搞arm兩個月了，有點收獲，就談它了。本文主要介紹ARM7系列處理器。呵呵，不是相關專業可能有很多人不知道arm是個什么東西吧，我現在簡要介紹一下各種處理器分類，目前我們的處理器陣營中分為CISC和RISC兩大系列，CISC是復雜指令集處理器，這種處理器每條指令可以執行比較多的復雜操作，而且指令長度不定，我知道的有X86處理器是CISC處理器，目前intel和amd出的處理器主要都是x86處理器，intel的x86從8086開始到80186，283，386，486，Pemtium，pentium pro,pentium 2,pentium 3,pentium 4,扣肉2，四核志強等，還有賽揚，pentium M，pentium D等很多變種，有些提供高的性價比，有的專用于移動領域或低功耗領域。Amd的x86有毒龍，速龍，酷龍等。從8086到386是一次飛躍，實現了保護模式和虛86模式，以此為基礎才有后來的Window3.1，386到Pentium是一次飛躍，硬件上從硬連邏輯轉換到微指令實現，pentium 到扣肉又是一次較大的飛躍，從一個處理器核到兩個，為多任務提供了充分的支持。RISC處理器種類比較多，指令長度固定，執行周期固定,從微控制器、mips、arm、alpha、powerpc、sun sparc等。微控制器子類又很多，目前很多較小的嵌入式控制場合都用得是微控制器，比如sim卡，一卡通，電子表等，有單片機、pic、lpc等。mips是mips公司研究出的一套體系結構，目前龍芯，聚芯都是基于mips，個人認為10年內會銷聲匿跡。alpha不了解，很少用到。powerpc是ibm，hp等公司合力出的一套，挺復雜，結構嚴謹，但推廣不好，sparc只在sun得到大力支持。arm是目前應用最廣泛的一套指令系統，支持多任務，只要是超出單片機能力、x86又太浪費的場合大部分都用arm。90%的智能手機都是arm處理器。

　　arm處理器有7個處理器模式（x86有3個），用戶模式、管理模式、未定義模式、中止模式、特權模式、irq模式，fiq模式。

　　用戶模式和管理模式：共用r0-r14個通用寄存器，pc寄存器，共用一個cpsr。

　　未定義模式、中止模式、特權模式、irq模式：共享用戶模式和管理模式的r0-r12，各自專用的r13-r14,注意和用戶模式的r13-r14不同，pc寄存器，各自專用的cpsr和spsr。

　　fiq模式:共享用戶模式和管理模式的r0-r7,專用的r8-r14，pc寄存器，各自專用的cpsr和spsr。

　　注意pc寄存器是所有模式共享一個。

　　編程時如果c和匯編共存要遵守atpcs標準，簡單的說這個標準要求函數調用時r0-r3傳遞參數，如果參數多于四個通過堆棧傳遞，從右往左壓參。如果有返回值用r0表示。

　　用戶模式相當于x86中的第三特權級,用于執行普通任務,不可以執行特權操作,不能切換模式等,

　　未定義模式用于執行一條未定義指令時觸發,可通過軟件模擬執行,用于模擬浮點或dsp等.

　　中止模式用于取指出錯或訪存出錯,內在原因可能是需要調頁,或訪問了非法區域.

　　特權模式在reset后自動進入,通過swi軟指令中斷也可進入.

　　除用戶模式外其他模式都有特權,可以為所欲為.

　　r13默認用來作為堆棧寄存器,r14用于保存返回地址.

　　用戶模式和管理模式只有cpsr，沒有spsr。cpsr是當前狀態寄存器,內含算數運行標記位,irq和fiq標記,模式位,保留位。spsr是cpsr的備份。

　　arm處理器支持arm指令集和thumb指令集，arm指令集是32位，thumb指令集是16位，具有arm指令集的子集功能，實現同樣的功能用thumb指令集所需空間較小，但執行時間有可能變長。arm代碼向thumb代碼跳轉通過BX指令完成。BX指令通過判斷數據項的最后一位來確定是否轉入thumb或arm模式，跳轉后會設置cpsr中的模式位。

　　這里我不打算描述arm或thumb指令集，因為那需要太大的篇幅，但arm和x86相比有一些很大的特殊之處就是它的堆棧可以向上或向下增長，而且存數與累加誰在先都可，這樣就有四種堆棧方式；另外每條arm指令都帶有執行條件，像溢出，進位等，只有在滿足特定條件下指令才會得到執行；當然arm指令集不存在像x86指令集那樣的向下兼容性，386支持16位實模式，兼容8086，但32位arm卻沒法識別16位arm指令集。

　　這是我對arm處理器內部的一些了解。

　　下面談談philips公司出的一款lpc2214處理器，內含arm7tdmi-s處理器核，支持jtag調試和跟蹤。lpc2214一共有三條內部總線，一條是內部局部總線，用來連接內部ram和rom，rom有256kb，ram16k。另一條是amba總線ahb，主要連接向量中斷控制器和外部存儲器接口，第三條是vpb，通過vpb橋橋接到ahb，用于低速外設，有點x86主板的味道，不過它把這三個總線都集成在一個處理器里面。vpb上連接了好多外設，像uart，i2c，spi，timer，pwm，a/d，rtc，hot dog，系統控制，外部中斷。這些外設通常以主頻的1/2，1/4，1倍速度運行，這里我不會講這些外設如何控制，如何設定寄存器，那楊可以寫一本數據手冊了。我只講我覺得這個處理器里我覺得比較有意思的東西。

　　這個處理器內含振蕩器，可以外接晶振也可直接接時鐘，還含有pll，我們使用時通常讓它在振蕩器模式下啟動運行，然后切換到pll模式，可以提高運行速度。這個處理器有掉電模式和空閑模式，空閑模式只禁止cpu的時鐘，但是外設時鐘繼續運行，在掉電模式pll停止運行，掉電模式通過reset可復位，空閑模式通過reset或外部中斷可復位。lpc2214可以外接各類接口芯片，它一共有四個外接設備地址空間，每個空間有16M，可以按8，16，32位模式訪問。lpc2214有一個存儲器加速模塊，可以設定是否預取，可以設定不預取，連續指令預取，所有指令數據都預取，開機默認是不預取。其實第三個情況就類似x86中的二級cache，因為目前的家用x86處理器cache設計都是兩極結構，第一級是哈佛結構，第二級就是指令數據共享一個cache。其實即使在不預取的情況下因為lpc2214是三級流水線結構，也會預取兩條指令，當前指令地址為pc+2，這只是層次和說法上的問題。最后就是處理器的地址空間布局，lpc2214不存在io空間，它是內存空間統一編址，0地址開始是rom，256k，1G以上是ram，16k，2G以上是外部地址空間，64M，2.5G以上是vpb和ahb地址空間；其中rom空間的頂端是boot block塊，8k，這8k還映射到2G的頂端。最低64字節是中斷向量表，可以映射到boot block，內部rom，內部ram，外部空間，具體映射可以設定memmap寄存器。