匯編是對寄存器操作的,不知道一些和主控制器相關的寄存器的作用,根本無法理解某些指令,所以先自己學習相關寄存器和工作模式。
下面是《ARM 嵌入式體系結構與接口技術(Cortex-A8 版) 》的學習筆記
ARM處理器相關寄存器:
ARM Cortex-A8 處理器有 40 個 32 位長的寄存器
(1)32 個通用寄存器。?
(2)7 個狀態(tài)寄存器:1 個 CPSR(Current Program Status Register,當前程序狀態(tài)寄存器),6個 SPSR(Saved Program Status Register,備份程序狀態(tài)寄存器)。?
(3)1 個 PC(Program Counter,程序計數(shù)器)。
1.處理器模式和切換方法
這圖是我在arm相關的芯片手冊上找到的,在這里可以看到arm處理器有八種模式,system和user兩種模式還用了相同的寄存器組。每種模式都有自己的專用的寄存器,但是有些寄存器是通用的,所以有些寄存器的名字相同但是實際上他們對應的可能在物理上不一定是一個位置,比如不同模式下的R6對應的實際位置是不同的。(學習匯編的時候遇到了相似的過程,后面會提到,這里先標記?。擞脩裟J酵獾钠渌叻N模式成為特權模式(Privileged Modes).在特權模式下程序可以訪問所有的資源,也可以在任意的進行處理器模式的切換,大多數(shù)情況下程序都是運行在用戶模式下的,在用戶模式下應用程序不能訪問受操作系統(tǒng)保護的一些資源也不能進行處理器模式的切換,需要切換的時候要么由應用程序產生異常處理,異常處理過程中進行處理器模式的切換。
根據(jù)學習過程發(fā)現(xiàn)用到的irq模式比其他模式多。
Cortex -A8存儲系統(tǒng) ARM 存儲系統(tǒng)有非常靈活的體系結構,可以適應不同嵌入式應用系統(tǒng)的需要。ARM 存儲器系統(tǒng)可以使用簡單的平板式地址映射機制(就像一些簡單的單片機一樣,地址空間的分配方式是固定的,系統(tǒng)中各部分都使用物理地址),也可以使用其他技術提供功能更為強大的存儲系統(tǒng)。例如:?
(1)系統(tǒng)可能提供多種類型的存儲器件,如 Flash、ROM、SRAM 等;?
(2)Cache 技術;?
(3)寫緩存技術(Write Buffer);?
(4)虛擬內存和 I/O 地址映射技術。?
大多數(shù)的系統(tǒng)通過下面的方法之一可實現(xiàn)對復雜存儲系統(tǒng)的管理:
(1)使用 Cache,縮小處理器和存儲系統(tǒng)速度差別,從而提高系統(tǒng)的整體性能。?
(2)使用內存映射技術實現(xiàn)虛擬空間到物理空間的映射。這種映射機制對嵌入式系統(tǒng)非常重要。
通常嵌入式系統(tǒng)程序存放在 ROM/Flash 中,這樣系統(tǒng)斷電后程序能夠得到保存。但是,ROM/Flash 與SDRAM 相比,速度慢很多,而且基于 ARM 的嵌入式系統(tǒng)中通常把異常中斷向量表放在 RAM 中。利用內存映射機制可以滿足這種需要。在系統(tǒng)加電時,將 ROM/Flash 映射為地址 0,這樣可以進行一些初始化處理。當這些初始化處理完成后將 SDRAM 映射為地址 0,并把系統(tǒng)程序加載到 SDRAM 中運行,這樣能很好地滿足嵌入式系統(tǒng)的需要。?
(3)引入存儲保護機制,增強系統(tǒng)的安全性。?
(4)引入一些機制保證將 I/O 操作映射成內存操作后,各種 I/O 操作能夠得到正確的結果。在簡
單存儲系統(tǒng)中,不存在這樣問題。而當系統(tǒng)引入了 Cache 和 Write Buffer 后,就需要一些特別的措施。?在 ARM 系統(tǒng)中,要實現(xiàn)對存儲系統(tǒng)的管理通常是使用協(xié)處理器 CP15,它通常也被稱為系統(tǒng)控制協(xié)處理器(System Control Coprocessor)。?ARM 的存儲器系統(tǒng)是由多級構成的,可以分為內核級、芯片級、板卡級、外設級。圖 2-4 所示為存儲器
的層次結構。每級都有特定的存儲介質,下面對比各級系統(tǒng)中特定存儲介質的存儲性能。?
特點:越網上空間越小,讀取寫入速度越快,價格越來越昂貴,CP15后面會介紹相應的匯編指令和寄存器。
協(xié)處理器
ARM 處理器支持?16 個協(xié)處理器(CP15)。
執(zhí)行過程:
每個協(xié)處理器忽略屬于 ARM 處理器和其他協(xié)處理器的指令。當一個協(xié)處理器硬件不能執(zhí)行屬于它的協(xié)處理器指令時,將產生一個未定義指令異常中斷,在該異常中斷處理程序中,可以通過軟件模擬該硬件操作。例如,如果系統(tǒng)不包含向量浮點運算器,則可以選擇浮點運算軟件模擬包來支持向量浮點運算。(硬件不支持的時候靠軟件模擬)
作用:
CP15,即通常所說的系統(tǒng)控制協(xié)處理器(System Control Coprocesssor),負責完成大部分的存儲系統(tǒng)管理。除了 CP15 外,在具體的存儲管理機制中可能還會用到其他的一些技術,如在 MMU 中除了 CP15 外,還使用了頁表技術等。?在一些沒有標準存儲管理的系統(tǒng)中,CP15 是不存在的。在這種情況下對 CP15 的操作指令將被視為未定義指令,指令的執(zhí)行結果不可預知。?CP15 包含 16 個 32 位寄存器,其編號為 0~15。實際上對于某些編號的寄存器可能對應多個物理寄存器,在指令中指定特定的標志位來區(qū)分這些物理寄存器。這種機制有些類似于 ARM 中的寄存器,當處于不同的處理器模式時,某些相同編號的寄存器對應于不同的物理寄存器。?CP15 中的寄存器可能是只讀的,也可能是只寫的,還有一些是可讀可寫的。在對協(xié)處理器寄存器進行操作時,需要注意以下幾個問題。(作用是完成存儲系統(tǒng)管理)
注意事項
(1)寄存器的訪問類型(只讀/只寫/可讀可寫)。?
(2)不同的訪問引發(fā)不同功能。?
(3)相同編號的寄存器是否對應不同的物理寄存器。?
(4)寄存器的具體作用。
具體見后面相關匯編指令。
程序狀態(tài)計數(shù)器: 這個比較重要,包含了很多重要信息,32位寄存器。包括SPSR和CPSR,前者是備份的,后者是當前的。
N:本位設置成當前指令運行結果的 bit[31]的值。當兩個由補碼表示的有符號整數(shù)運算時,N=1 表示運算的結果為負數(shù);N=0 表示結果為正數(shù)或零。Z:。Z=1 表示運算的結果為零,Z=0 表示運算的結果不為零。C:加法溢出時候產生進位為1,平時為0,減法相反,其他操作不影響,移位操作時候被設置成最后移出的位。V: 對于加減法指令V=1時候表示有符號溢出,非加減法不受影響。模式控制[4:0]IF-THEN標志位(這里不太懂,沒見到用過)這些位是bit 15 :10 26:25控制位:I表示IRQ中斷,F(xiàn)表示FIQ中斷,表示1表示禁止。,T=0表示Thumb狀態(tài),如果為1表示ARM狀態(tài)。其他的位:表示異步異常禁止,大小端控制,大于小于標志什么的,也沒有見到用過ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令的分類 根據(jù)作用分: 跳轉指令,數(shù)據(jù)處理指令,程序狀態(tài)寄存器傳輸指令,LOAD/STORE指令,協(xié)處理器指令和異常中斷產生指令。 尋址方式分: 數(shù)據(jù)處理指令尋找方式,內存訪問指令尋址方式 ARM處理器的尋址方式 在我看了如果匯編是英語的話,這些就是一些基本的語法,句型。實際會通過語句來體現(xiàn),在匯編里面就是指令。匯編語言無疑就是寄存器與寄存器之間的數(shù)值交換, 復制等運算,相互搗鼓,尋址方式是如何找到相應的操作的數(shù)或者正確的寄存器。 數(shù)據(jù)指令尋址方式 這些都是根據(jù)數(shù)據(jù)如何在寄存器取出有關的 立即數(shù)尋址 一個匯編指令最多32位,在立即數(shù)尋找方式中,由一個8bit的常數(shù)移動4bit偶數(shù)位,每個指令包含了一個8bit的常數(shù)位X和一個4bit的移位值Y, 立即數(shù)=X循環(huán)右移動(2*Y) 在立即數(shù)里面不是所有的書都是合法的,可以通過上述規(guī)則得到的就是合法否則不是合法的。例如0xFF合法,0x101不合法。 指令舉例: MOV R0,#0; ADD R3,R1,#1 寄存器尋址 寄存器的值可以直接被用于數(shù)據(jù)操作指令 例如: ADD R2,R1,R0 寄存器移位尋址 寄存器的值在進行運算之前可以先進行移位,預處理和移位發(fā)生在一個機器周期內,有效使用移位可以提高效率 ADD R2,R0,R1,LSR #5 內存訪問指令 字及無符號字節(jié)的Load/store指令尋找方式 格式LDR|STR {