ARM開(kāi)發(fā)板學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)

作者：時(shí)間：2016-12-02 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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7. ARM指令與Thumb指令的區(qū)別

答：在ARM體系結(jié)構(gòu)中，ARM指令集中的指令是32位的指令，其執(zhí)行效率很高。

對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線為16位的應(yīng)用系統(tǒng)，ARM體系提供了Thumb指令集。Thumb

指令集是對(duì)ARM指令集的一個(gè)子集重新編碼得到的，指令長(zhǎng)度為16位。通常在

處理器執(zhí)行ARM程序時(shí)，稱(chēng)處理器處于ARM狀態(tài)；當(dāng)處理器執(zhí)行Thumb程序時(shí)，

稱(chēng)處理器處于Thumb狀態(tài)。Thumb指令集并沒(méi)有改變ARM體系地層的程序設(shè)計(jì)模

型，只是在該模型上加上了一些限制條件。Thumb指令集中的數(shù)據(jù)處理指令的操

作數(shù)仍然為32位，指令尋址地址也是32位的。

8. 什么是ATPCS

答：為了使單獨(dú)編譯的C語(yǔ)言程序和匯編程序之間能夠相互調(diào)用，必須為子程序

之間的調(diào)用規(guī)定一定的規(guī)則。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序調(diào)用的

基本規(guī)則。這些規(guī)則包括寄存器使用規(guī)則，數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)則，參數(shù)的傳遞規(guī)則

等。

9. ARM程序和Thumb程序混合使用的場(chǎng)合

答：通常，Thumb程序比ARM程序更加緊湊，而且對(duì)于內(nèi)存為8位或16位的系

統(tǒng)，使用Thumb程序效率更高。但是，在下面一些場(chǎng)合下，程序必須運(yùn)行在ARM

狀態(tài)，這時(shí)就需要混合使用ARM和Thumb程序。

強(qiáng)調(diào)速度的場(chǎng)合，應(yīng)該使用ARM程序；

有些功能只能由ARM程序完成。如：使用或者禁止異常中斷；

當(dāng)處理器進(jìn)入異常中斷處理程序時(shí)，程序狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)，即在異常中

斷處理程序入口的一些指令是ARM指令，然后根據(jù)需要程序可以切換到Thumb

狀態(tài)，在異常中斷程序返回前，程序再切換到ARM狀態(tài)。

ARM處理器總是從ARM狀態(tài)開(kāi)始執(zhí)行。因而，如果要在調(diào)試器中運(yùn)行Thumb

程序，必須為該Thumb程序添加一個(gè)ARM程序頭，然后再切換到Thumb狀態(tài)，執(zhí)

行Thumb程序。

10. ARM處理器運(yùn)行模式

答：ARM微處理器支持7種運(yùn)行模式，分別為：

用戶(hù)模式（usr）：ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)；

快速中斷模式（fiq）：用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道管理；

外部中斷模式（irq）：用于通用的中斷處理；

管理模式（svc）：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式；

數(shù)據(jù)訪問(wèn)終止模式（abt）：當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式，用于虛

擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)；

系統(tǒng)模式（sys）：運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)；

未定義指令中止模式（und）：當(dāng)未定義指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)入該模式，可用于支

持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。

11. ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類(lèi)型

答：ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常和具體含義如下（圈里面的數(shù)字表示優(yōu)先級(jí)）：

復(fù)位①：當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常

處執(zhí)行（異常向量：0x0000,0000）；

未定義指令⑥：當(dāng)ARM處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時(shí)，產(chǎn)生為定

義異常?？墒褂迷摦惓C(jī)制進(jìn)行軟件仿真（異常向量：0x0000,0004）；

軟件中斷⑥：有執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生，可用于用戶(hù)模式下程序調(diào)用特權(quán)操作指

令?？墒褂迷摦惓C(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用（異常向量：0x0000,0008）；

指令預(yù)取中止⑤：若處理器的預(yù)取指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng)前

指令訪問(wèn)，存儲(chǔ)器會(huì)向處理器發(fā)出中止信號(hào)，當(dāng)預(yù)取指令被執(zhí)行時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生指

令預(yù)取中止異常（異常向量：0x0000,000C）；

數(shù)據(jù)中止②：若處理器數(shù)據(jù)訪問(wèn)的指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng)前

指令訪問(wèn)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止異常（異常向量：0x0000,0010）；

IRQ④（外部中斷請(qǐng)求）：當(dāng)處理器的外部中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的

I位為0時(shí)，產(chǎn)生IRQ異常。系統(tǒng)的外設(shè)可以該異常請(qǐng)求中斷服務(wù) （異常向量：

0x0000,0018）；

FIQ③（快速中斷請(qǐng)求）：當(dāng)處理器的快速中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的

F位為0時(shí)，產(chǎn)生FIQ異常（異常向量：0x0000,001C）。

說(shuō)明：其中異常向量0x0000,0014為保留的異常向量。

12. ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式

答：ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式有如下兩種：

大端格式：字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中，字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)存放在高地址

中；

小端格式：與大端存儲(chǔ)格式相反，高地址存放數(shù)據(jù)的高字節(jié)，低地址存放數(shù)

據(jù)的低字節(jié)。

13. ARM寄存器總結(jié)：

ARM有16個(gè)32位的寄存器（r0到r15）。

r15充當(dāng)程序寄存器PC，r14（linkregister）存儲(chǔ)子程序的返回地址，r13

存儲(chǔ)的是堆棧地址。

ARM有一個(gè)當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器：CPSR。

一些寄存器（r13，r14）在異常發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生新的instances，比如IRQ處

理器模式，這時(shí)處理器使用r13_irq和r14_irq

ARM的子程序調(diào)用是很快的，因?yàn)樽映绦虻姆祷氐刂凡恍枰娣旁诙褩Ｖ小?div>

14. 存儲(chǔ)器重新映射的原因：

使Flash存儲(chǔ)器中的FIQ處理程序不必考慮因?yàn)橹匦掠成渌鶎?dǎo)致的存儲(chǔ)器邊

界問(wèn)題；

用來(lái)處理代碼空間中段邊界仲裁的SRAM和BootBlock向量的使用大大減

少；

為超過(guò)單字轉(zhuǎn)移指令范圍的跳轉(zhuǎn)提供空間來(lái)保存常量。

15. 存儲(chǔ)異常向量表中程序跳轉(zhuǎn)使用LDR指令，而不使用B指令的原因：

LDR指令可以全地址范圍跳轉(zhuǎn)，而B(niǎo)指令只能在前后32MB范圍內(nèi)跳轉(zhuǎn)；

芯片具有Remap功能。當(dāng)向量表位于內(nèi)部RAM或外部存儲(chǔ)器中，用B指令不

能跳轉(zhuǎn)到正確的位置。

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