碼與,8086,有許多類似的地方，讀者可對照理解。,ARM,的條件碼如表,8.4,所示。,圖,8.4 ARM,的移位操作,,(a) LSL; (b) LSR; (c) ASR; (d) ROR; (e) RRX,表,8.4 ARM,處理器的條件碼,,2,．尋址方式,有關(guān)尋址方式的概念前面第,3,章中已經(jīng)說明，此處僅介紹,ARM,處理器的一些最基本的尋址方式。,1),寄存器尋址　　操作數(shù)在寄存器中的尋址方式稱為寄存器尋址。例如：,ADD R1,，,R2,，,R3,；完成,R2+R3→R1,,2),立即尋址　　操作數(shù)為立即數(shù)。但,ARM,的立即數(shù)定義比較特殊，不是任意一個數(shù)都能定義為立即數(shù)。只有一個,8,位數(shù)，循環(huán)右移偶數(shù)次,(0,、,2,、,4,、,6,…,30),，并且最多為循環(huán)右移,30,次，方可構(gòu)成,32,位的二進(jìn)制數(shù)。　　例如，,0XFF,、,0X104,、,0XFF0,、,0X3F0,、,0XFF00,、,0XF000000F,等是合法的。而,0X101,、,0XFF1,等是非法的。,,3),寄存器移位尋址　　這種尋址方式是,ARM,處理器所特有的，在第,2,個寄存器操作數(shù)與第,1,個操作數(shù)進(jìn)行某種運(yùn)算之前，可先進(jìn)行移位操作。例如指令：,ADD R3,，,R2,，,R1,，,LSL #3,該指令是先將,R1,的內(nèi)容邏輯左移,3,次，再與,R2,的內(nèi)容相加，結(jié)果放在,R3,中。,,ARM,處理器中的移位操作是針對,32,位的，概念上有些與,8086,一樣，有些則不一樣，具體說明如下：,LSL,——,邏揖左移；,LSR,——,邏揖右移；,ASR,——,算術(shù)右移；,ROR,——,循環(huán)右移；,RRX,——,大循環(huán)右移，即包括進(jìn)位標(biāo)志在內(nèi)的循環(huán)右移。,圖,8.4 ARM,的移位操作,,(a) ?LSL,；,(b) ?LSR,；,(c) ?ASR,；,(d) ?ROR,；,(e) RRX,,4),寄存器間接尋址　　寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址。例如指令：,LDR R0,，,[R3],該指令的操作就是以,R3,的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址，由該地址讀一個,32,位的字放在,R0,中。,5),變址尋址　　在此尋址方式中，操作數(shù)的地址是由寄存器的內(nèi)容加上一個帶符號的位移量來決定的，位移量的范圍在,±4 KB,之間。例如：,LDR R1,，,[R4,，,#8],該指令是從,R4,的內(nèi)容加上,8,的內(nèi)存地址開始，順序取,4,個字節(jié)放在,R1,中。,,6),多寄存器尋址　　該尋址方式可用一條指令進(jìn)行批量數(shù)據(jù)的傳送。例如：,LDMIA R0,，,{R5-R8},該指令能將,R0,的內(nèi)容所指向的內(nèi)存字到,R0,的內(nèi)容,+12,所指向的內(nèi)存字,(,共,4,個字,),順序讀出并存放在,R5,、,R6,、,R7,和,R8,中。,,7),相對尋址　　與,8086,一樣，相對尋址用于轉(zhuǎn)移指令，在這里還用于子程序調(diào)用。該尋址方式以,PC,為基準(zhǔn)，在其上加上帶符號的位移量，從而改變了,PC,的內(nèi)容，也就改變了程序的執(zhí)行順序，達(dá)到轉(zhuǎn)移的目的。位移量指出目的地址與現(xiàn)行指令之間的相對距離。,,ARM,處理器在執(zhí)行,BL,指令時要做兩件事：,(1),將,BL,下一條指令的地址存入,R14(,即,LR),中。,(2),將,PC,的內(nèi)容加上指令中所帶的經(jīng)過運(yùn)算的,24,位帶符號的位移量,(,已變?yōu)?32,位,),構(gòu)成新的,PC,的內(nèi)容。,24,位帶符號的位移量的運(yùn)算是先將其符號位擴(kuò)展為,32,位，再將擴(kuò)展后的,32,位左移,2,位，這就是經(jīng)過運(yùn)算后的,32,位的位移量。,上述過程看起來似乎很復(fù)雜，但在實(shí)際編程中是非常簡單的，在使用轉(zhuǎn)移指令時，只需在指令中給出轉(zhuǎn)移或調(diào)用的標(biāo)號就可以了。上述復(fù)雜的計(jì)算是由匯編程序來完成的，編程人員無須關(guān)心。　　但是，編程人員應(yīng)當(dāng)知道，在指令中包含的是,24,位的帶符號,(,用補(bǔ)碼表示,),的位移量，并且在計(jì)算目的地址時又符號擴(kuò)展左移了,2,位。因此，位移量相當(dāng)于帶符號的,26,的二進(jìn)制數(shù)，這就規(guī)定了程序轉(zhuǎn)移的范圍大致在,-32?MB,到,+32?MB,之間。　　為了說明如何使用,BL,，用圖,8.5,表示調(diào)用子程序的情況。,圖,8.5,用,BL,指令調(diào)用子程序的過程,在圖,8.5,中，利用一條橫線代表一條指令。當(dāng),ARM,執(zhí)行,BL,指令時，它會自動將其下一條指令的地址保存在,R14,中。然后，根據(jù),24,位的位移量，程序轉(zhuǎn)向,FUNCT11,去執(zhí)行一個子程序。在子程序結(jié)束時，可用指令,MOV PC,，,R14(,也可以用別的指令,),返回主程序。,,3,．,ARM,的指令系統(tǒng),1),內(nèi)存訪問指令　　● 語法格式,ARM,的訪內(nèi)指令有,4,種形式，它們的構(gòu)造格式如下：,(1),零偏移格式：,{}{}{},，,,,(2),前索引偏移，在傳送前將偏移量加到,Rn,中。格式為：,{}{},，,<[Rn,，,Flexoffset]>{},,(3),相對偏移，標(biāo)號地址必須在當(dāng)前指令的,±4?KB,范圍內(nèi)。格式為：,{}{},，,label,,(4),后索引偏移，在傳送后將偏移量加到,Rn,中。格式為：,{}{},，,<[Rn],，,Flexoffset>,上面格式中，可選后綴項(xiàng),B,表示字節(jié)；可選后綴項(xiàng),T,若存在，即使處理器在特權(quán)模式下，也將該指令看成是在用戶模式之下；,Rd,為要加載或存儲的內(nèi)部寄存器；,Rn,為存儲器的基地址；,Flexoffset,為偏移量；,label,為標(biāo)號，表示相對偏移；！為可選后綴，有！后綴的指令將包括偏移量的地址寫回,Rn,中。,● 指令列表,(1),用于字及字節(jié)操作的訪內(nèi)指令。用于字及字節(jié)操作的訪內(nèi)指令如表,8.5,所示。,表,8.5,用于字及字節(jié)操作的訪內(nèi)指令,,(2),批量訪內(nèi)指令。批量訪內(nèi)指令使用前面提到的多寄存器尋址，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量寫入內(nèi)存和讀出內(nèi)存。數(shù)據(jù)的堆棧操作也具有類似的情況，但是如前第,3,章所描述的，堆棧操作是先進(jìn)后出的，這是堆棧操作指令的基本特征。有關(guān)一般傳送和堆棧操作指令如表,8.6,所示。,表,8.6,一般批量傳送與堆棧傳送對應(yīng)表,上面的指令中所包括后綴的含義如下：,IA,——,事后遞增方式；,IB,——,事先遞增方式；,DA,——,事后遞減方式；,DB,——,事先遞減方式；,FD,——,滿棧遞減方式；,IB,——,空棧遞減方式；,DA,——,滿棧遞增方式；,DB,——,空棧遞增方式。,有關(guān)一般批量傳送舉例如下：,STMIA R9!,，｛,R0,，,R1,，,R3,，,R5,｝ 　　該指令是以事后遞增的方式將,R0,、,R1,、,R3,、,R5,這,4,個寄存器的內(nèi)容放在,R9,的內(nèi)容為地址的內(nèi)存單元中，如圖,8.6,所示。,圖,8.6,指令,STMTA,的執(zhí)行結(jié)果,在,ARM,處理器中，利用,R13,作為堆棧指針，堆?？梢允沁f增的也可以是遞減的。在以往的,CPU,中，,8086,是遞減的而,MCS,—,51,是遞增的，而,ARM,則具有這兩種能力。例如，將,R0,到,R7,這,8,個寄存器壓棧和出棧可用下面的指令：,STMFD R13!,，,{R0-R7},,LDMFD R13!,，,{R0-R7},,2),數(shù)據(jù)處理指令,ARM,的數(shù)據(jù)處理指令包括：數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運(yùn)算指令和邏輯運(yùn)算指令?，F(xiàn)將常用的指令列于表,8.7,中。,表,8.7 ARM,的數(shù)據(jù)處理指令,在這些數(shù)據(jù)處理指令中，許多與前面,8086,的指令類似，但又有自己的特點(diǎn)。　　指令,MOV,的語法格式為：,MOV {}{S},，,,其中：,{},具有可選條件，可有條件執(zhí)行，也可以無條件執(zhí)行；,,為目標(biāo)寄存器；,,為第二操作數(shù)，非常靈活，可以是前面所提到的立即數(shù)、寄存器，也可以是經(jīng)過移位的寄存器；,,{S},為可選項(xiàng)，若指令中有,S,，當(dāng)指令中,Rd,為,R15,時，則將當(dāng)前模式下的,SPSR,復(fù)制到,CPSR,中；若,Rd,不為,R15,，則指令執(zhí)行將影響狀態(tài)寄存器中的條件標(biāo)志位,N,和,Z,，若有移位則有可能影響,C,標(biāo)志位。若指令中沒有,S,，則不影響標(biāo)志位。舉例如下，若在,irq,中斷服務(wù)程序中最后出現(xiàn)指令：,MOVS PC, R14,該指令將,R14(LR),的內(nèi)容復(fù)制到,PC,中，同時，將,SPSR_irq,的內(nèi)容復(fù)制到,CPSR,中。　　對于本類中的其他指令不再詳細(xì)介紹，僅舉幾條指令予以說明如下：,ADD R0,，,R1,，,R2,；,這條加法指令的功能很簡單，即,R1+R2→R3,。　　下面的指令可以實(shí)現(xiàn),R3R4R5,－,R6R7R8→R0R1R2,的,96,位整數(shù)減法運(yùn)算，最后的結(jié)果放在,R0R1R2,中。,SUBS R2,，,R5,，,R8,,SBCS R1, R4,，,R7,,SBC R0,，,R3,，,R6,若要對操作數(shù)先取反再傳送，可用數(shù)據(jù)取反傳送指令：,MVN R4,，,R5,；將,R5,取反后送,R4,,3),乘法指令,ARM,的乘法指令包括,32,位乘法和,64,位乘法，有如表,8.8,所示的,6,條乘法指令。,ARM,的乘法指令同樣非常靈活，功能很強(qiáng)。,32,位的,MLA,指令的語法格式為：,MLA {}{S},，,,，,,，,,該指令可以帶條件，可以影響標(biāo)志位，完成,Rm?×?Rs?+?Rn→Rd,。,64,位的,SMULL,指令的語法格式為,SMULL {}{S},，,,，,,，,,表,8.8 ARM,的乘法指令,同樣，該指令可以帶條件，可以影響標(biāo)志位，完成,Rm×Rs=64,位積。,64,位積的高,32,位放,RdHi,，低,32,位放,RdLo,中。　　其他指令不再解釋。舉例如下：,MUL R1,，,R2,，,R3,該指令完成,R2×R3→R1,。,UMULL R0,，,R1,，,R2,，,R3,該指令完成,R2×R3,，乘積高,32,位放,R1,，低,32,位放,R0,。,SMLALLES R6,，,R7,，,R8,，,R9,這是一條有條件執(zhí)行的指令，實(shí)現(xiàn),R8,與,R9,相乘得到,64,位的積，再加上,R7 R6,連到一起的,64,位，相加后的,64,位結(jié)果放在,R7 R6,中。該指令執(zhí)行結(jié)果還將影響標(biāo)志位。,,4),轉(zhuǎn)移指令,ARM,的轉(zhuǎn)移指令有如表,8.9,所示的,4,種。,B,及,BL,指令的語法格式為：,B{L}{},表,8.9 ARM,的轉(zhuǎn)移指令,其中：　　有,L,，規(guī)定將當(dāng)前的,PC,值,(,該指令的下一條指令的地址,),保存在,R14(LR),寄存器中；無,L,則不保存此,PC,值。該指令可帶有前表,8.4,所列的條件，就構(gòu)成了條件轉(zhuǎn)移指令。　 指令中給出轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址,,，實(shí)際轉(zhuǎn)移范圍如前所述，大致在,±32?MB,之間。　　由于,BL,保存返回地址，因此它可以用于子程序調(diào)用。,BLX,指令有兩種語法格式：,BLX {}Rm,,BLX label,執(zhí)行上述指令，首先將該指令下一條指令的地址,(,返回地址,),存入,R14,；而后轉(zhuǎn)移到由,Rm,所指定的絕對地址上或由,label,所決定的相對地址上去執(zhí)行。　　值得注意的是：若,Rm,的最低有效位為,1(,即,bit0?=?1),，或者使用了,BLX ?label,形式的指令，則將,ARM,切換到,Thumb,指令集上去執(zhí)行。,BX,指令可使程序產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，也可使,ARM,切換到,Thumb,指令集上去執(zhí)行。其格式為,BX {}Rm,該指令使,ARM,轉(zhuǎn)移到,Rm,的內(nèi)容所規(guī)定的地址上執(zhí)行。,Rm,的最低位不用作地址,(32,位指令地址最低,2,位總為,0,；而,16,位指令地址最低位總為,0),。當(dāng)最低位為,1,時，則將,ARM,切換到,Thumb,指令集上去執(zhí)行。當(dāng),Rm,的最低位為,0,時，則其第,1,位,(,即,bit1),不能為,1,。因?yàn)榇藭r轉(zhuǎn)移地址上執(zhí)行的仍然是,32,位指令。,,5)? ARM,協(xié)處理器指令,ARM,支持,16,個協(xié)處理器,(CP,0,～,CP,15,),，在執(zhí)行程序過程中，每一個協(xié)處理器只執(zhí)行與自己有關(guān)的指令。當(dāng)協(xié)處理器不能執(zhí)行屬于該處理器的指令時，會產(chǎn)生未定義指令異常。協(xié)處理器指令有,5,條，如表,8.10,所示。,表,8.10 ARM,的協(xié)處理器指令,指令,CDP,的語法格式為：,CDP{},，,,，,,，,,，,,，,{},其中：,,為指令執(zhí)行的條件，也就是說該指令是可以帶條件的，也可以無條件；,,為協(xié)處理器的編號；,,為協(xié)處理器將要執(zhí)行的第,1,個操作碼；,,為可選協(xié)處理器將要執(zhí)行的第,2,個操作碼；,,均為協(xié)處理器寄存器。,指令,MCR,的格式如下：,MCR{},，,,，,,，,,，,,，,{},格式中各部分的解釋同上，其中,Rd,為,ARM,的寄存器，其內(nèi)容將被傳送到協(xié)處理器的寄存器中。例如：,MCR p14,，,3,，,R7,，,c7,，,c11,，,6,該指令是將,ARM,的,R7,傳送到協(xié)處理器,CP14,的寄存器,C7,和,C11,中，操作碼,1,和,2,分別為,3,和,6,。,,6),其他指令,ARM,處理器還有許多指令，下面將一些常用的指令列于表,8.11,中，并說明如下。,表,8.11 ARM,的一些其他指令,指令,MRS,的格式為,MRS {},，,,由指令格式可以看到，該指令可以有條件也可以無條件執(zhí)行；,Rd,為目標(biāo)寄存器；,PSR,可以是,CPSR,也可以是,SPSR,，由指令決定。例如，指令,MRS R3,，,SPSR,該指令將當(dāng)前模式下的,SPSR,的內(nèi)容傳送到寄存器,R3,中。指令,MSR,的格式為,MSR {}_,，,,,MSR {}_,，,,其中：,{},為可選的條件項(xiàng)。,,為,CPSR,或,SPSR,。,舉例如下：,SWP R1,，,R2,，,[R3],該指令從,R3,的內(nèi)容為地址的內(nèi)存單元中讀出數(shù)據(jù)放入,R1,中，同時將,R2,的內(nèi)容存入該內(nèi)存單元中。　　軟件中斷指令,SWI,和斷點(diǎn)中斷指令,BKPT,的執(zhí)行過程將在后面再作說明。　　以上對,ARM,處理器的主要指令做了最簡單的介紹，以期使讀者對指令系統(tǒng)能大致了解。至于,16,位的,Thumb,指令，此處不再說明。,8.2.4 ARM,的異常中斷處理,1)? ARM,異常的種類　　異常是由處理器內(nèi)部或外部產(chǎn)生的引起處理器處理的一個事件。在概念上，它與前面,80X86,中的異常非常類似。,ARM,支持,7,種異常，各種異常的類型以及處理這些異常的處理程序的起始地址如表,8.12,所示。,表,8.12 ARM,的異常及其處理程序的起始地址,在,ARM,中，可以配置上述異常的處理程序的起始地址,(,異常中斷向量,),為正常地址或高向量地址。,ARM,的異常規(guī)定了不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級序號小的優(yōu)先級高，而序號大的優(yōu)先級低。,2) ?ARM,處理器的異常中斷響應(yīng)過程　　從應(yīng)用的角度出發(fā)，我們認(rèn)為異常,(,尤其是,irq,和,fiq),對將來的應(yīng)用十分重要，下面將逐一加以說明。,● 復(fù)位　　一旦復(fù)位啟動,(,復(fù)位有效再變?yōu)闊o效,),，,ARM,處理器立刻停止執(zhí)行指令，并開始執(zhí)行下列操作：,R14,不確定,SPSR,不確定,CPSR[4:0]?=?0b10011,——,即進(jìn)入特權(quán)模式,CPSR[5]?=?0,——,使,T=0,，進(jìn)入,ARM,狀態(tài),CPSR[6]?=?1,——,使,F=1,，禁止,fiq,中斷,CPSR[7]?=?1,——,使,I=1,，禁止,irq,中斷,如果配置為正常地址，則,PC=0X00000000,；若為高向量地址，則,PC=0XFFFF0000,。　　這樣一來，一旦復(fù)位啟動,ARM,，它永遠(yuǎn)都會從規(guī)定的配置地址開始執(zhí)行。,● 未定義指令異常　　當(dāng),ARM,執(zhí)行未定義的指令，或者在執(zhí)行協(xié)處理器指令時未能收到協(xié)處理器的響應(yīng)時，均會產(chǎn)生未定義指令異常。一旦異常發(fā)生，,ARM,將執(zhí)行下面的一系列操作：,R14_und?=,該未定義指令的下一條指令的地址,SPSR_und?=?CPSR,,CPSR[4:0]?=?0b11011,——,即進(jìn)入未定義模式,CPSR[5]?=?0,——,使,T=0,，進(jìn)入,ARM,狀態(tài),CPSR[6]?=,不改變,CPSR[7]?=?1,——,使,I=1,，禁止,irq,中斷,如果配置為正常地址，則,PC?=?0X00000004,；若為高向量地址，則,PC?=?0XFFFF0004,。　　從上述過程可以看到，當(dāng)執(zhí)行一條未定義指令時，會產(chǎn)生未定義異常，響應(yīng)中將其下一條指令的地址保存在,R14_und,中，并且將,CPSR,的內(nèi)容放在,SPSR_und,中。修改,CPSR,，進(jìn)入未定義模式。然后轉(zhuǎn)向未定義異常處理程序的首地址,0X00000004(,或者,0XFFFF0004),。其示意圖如圖,8.7,所示。,圖,8.7,未定義異常響應(yīng)、處理及返回過程,在,ARM,響應(yīng)未定義異常時，處理器自動保護(hù)下一條指令的地址,(,即該未定義指令所對應(yīng)的,PC,再加,4),和當(dāng)時的,CPSR,。在處理程序結(jié)束時，利用一條,MOVS PC,，,R14,指令便可以恢復(fù),CPSR,并返回主程序執(zhí)行。,● 軟件中斷指令,SWI,當(dāng),ARM,執(zhí)行軟件中斷指令,SWI,時，,ARM,會自動完成如下操作：,R14_svc?=,該未定義指令的下一條指令的地址,SPSR_svc?=?CPSR,,CPSR[4:0]?=?0b10011,——,即進(jìn)入特權(quán)模式,CPSR[5]?=?0,——,使,T=0,，進(jìn)入,ARM,狀態(tài),CPSR[6]?=,不改變,CPSR[7]?=?1,——,使,I=1,，禁止,irq,中斷　　如果配置為正常地址，則,PC?=?0X00000008,；若為高向量地址，則,PC?=?0XFFFF0008,。　　軟件中斷的響應(yīng)、處理及返回過程可用圖,8.8,來描述。,圖,8.8 SWI,指令的響應(yīng)、處理及返回過程,由圖,8.8,可以看到，當(dāng),ARM,執(zhí)行,SWI,指令時，首先將其下一條指令的地址,(,即,SWI,指令所對應(yīng)的,PC,再加上,4),保存在,R14,中，并將當(dāng)時的,CPSR,保存在,SPSR_svc,中。修改,CPSR,的部分內(nèi)容：進(jìn)入特權(quán)模式、禁止,irq,、使工作于,ARM,狀態(tài)，然后轉(zhuǎn)向軟件服務(wù)程序的首地址,0X00000008(,或,0XFFFF0008),，開始執(zhí)行軟件中斷服務(wù)程序。　　同樣，在處理程序結(jié)束時，利用一條,MOVS PC, R14,指令便可以恢復(fù),CPSR,并返回主程序執(zhí)行。,● 預(yù)取中止異常　　在指令預(yù)取時，若目標(biāo)地址是非法的，則存儲器系統(tǒng)發(fā)出標(biāo)記信號，使所取指令無效，若,ARM,執(zhí)行該無效指令就會產(chǎn)生預(yù)取中止異常。當(dāng),ARM,執(zhí)行斷點(diǎn)中斷指令時，也會發(fā)生預(yù)取中止異常。,ARM,響應(yīng)預(yù)取中止異常的過程如下：,R14_abt?=,該未定義指令的下一條指令的地址,(,中止指令的,PC+4),,SPSR_abt?=?CPSR,,CPSR[4:0]?=?0b10111,——,即進(jìn)入特權(quán)模式,CPSR[5]?=?0,——,使,T?=?0,，進(jìn)入,ARM,狀態(tài),CPSR[6]?=,不改變,CPSR[7]?=?1,——,使,I?=?1,，禁止,irq,中斷　　如果配置為正常地址，則,PC?=?0X0000000C,；若為高向量地址，則,PC?=?0XFFFF000C,。　　圖,8.9,描述了預(yù)取中止異常響應(yīng)處理及返回的過程。,圖,8.9,預(yù)取中止異常的響應(yīng)、處理及返回過程,在圖,8.9,中，由處理程序返回時，若要回到預(yù)取中止指令,(,或,BKPT),上執(zhí)行，就用,SUBS PC, R14, #4,指令。因?yàn)樵陧憫?yīng)時，,R14,中保存的是,PC?+?4,的值,(,指向預(yù)取中止指令的下一條指令,),，所以必須先將其值減,4,再送到,PC,中。若要返回到預(yù)取中止指令的下一條指令，就用,MOVS PC, R14,指令，如圖,8.9,中虛線所示。,● 數(shù)據(jù)中止異常　　當(dāng)執(zhí)行存儲器數(shù)據(jù)訪問指令時，由存儲器系統(tǒng)發(fā)出中止信號，使訪問數(shù)據(jù)無效，則可產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止異常。其響應(yīng)過程如下：,R14_abt?=,該未定義指令的下一條指令的地址,+?4(,或中止指令的,PC?+?8),,SPSR_abt?=?CPSR,,CPSR[4:0]?=?0b10111,——,即進(jìn)入特權(quán)模式,CPSR[5]?=?0,——,使,T=0,，進(jìn)入,ARM,狀態(tài),,CPSR[6]?=,不改變,CPSR[7]?=?1,——,使,I?=?1,，禁止,irq,中斷　　如果配置為正常地址，則,PC?=?0X00000010,；若為高向量地址，則,PC?=?0XFFFF0010,。　　圖,8.10,描述了數(shù)據(jù)中止異常響應(yīng)處理及返回的過程。,圖,8.10,數(shù)據(jù)中止異常的響應(yīng)、處理及返回過程,在圖,8.10,中，由處理程序返回時，若要回到數(shù)據(jù)中止指令上執(zhí)行，就用,SUBS PC, R14, #8,指令。因?yàn)樵陧憫?yīng)時，,R14,中保存的是,PC?+?8,的值,(,指向數(shù)據(jù)中止指令地址加,8),。所以，若要返回到數(shù)據(jù)中止指令，則必須將,R14?-8,的值放,PC,。若要使程序返回到數(shù)據(jù)中止指令的下一條指令，就用,SUBS PC, R14,，,#4,指令，如圖,8.10,中虛線所示。,● 一般中斷請求,irq,如同,80X86,一樣，,ARM,是在一條指令結(jié)束時查詢有無中斷請　求,(irq,和,fiq),發(fā)生的。對一般中斷請求,irq,的響應(yīng)過程執(zhí)行如下操作：,R14_irq?=,執(zhí)行指令的下一條指令的地址,+?4(,或中斷發(fā)生時指令的,PC?+?8),,SPSR_irq?=?CPSR,,CPSR[4:0]?=?0b10010,——,即進(jìn)入,irq,模式,CPSR[5]?=?0,——,使,T=0,，進(jìn)入,ARM,狀態(tài),CPSR[6]?=,不改變,CPSR[7]?=?1,——,使,I?=?1,，禁止,irq,中斷,如果配置為正常地址，則,PC?=?0X00000018,；若為高向量地址，則,PC?=?0XFFFF0018,。　　上述,irq,的響應(yīng)過程及處理與返回的過程如圖,8.11,所示。由圖,8.11,可以看到，在,ARM,響應(yīng),irq,時，在,R14(LR),中保存的是發(fā)生,irq,時正在執(zhí)行指令的地址，也就是它所對應(yīng)的,PC,再加,8,，這是由,ARM,的流水線結(jié)構(gòu)所決定的，見圖,8.11,箭頭所示。,圖,8.11 irq,的響應(yīng)、處理及返回過程,中斷響應(yīng)過程中會對,irq,關(guān)中斷，正如本書前面提到的，如果中斷服務(wù)程序是允許嵌套的，則需要在服務(wù)程序中修改,CPSR[7],，使之為,0,。　　由圖,8.11,還需注意到，中斷返回必須返回到發(fā)生,irq,請求時那條指令的下一條指令上執(zhí)行。因此，返回指令必須做到這一點(diǎn)，故使用,SUBS PC, R14, #4,指令。,● 快速中斷請求,fiq,,ARM,對快速中斷請求,fiq,的響應(yīng)與,irq,非常類似，但,fiq,的優(yōu)先級比,irq,的優(yōu)先級高。,ARM,對快速中斷請求,fiq,的響應(yīng)過程如下：,R14_fiq?=,執(zhí)行指令的下一條指令的地址,+?4(,或中斷發(fā)生時指令的,PC?+?8),,SPSR_fiq?=?CPSRCPSR[4:0]?=?0b10001,——,即進(jìn)入,IRQ,模式,,CPSR[5]?=?0,——,使,T=0,，進(jìn)入,ARM,狀態(tài),CPSR[6]?=?1,——,使,F=1,，禁止,fiq,中斷,CPSR[7]?=?1,——,使,I=1,，禁止,irq,中斷　　如果配置為正常地址，則,PC?=?0X0000001C,；若為高向量地址，則,PC?=?0XFFFF001C,。,ARM,對,fiq,的響應(yīng)過程及處理與返回與,irq,十分相似，其示意圖如圖,8.12,所示。,圖,8.12 fiq,的響應(yīng)、處理及返回過程,值得再次強(qiáng)調(diào)的是，中斷返回一定要回到發(fā)生中斷時正執(zhí)行指令的下一條指令上，只有這樣才可能接著中斷前的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行主程序。　　到此，我們對構(gòu)成,PXA27X,的核心處理器,ARM,做了最簡單的介紹，有關(guān)其他問題請讀者參看其他相關(guān)資料。,,8.3 Intel PXA27X,介紹,8.3.1 PXA27X,的結(jié)構(gòu),,由前面,PXA27X,的結(jié)構(gòu)圖,8.1,可以看到，其結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的。一片,PXA27X,芯片主要包括如下一些功能部件及接口：,,,(1) ?Intel XScale,技術(shù)：,,①,Intel XScale,微結(jié)構(gòu)；,,② 協(xié)處理器。,,,(2),電源管理部件。,(3),內(nèi)部存儲器。,(4),中斷控制器。,(5),操作系統(tǒng)定時器。,(6),脈沖寬度調(diào)制單元,(PWM),。,(7),實(shí)時鐘,(RTC),。,(8),通用輸入,/,輸出接口,(GPIO),。,(9),外部存儲器控制器。,(10) ?DMA,控制器。,(11),串行接口：① 通同異步收,/,發(fā)器,(UART),；② 快速紅外通信接口；③,I2C,串行總線接口；④,AC,’,97,立體聲接口；⑤,I2S,音頻編譯碼接口；⑥,USB,客戶,(,從屬,),端接口；⑦,USB,主控制器端接口；⑧ 同步串行接口,(SSP),。,(12),液晶顯示板,(LCD),控制器。,(13) ?MM,卡、,SD,卡及,SDIO,卡控制器。,(14),存儲棒主控制器。,(15),靈活的可變鏈路接口,(MSL),。,(16),鍵盤接口。,(17),通用用戶鑒別模式接口。,(18),快速捕獲數(shù)字?jǐn)z像頭接口。,(19),測試接口。,8.3.2 PXA27X,的內(nèi)部存儲器,從上一小節(jié)可以看到，,PXA27X,芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含有多種功能部件和接口。由于篇幅的限制，從本小節(jié)開始，僅將其中的一部分予以說明，更多更詳細(xì)的細(xì)節(jié)讀者可參看,Intel,公司提供的技術(shù)資料。,,1,．概述,1),內(nèi)部存儲器特性,PXA27X,的芯片內(nèi)部集成有,256?KB,的內(nèi)部,SRAM,。這,256?KB,的存儲器分成,4,個體，每個存儲體為,64?KB,。,PXA27X,的這,4,個體的內(nèi)部存儲器可按體進(jìn)行電源管理，從而達(dá)到最小的功率消耗。,,2),內(nèi)部存儲器的結(jié)構(gòu)框圖,PXA27X,的內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)框圖如圖,8.13,所示。　　由圖,8.13,可以看到，每一個存儲體都有自己的存取請求隊(duì)列。當(dāng)存儲體正在被訪問時，新的存取請求就放在隊(duì)列中，一旦前面的存取結(jié)束，隊(duì)列中的請求立刻得到執(zhí)行。若存取請求時存儲體沒有工作，則請求直接響應(yīng)，無須排隊(duì)。圖,8.13,中的系統(tǒng)總線是指,PXA27X,內(nèi)部的系統(tǒng)總線，見前圖,8.1,。,在,PXA27X,內(nèi)部有非常復(fù)雜但功能又非常強(qiáng)大的電源管理。在內(nèi)部存儲器中也設(shè)有電源管理模塊，以達(dá)到最低的功耗。,PXA27X,有六種電源模式，它們是：正常,(,運(yùn)行及強(qiáng)力運(yùn)行,),、空閑、深度空閑、備用、睡眠、深度睡眠。,PXA27X,的電源管理包括整塊芯片電源管理，也包括內(nèi)部存儲器的電源管理。對于內(nèi)部存儲器的電源管理，可用表,8.13,來說明。,圖,8.13 PXA27X,內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu),表,8.13,內(nèi)部存儲器的電源,,當(dāng),PXA27X,上電復(fù)位時，會將,PXA27X,電源管理的內(nèi)部存儲器模塊及內(nèi)部存儲體均置為運(yùn)行模式。當(dāng),PXA27X,處理器進(jìn)入睡眠狀態(tài)時，內(nèi)部存儲器的每一個存儲體的電源關(guān)斷，存儲體中存儲的所有信息將丟失。如果想保住信息，則需要事先將,PXA27X,電源管理模塊中的寄存器,PSLR,的,[SL_RX],位置,1,。若,PXA27X,處理器進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)，則內(nèi)部存儲器的每一個存儲體的電源均關(guān)斷，存儲體中存儲的所有信息都將丟失。,,2,．內(nèi)部存儲器地址,由于,256?KB,的內(nèi)部,SRAM,存儲器已經(jīng)集成在,PXA27X,芯片內(nèi)部，因此其地址是固定不變的。表,8.14,給出了內(nèi)部存儲器各存儲體的地址范圍。,表,8.14 PXA27X,芯片內(nèi)部存儲器的地址分配,在表,8.14,中，除了給出內(nèi)部存儲器的地址外，還說明有一些地址將保留為后續(xù)的芯片所用。,8.3.3 PXA27X,的外部存儲器控制器,PXA27X,可以在其芯片外部連接各種存儲器，而且在它的內(nèi)部集成了外部存儲器的控制器，該控制器為使用者提供了所有的控制信號，這就使得使用者在附加外部存儲器時，連接外部存儲器非常容易，為用戶提供了方便。,,1,．概述,1),性能,PXA27X,的存儲器控制器為我們提供了如下一些主要性能：,(1) ?4,個區(qū)的,SDRAM,接口，每個區(qū)的容量一般為,64?MB,，最大為,256?MB,。因此，最大可連接的外部,SDRAM,可達(dá),1?GB,。支持,SDRAM,，但工作電壓為,1.8?V,，工作頻率最高為,104?MHz,。,,(2),支持,6,個區(qū)的,SRAM,或閃速存儲器，每個區(qū)的容量為,64?MB,。同時，這,6,個區(qū)中的,4,個區(qū)還可以接同步閃速存儲器。,(3),支持,PC,卡存儲器，設(shè)置有兩個插座信號。,(4),設(shè)置一個交替總線主控器來控制總線。,(5),支持,DMA,傳送。,,2),控制器提供的信號　　如前所述，外部存儲器控制器提供了連接使用信號，這些信號主要有如下幾類：,(1),外部存儲器共享信號。外部存儲器共享信號如表,8.15,所示。,表,8.15,外部存儲器共享信號,,(2),與,SRAM,和,SDRAM,有關(guān)的信號。與,SRAM,和,SDRAM,有關(guān)的信號如表,8.16,所示。,(3),雜項(xiàng)信號。用于外部存儲器的雜項(xiàng)信號如表,8.17,所示。,表,8.16,與,SRAM,和,SDRAM,有關(guān)的信號,表,8.17,雜 項(xiàng) 信 號,,(4),用于交替總線主控制器的信號。用于交替總線主控制器的信號如表,8.18,所示。,(5) ?PC,卡接口信號。,PC,卡接口信號如表,8.19,所示。,表,8.18,交替總線主控制器信號,表,8.19 PC,卡接口信號,,3),存儲器控制器的配置圖,PXA27X,存儲器控制器的配置框圖如圖,8.14,所示。　　由圖中可以看到，存儲器控制器所提供的接