嵌入式学习硬件(一)ARM体系架构
目录
1.SOC
2.内核架构的分类
3.冯诺依曼架构和哈佛架构
4.kernel
5.指令集
6.ARM处理器产品分类
7.编译的四个步骤编辑
8.RAM和ROM编辑
9.ARM处理器工作模式
10.异常处理
11.CPSR程序状态寄存器
1.SOC
system on chip 片上系统，可以运行操作系统的一种高端的功能强大的芯片。
ps 图中arm指的是arm的kernel
2.内核架构的分类
(1)ARM公司的ARM架构(收费) 该公司不生产芯片，只设计芯片，卖给别人授权
(2)x86架构(收费) 主机电脑
(3)MIPS
(4)RISC V
3.冯诺依曼架构和哈佛架构
(1)冯诺依曼架构中将数据与指令存放在同一存储器中
(2)哈佛架构是将数据与指令存放在不同的存储器中。ARM采用的是哈佛架构
4.kernel
ALU：arithmetic logic unit算数逻辑单元。作用 算数。
R0-R15 通用寄存器 装那些计算需要用的数。
R13(SP) 栈指针寄存器 操作栈需要一个指针，该指针也存放在此寄存器中。
R14(LR) 链接寄存器 函数跳转时将将来要回来的地址装到LR中。
R15(PC) 程序计数器，指向当前执行的指令的下一个指令地址。
cache 高速缓存
i cache (instructinon cache) 指令cache
d cache (data cache) 数据cache
MMU：memory management unit 内存管理单元，把虚拟内存映射为RAM中的物理内存。从物理内存写回到虚拟内存时，还要把物理内存映射为虚拟内存。
CPSR current program status register 当前程序状态寄存器，存放当前的程序状态
SPSR saved program status register 是CPSR的备份，方便程序返回之前CPSR的状态
5.指令集CISC RISC
CISC:complex instruction set computer复杂指令集计算机；性能强大、功能丰富但成本高、不利于便携使用，如x86
RISC:reduced instruction set computer精简指令集计算机；体积小，成本低，如ARM
AHB：先进高速总线，连接高速设备，RAM，网口，USB
APB: 先进外设总线，连接低速设备，UART，GPIO，TIMER
ps Kernel与外设连线称为总线：
若只有一根称为单总线结构；
若有两根及以上称为多总线结构；
6.ARM处理器产品分类
ARM Cortex A(application)(应用于消费类电子产品)
R(realtime embeded)(应用于实时性方向，如军事，通信)
M(MCU&FPGA)(应用于微控制器MAU方向，如STM32)
7.编译的四个步骤
(1)预处理 文件包含，条件包含，宏定义那些操作
(2)编译 把c语言代码转换为助记符的写法
(3)汇编 助记符换为二进制机器指令
(4)链接 多个.c .o文件，确定彼此之间函数调用关系
8.RAM和ROM
nor flash 可被寻址 nand flash 不可寻址
9.ARM处理器工作模式
ARM有7个基本工作模式：
User：非特权模式，大部分任务执行在这种模式
FIQ：当一个高优先级（fast)中断产生时将会进入这种模式
IRQ：当一个低优先级（normal)中断产生时将会进入这种模式
Supervisor:当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
Abort：当存取异常时将会进入这种模式
Undef：当执行未定义指令时会进入这种模式
System：使用和User模式相同寄存器集的特权模式
10.异常处理
注意：
中断的本质也是一种异常；
异常向量表：用于存储不同类型异常发生时，处理器跳转到特定的异常处理程序的地址；————用于存储不同类型异常发生时处理器跳转地址的特定内存区域，就是由操作系统初始化并设置基址寄存器指向的异常向量表（EVT）。这个表的每个条目都存储着对应异常处理程序的起始地址。
在同一种中断中，同一模式下的中断不能被再次被直接打断
FIQ中断
IRQ中断
（保留）
Data Abort（数据存储异常）————对RAM的访问发生错误
Prefetch Abort（预取失败异常）————指令预取阶段内存访问失败触发
Software Interrupt（软中断异常）————软件中断（任务切换），多任务的并发靠底层的软中断实现
Undefined Instruction（未定义指令异常）
Reset（复位异常）
11.CPSR程序状态寄存器
1、N,V,C,Z位
注：汇编指令的s后缀，几乎所有的汇编指令都可以在指令后面加上s后缀，s后缀的含义是在指令执行过程中会更新cpsr寄存器的N,V,C,Z位N：在结果是有符号的二进制补码情况下，如果结果为负数，则N=1；如果结果为非负数，则N=0
Z：如果结果为0，则Z=1;如果结果为非零，否则Z=0
C：是针对无符号数最高有效位向更高位进位时C=1；减法中运算结果的最高有效位从更高位借位时C=0
V：该位是针对有符号数的操作，会在下面两种情形变为1，两个最高有效位均为0的数相加，得到的结果最高有效位为1；两个最高有效位均为1的数相加，得到的结果最高有效位为0；除了这两种情况以外V位为0