1、獻給ARM初學者ARM簡介與編程1.ARM簡介（摘錄）ARM（AdvancedRISCMachines）是微處理器行業的一家知名企業，設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。技術具有性能高、成本低和能耗省的特點。適用于多種領域，比如嵌入控制、消費/教育類多媒體、DSP和移動式應用等。ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟件和OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。利用這種合伙關系，ARM很快成為許多全球性RISC標準的締造者。目前，總共有30家半導體公司與ARM簽訂了硬件技術使用許可協議，其中包括Intel、IBM、LG半導體、NEC、

2、SONY、菲利浦和國民半導體這樣的大公司。至于軟件系統的合伙人，則包括微軟、升陽和MRI等一系列知名公司。ARM架構是面向低預算市場設計的第一款RISC微處理器2. 產品介紹ARM提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統芯片方案。由于所有產品均采用一個通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產品中運行（理論上如此）。典型的產品如下。 CPU內核-ARM7:小型、快速、低能耗、集成式RISC內核，用于移動通信。ARM7TDMI（Thumb）:這是公司授權用戶最多的一項產品，將ARM7指令集同Thumb擴展組合在一起，以減少內存容量和系統成本。同時，它還利用嵌入式ICE調試技術來簡化系統設計，并用一

3、個DSP增強擴展來改進性能。該產品的典型用途是數字蜂窩電話和硬盤驅動器。-ARM9TDMI:采用5階段管道化ARM9內核，同時配備Thumb擴展、調試和Harvard總線。在生產工藝相同的情況下，性能可達ARM7TDMI的兩倍之多。常用于連網和頂置盒。 體系擴展Thumb:以16位系統的成本，提供32位RISC性能，特別注意的是它所需的內存容量非常小 嵌入式ICE調試由于集成了類似于ICE的CPU內核調試技術，所以原型設計和系統芯片的調試得到了極大的簡化。 微處理器-ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低價、低能耗、封裝式常規系統微型處理器，配有

4、高速緩存（Cache）、內存管理、寫緩沖和JTAG。廣泛應用于手持式計算、數據通信和消費類多媒體。ARM940T、920T系列:低價、低能耗、高性能系統微處理器，配有Cache、內存管理和寫緩沖。應用于高級引擎管理、保安系統、頂置盒、便攜計算機和高檔打印機。StrongARM:性能很高、同時滿足常規應用需要的一種微處理器技術，與DEC聯合研制，后來授權給InteloSA110處理器、SA1100PDA系統芯片和SA1500多媒體處理器芯片均采用了這一技術。-ARM7500和ARM7500FE:高度集成的單芯片RISC計算機，基于一個緩存式ARM732位內核，擁有內存和I/O控制器、3個DMA通

5、道、片上視頻控制器和調色板以及立體聲端口；ARM7500FE則增加了一個浮點運算單元以及對EDODRAM的支持。特別適合電視頂置盒和網絡計算機（NC）。WindowsCE的PocketPC只支持ARMWindowsCE可支持多種嵌入式處理器，但基于WindowsCE的PocketPC則只支持ARM一種。微軟在對SH3、MIPS、ARM等嵌入式處理器做了評估后認為，ARM是一種性價比較好的選擇。由于目前ARM在手持設備市場占有90%以上的份額，只支持ARM，可以有效地縮短應用程序開發與測試的時間，也降低了研發費用。由于ARM開放其處理器授權，因此，用戶在市場上可以在多家整機廠商中進行選擇，從而保

6、證了這一市場的競爭性。2.ARM芯片CL-PS7111主要特點電平2.7v/3.3v.相對應CPU工作頻率13MHz/18MHz.13MHz位節電模式，性能相當于33MHzInter486PCARM710A內核ARM7CPU8K4向緩存(cache)MMU帶有64入口TLB(TransitionLook-asideBuffer)DRAM控制器支持16位和32位DRAMROM/SRAM/FlashMemory控制可譯碼4,5或6個獨立的256M存儲空間段每個存儲段支持8位，16位和32位操作，并支持分頁模式可編程ROM/SRAM/FlashMemory支持兩個低功耗CL-PS6700PC卡(PC

7、MCIA)控制器2K片內SRAM用于程序快速執行片內BootROM(128Byte)兩個同步串行接口支持SPI,或Microwire2兼容音頻解碼器(AudioCodec)27位通用接口GPIO(general-purposeI/Oport)3個8位和1個3位GPIOport支持鍵盤陣列掃描(Scanningkeyboardmatrix)兩個異步串口UARTs支持高達115.2K波特率內有兩個接收發送(TX,RX)16BytesFIFOs緩沖支持MODEM控制信號DC-to-DC轉換器接口提供兩個96KHz時鐘輸出，通過編程dutyratio(l/16-15/16)操作LCD控制器直接信號掃描

8、板接口，單色LCD面板的大小可編程從16到1024個像素，16個像素為一個單位視頻幀大小可編程到128Kbyte每個像素點的位數可編程1，2，4位計時器和實時時鐘兩個16位計時器(Timercounter)和一個32位實時時鐘(RTC)3. 調試工具及調試方法ARMProjectManager(APM)includeARMDebugger:這個工具由ARM提供主要是開發程序，編程調試ARM芯片，有相當不錯的開發環境和遠端調試功能，支持匯編和C.它帶有一個ARM自己的嵌入式操作系統ARMAngel，用戶可以在它的上面開發自己的嵌入式軟件，不過這個操作系統不是實時多任務的.通過計算機串口與處理器U

9、ART相連，設置計算機的超級終端(HyperTerminal)，通過超級終端察看硬件情況(寄存器設置，數據等)和程序運行情況，當然程序重要加入向UART送出數據的指令，用Beep報警也是經常用的.這種調試方法是用于底層調試硬件，找出硬件存在的問題.VxWorks在Shell不能正常運行前，也是采取這種方法來調試程序，不過一般不是硬件問題，而是BSP中存在的問題，需要根據硬件，修改BSP.需要說明的是：上述方法是在沒有硬件仿真器的情況下采用的，仿真器是底層調試硬件程序最好，最簡便直觀的辦法。4. ARM7編程要點及示例ARM編程可參考程序示例ARM_BootFlashROM驅動VxWorksim

10、age裝入ARM的過程:ARM7有兩種運行模式，Boot模式和Normal模式，Boot模式主要是把程序裝入(download或load)FlashROM中用的，Normal模式是一般運行程序用的.ARM7Boot模式時，Flash的地址是0x70000000片選型號是CS0(Normal模式下,Flash地址為0x00000000)ARM7內部有128byte的BootROM和2K的SRAM，當需要DownloadVxWorksimage時,ARM啟動采用Boot方式啟動運行存在128byteBootROM中的程序初始化ARM內部的COM口，從COM口接受數據到2K的SRAM，這2K程序是用

11、來真正LoadVxWorks的，2K程序Load完畢后系統自動跳轉到這2K程序執行，它的作用是再次初始化內部的COM口,通過COM口接受VxWorks到DRAM，然后由DRAM寫入FLASH。在主板2KSRAM運行的BootLoad程序執行過程，可參看程序示例中ARMBootLoad程序寫入完畢后，切換到Normal模式重新啟動系統，系統自動跳到FLASH0X00000000開始運行VXWORKS。用PC機上的COM1與ARM內部的UART1(COM)通信來DownloadVxWorks。主要管腳定義32條數據線:D0D3128條地址線:A0A27littleendian定義,相對應數據排列0

12、123456276條片選信號腳:CS0CS5,其實作用相當于地址線A28A314個8位的PORT口：PORTA,PORTB,PORTD主要用于外圍芯片信號的控制.PORTE有雙作用.例如PORTA控制鍵盤的行信號,PORTB用于RS232,PORTD用于控制MODEM,FPGA.外部中斷信號EINT,EXTFIQ.編程時要根據主板原理圖和硬件手冊進行.看硬件圖紙，該芯片和CPU的那些管腳連結.特別是PORT口和片選線.查CPU手冊,得到PORT口和該片選的硬件地址.編程：用PORT口直接對芯片操作，如開，關,RESET等，用片選地址和芯片內地址結合對該外圍芯片操作.Exceptionvecto

13、rs,中斷向量表及中斷分配Vector地址ExceptionExceptionModePriority(1=High)0x0ResetSvc10x4UndefinedInstructionUndef60x8SoftwareInterruptSvc60xCPrefetchAbortAbort50x10DataAbortAbort20x14ReservedNotapplicableNotapplicable0x18Interrupt(IRQ)irq40x1CFastInterrupt(FIQ)Fiq3這個向量表必須要放置在系統地址0x00000000(般是邏輯地址，即經過MMU映射后的地址)處.一

14、般是在這些地址上放跳轉指令BL,跳到相應的地址空間執行相應的程序.如系統執行從0x00000000Reset開始，Reset跳轉到某一地址開始運行操作系統.程序示例，中斷向量表(ARMasm):_VectorStart;StartofARMprocessorvectorsLDRpc，ResetV;00-ResetLDRpc，UndefV;04-UndefinedinstructionsLDRpc，SWIV;08-SWIinstructionsLDRpc，PAbortV;0C-InstructionfetchabortsLDRpc，DAbortV;10-DataaccessabortsLDRpc

15、，UnusedV;14-Reserved(wasaddressexception)LDRpc，IRQV;18-IRQinterruptsLDRpc，FIQV;1C-FIQinterrupts中斷號分配(FIQ，IRQ)中斷類型中斷號Name說明FIQ0外部中斷EXTFIQ管腳NEXTFIQIRQ5外部中斷EINT1管腳NEINT1IRQ6外部中斷EINT2管腳NEINT2IRQ7外部中斷EINT3管腳NEINT3IRQ12內部中斷UTXINT1UART1TXFIFO為空中斷號也是寄存器INTMR和INTSR的位,所以在ARM中中斷的編程要點是看硬件圖紙，該外設和CPU的那一個管腳連結.查CPU

16、手冊，得到中斷號及INTMR,INTSR的地址.編程注：如果不是寫底層driver,只是在系統上層編程(如VxWorks,Linux)知道中斷號即可.程序示例(VxWorks):/登記中斷號5,和相應的中斷例程ComISR.intConnect(VOIDFUNCPTR*)5,ComISR,0);/使能這中斷intEnable(VOIDFUNCPTR*)5);ARMInterrupts:ARMprocessorsimplementfastandnormallevelofinterrupt,signalledexternally,synchroniseinterruptsbeforeanexcep

17、tionisraised.Afastinterruptrequst(FIQ)willdesablesubsequentnormalandfastinterruptbysettingtheIandFbitinCPSR,andanormalinterruprequest(IRQ)willdisablesubsequentnormalinterruptbysettingIbitinCPSR.計時器中斷編程過程ARM7一般內部有兩個16位計時器(Timercounter)和一個32位實時時鐘(RTC)，計時器中斷屬于IRQ中斷,這里以計時器1為例敘述一下中斷的編程過程設置interrupmaskINT

18、MR1寄存器0x80000240第8位TC1OI計時器1為使能.在0x800000300計時器1的數據寄存器TC1D寫入指定數據，這樣數據開始從這個給定的數開始遞減計數，計數遞減至0后，會產生一個溢出underflowIRQ中斷請求，中斷狀態寄存器INTSR10x80000240第8位TC1OI置位.系統會跳到中斷向量表地址0x00000018處,執行相應的中斷程序,中斷程序通過判斷中斷的類型（判斷中斷狀態寄存器的位）,來執行相應的中斷服務程序ISR.中斷狀態寄存器標志位復位,計時器開始重新開始計時.存儲空間管理單元（MMU）物理地址映射重點在于片選地址CS的選取,另外MMU映射需要參考這個物

19、理地址ARM7物理地址映射表地址內容大小備注0xF000.0000Unused256Mbytes0xE000.0000Unused256Mbytes0xD000.0000DRAMBank1256Mbytes0xC000.0000DRAMBank0256Mbytes外接DRAM0x8000.2000Unused-1Gbytes0x8000.0000內部寄存器地址8Kbytes主要的I/O和控制0x7000.0000BootROM128bytes片內,封有Boot程序0x6000.0000On-chipSRAM2Kbytes片內,存放Load程序0x5000.0000PCMCIA-1(NCS5)4*64Mbytes0x4000.0000PCMCIA-0(NCS4)4*64Mbytes0x3000.0000外部擴展(NCS3)256Mbytes0x2000.0000外部擴展(NCS2)256Mbytes0x1000.0000ROMBank1(NCS1)256Mbytes0x0000.0000ROMBank0(NCS0)256Mbytes外接FlashROMMMU虛擬（邏輯）地址和物理地址的映射實例Vxworks支持的ARM架構的處理器，一般是RAM的起始位置為0