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ARM架构与接口技术.pdf

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简介:
《ARM架构与接口技术》一书深入探讨了ARM处理器的工作原理及其接口设计技巧,适合嵌入式系统开发者及计算机科学爱好者阅读。 《ARM体系结构与接口技术》一书主要涵盖了嵌入式领域中ARM处理器的基本知识、系统构建以及实际应用,特别关注了Cortex-A9处理器的架构和技术。ARM处理器全称Advanced RISC Machines(简称ARM),是由英国Acorn公司设计的一种高效且低功耗的RISC微处理器。它的32位设计配以16位指令集,既能提供高效的处理能力,又能有效降低代码大小,保持了性能优势。 本书的特点包括重视基础知识的教学、确保读者能够扎实掌握;注重全面讲解、不仅涵盖理论还涉及嵌入式系统的软硬件开发环境;强调实践操作并通过丰富的实验内容加深理解;并且紧密联系实际应用使学习内容紧跟行业需求。 书中内容分为14章,每一章都有相应的实验来配合理论学习。第1章介绍了嵌入式ARM技术概述为后续内容打下基础。第2、3章分别探讨了ARM微处理器的指令系统和汇编语言编程通过ADD实验和伪指令实验让读者熟悉基本操作。第4章讲述了ARM开发环境的搭建如eclipse for ARM工具的配置。 接下来的章节,例如GPIO编程、中断处理、串行通讯、PWM定时器、看门狗定时器、RTC实时时钟、AD转换器以及I2C和SPI接口通过一系列实验让读者亲手操作实现对各种接口和功能的控制。例如GPIO控制实验教会如何使用GPIO端口,而串口通信实验则涉及设备间的串行数据传输。 《ARM体系结构与接口技术》是一本系统性且实践性强的教程适合从初学者到专业人士的不同层次阅读旨在帮助他们深入理解ARM处理器的工作原理提升在嵌入式领域的技能水平。

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    《ARM架构与接口技术》一书深入探讨了ARM处理器的工作原理及其接口设计技巧,适合嵌入式系统开发者及计算机科学爱好者阅读。 《ARM体系结构与接口技术》一书主要涵盖了嵌入式领域中ARM处理器的基本知识、系统构建以及实际应用,特别关注了Cortex-A9处理器的架构和技术。ARM处理器全称Advanced RISC Machines(简称ARM),是由英国Acorn公司设计的一种高效且低功耗的RISC微处理器。它的32位设计配以16位指令集,既能提供高效的处理能力,又能有效降低代码大小,保持了性能优势。 本书的特点包括重视基础知识的教学、确保读者能够扎实掌握;注重全面讲解、不仅涵盖理论还涉及嵌入式系统的软硬件开发环境;强调实践操作并通过丰富的实验内容加深理解;并且紧密联系实际应用使学习内容紧跟行业需求。 书中内容分为14章,每一章都有相应的实验来配合理论学习。第1章介绍了嵌入式ARM技术概述为后续内容打下基础。第2、3章分别探讨了ARM微处理器的指令系统和汇编语言编程通过ADD实验和伪指令实验让读者熟悉基本操作。第4章讲述了ARM开发环境的搭建如eclipse for ARM工具的配置。 接下来的章节,例如GPIO编程、中断处理、串行通讯、PWM定时器、看门狗定时器、RTC实时时钟、AD转换器以及I2C和SPI接口通过一系列实验让读者亲手操作实现对各种接口和功能的控制。例如GPIO控制实验教会如何使用GPIO端口,而串口通信实验则涉及设备间的串行数据传输。 《ARM体系结构与接口技术》是一本系统性且实践性强的教程适合从初学者到专业人士的不同层次阅读旨在帮助他们深入理解ARM处理器的工作原理提升在嵌入式领域的技能水平。
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    本章节深入探讨了ARM处理器中的异常和中断机制,涵盖了中断向量表、异常类型及处理流程等内容,旨在帮助读者掌握高效编程技巧。 本段落由华清远见嵌入式学院撰写。几乎每种处理器都支持特定的异常处理机制,其中中断是异常的一种形式。了解处理器的异常处理相关知识对学习一种新的处理器至关重要。 本章的主要内容包括:ARM异常中断处理概述;ARM体系中的异常种类;ARM异常优先级;ARM处理器模式和异常类型;ARM异常响应及程序返回流程;在ARM应用系统中安装异常中断处理程序的方法;SWI(软件中断)的异常中断处理程序设计方法;FIQ(快速中断请求)和IRQ(标准中断请求)的异常中断处理程序设计技巧以及基于S3C2410X ARM9芯片的具体实现。 首先,理解基本概念是探讨ARM异常及编程的基础。当处理器在执行任务时遇到紧急事件需要立即响应的情况下,会暂时停止当前进程转而处理这些情况,这就是所谓的“中断”。生活中常见的例子包括电话铃声、门铃或闹钟响起等打断了我们的正常活动的情况。 ARM架构支持特定的异常机制,并且其中包含七种类型的异常:复位(Reset)、数据访问中止(Data Abort)、快速中断请求(FIQ)、外部中断请求(IRQ)、预取中止(Prefetch Abort)、软件中断指令执行(SWI)和未定义指令执行。这些异常按优先级排序,当多个同时发生时,处理器会根据其设定的优先级来决定处理顺序。 在遇到异常时,ARM处理器将进入相应的模式,并把程序计数器指向向量表中的特定地址以开始异常响应过程。向量表中存储着跳转指令,这些指令指明了用于应对不同类型的异常的具体子程序的位置。通常情况下,该表位于内存的低地址处(例如0x***),但某些处理器可能允许将它设置在高地址位置。 当发生异常时,ARM会进入不同的模式进行处理:比如复位异常会导致特权模式;而数据访问中止或预取中止则导致特定的数据访问中断模式。每种类型的异常都有其独特的执行权限和上下文环境以确保系统的安全性和正确性。 在响应一个异常的过程中,处理器需要完成识别该异常、保存当前状态信息、运行相应的处理程序以及最终恢复到被中断的程序点继续执行等步骤。这通常包括存储CPU的状态信息,在进入适当的模式后跳转至特定子程序,并且在处理完毕之后返回原处并继续原先的操作。 对于应用系统的开发者而言,安装有效的异常和中断处理程序通常是必要的工作之一,这需要操作系统或固件的支持来完成。使用SWI指令可以设计实现系统调用的特殊功能处理程序,在ARM架构中被广泛采用。 快速中断请求(FIQ)与标准中断请求(IRQ)是两种重要的中断类型:前者具有更高的优先级,通常用于紧急外部事件;后者则适用于一般性的外部情况。在编写针对这两种类型的异常处理代码时,应当注意响应时间、效率以及可能发生的嵌套情形等方面的问题。 S3C2410X ARM9芯片的广泛使用使得其异常中断程序设计成为本章的一个关键部分。这需要了解该处理器的特定特性,并根据硬件事件的需求来编写相应的处理代码。对于任何从事嵌入式系统开发的人来说,掌握ARM中的异常和中断机制是非常重要的技能之一。除了对概念的理解之外,还需要能够实现可以运行在实际设备上的有效程序设计方法。通过学习本章的内容,开发者将能更好地理解ARM处理器的异常管理方式,并且编写出更高效稳定的软件应用程序。
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