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news 2025/9/18 3:21:26

麻涌镇网站建设,厦门工商网站查询企业信息,制作头像,视频外链在线生成目录一、ARM体系架构 1、ARM公司概述 ARM的含义 ARM公司 2.ARM产品系列 3.指令、指令集指令指令集 ARM指令集 ARM指令集 Thumb指令集 （属于ARM指令集） 4.编译原理 5.ARM数据类型字节序大端对齐小端对齐 …

一、ARM体系架构

1、ARM公司概述

ARM的含义

ARM公司

2.ARM产品系列

3.指令、指令集

指令

指令集

ARM指令集

Thumb指令集（属于ARM指令集）

4.编译原理

5.ARM数据类型

字节序

大端对齐

小端对齐

6.ARM工作模式

1.ARM工作模式分类

7.寄存器

1.专用寄存器

2.CPSR寄存器

二、ARM异常处理

1.异常

概念

异常处理机制

2.ARM异常源

概念

ARM异常源（触发中断的方式）

3.ARM异常模式

4.ARM异常响应

5.异常向量表

6.异常返回

7.异常优先级

一、ARM体系架构

1、ARM公司概述

ARM的含义

ARM（Advanced RISC Machines）有三种含义：一个公司的名称、一类处理器的通称、一种技术

ARM公司

> 成立于1990年11月，前身为Acorn计算机公司

> 主要设计ARM系列RISC处理器内核

> 授权ARM内核给生产和销售半导体的合作伙伴，ARM公司并不生产芯片

> 提供基于ARM架构的开发设计技术软件工具、评估板、调试工具、应用软件、总线架构、外围设备单元等

2.ARM产品系列

早先经典处理器

包括ARM7、ARM9、ARM11家族

Cortex-A系列

针对开放式操作系统的高性能处理器应用于智能手机、数字电视、智能本等高端运用

Cortex-R系列

针对实时系统、满足实时性的控制需求应于汽车制动系统、动力系统等

Cortex-M系列

为单片机驱动的系统提供了低成本优化方案应用于传统的微控制器市场、智能传感器、汽车周边等

RISC精简指令集，代表：ARM

CISC:复杂指令集，典型代表：Intel

SOC(System on Chip) 即片上系统，将一个系统中所需要的全部部件集成在一个芯片中在体积、功耗、价格上有很大优势。例如：单片机

3.指令、指令集

指令

能够指示处理器执行某种运算的命令称为指令（如加、减、乘 ...）

指令在内存中以机器码（二进制）的方式存在

每一条指令都对应一条汇编

程序是指令的有序集合

指令集

处理器能识别的指令的集合称为指令集

不同架构的处理器指令集不同

指令集是处理器对开发者提供的接口

ARM指令集

大多数ARM处理器都支持两种指令集：

ARM指令集（属于RISC精简指令集）

所有指令（机器码）都占用32bit存储空间

代码灵活度高、简化了解码复杂度

执行ARM指令集时PC值每次自增4

Thumb指令集（ARM指令集子集）

所有指令（机器码）都占用16bit存储空间

代码密度高、节省存储空间

执行Thumb指令集时PC值每次自增2

4.编译原理

单片机常用的烧录二进制格式hex文件

机器码（二进制0 1）是处理器能直接识别的语言，不同的机器码代表不同的运算指令，处理器能够识别哪些机器码是由处理器的硬件设计所决定的，不同的处理器机器码不同，所以机器码不可移植

汇编语言是机器码的符号化，即汇编就是用一个符号来代替一条机器码，所以不同的处理器汇编也不一样，即汇编语言也不可移植

-S: 编译，生成汇编代码，生成的文件为test.S

gcc -S test.s
-c: 汇编：生成机器码，生成的文件未test.o

gcc -c test.c

C语言在编译时我们可以使用不同的编译器(gcc)==>(翻译官)将C源码编译成不同架构处理器的汇编，所以C语言可以移植

5.ARM数据类型

ARM采用32位架构，基本数据类型有以下三种

Byte 8bits 字节

Halfword 16bits 半字

Word 32bits 全字

DoubleWord 64bits 两字

数据存储

Word型数据在内存的起始地址必须是4的整数倍

Halfword型数据在内存的起始地址必须是2的整数倍

注：即数据本身是多少位在内存存储时就应该多少位对齐字节对齐原则

字节序

大端对齐

低地址存放高位，高地址存放低位

a = 0x12345678;

小端对齐

低地址存放低位，高地址存放高位

a = 0x12345678; 注：ARM一般使用小端对齐

6.ARM工作模式

不同模式拥有不同权限

不同模式执行不同代码

不同模式完成不同的功能

1.ARM工作模式分类

按照权限

User为非特权模式（权限较低），其余模式均为特权模式（权限较高）

按照状态

FIQ、IRQ、SVC、Abort、Undef属于异常模式，即当处理器遇到异常后会进入对应的模式

7.寄存器

概念 寄存器是处理器内部的存储器，没有地址

作用一般用于暂时存放参与运算的数据和运算结果

分类包括通用寄存器（R0-R12）、专用寄存器（R13-R15）、控制寄存器

注：在某个特定模式下只能使用当前模式下的寄存器，一个模式下特有的寄存器其他模式下不可使用

1.专用寄存器

R15(PC,Program Counter)

程序计数器，用于存储当前取址指令的地址

R14(LR,Link Register)

链接寄存器，一般有以下两种用途：

> 执行跳转指令(BL/BLX)时，LR会自动保存跳转指令下一条指令的地址

程序需要返回时将LR的值复制到PC即可实现

> 产生异常时，对应异常模式下的LR会自动保存被异常打断的指令的下

一条指令的地址，异常处理结束后将LR的值复制到PC可实现程序返回

R13(SP,Stack Pointer)

栈指针，用于存储当前模式下的栈顶地址

2.CPSR寄存器

CPSR(Current Program Status Register)，当前程序状态寄存器

CPSR寄存器分为四个域，[31:24]为条件域用F表示、[23:16]为状态域用S表示、[15:8]为预留域用X表示、[8:0]为控制域用C表示。

模式位：切换ARM工作模式；状态位：一般为ARM状态

Bit[4:0] [10000]User [10001]FIQ [10010]IRQ [10011]SVC [10111]Abort [11011]Undef [11111]System [10110]Monitor
Bit[5] [0]ARM状态 [1]Thumb状态
Bit[6] [0]开启FIQ [1]禁止FIQ
Bit[7] [0]开启IRQ [1]禁止IRQ

Bit[28] V 溢出标志

> 当运算器中进行加法运算且产生符号位进位时该位自动置1，否则为0

> 当运算器中进行减法运算且产生符号位借位时该位自动置0，否则为1

Bit[29] C 进位或借位扩展

> 当运算器中进行加法运算且产生进位时该位自动置1，否则为0

> 当运算器中进行减法运算且产生借位时该位自动置0，否则为1

Bit[30] Z 零

当运算器中产生了0的结果该位自动置1，否则为0

Bit[31] N 负数

当运算器中产生了负数的结果该位自动置1，否则为0