【ARMv7-M】| 01——阅读笔记 | 简介|应用程序级编程和内存模型

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【ARMv7-M】| 01——阅读笔记 | 简介|应用程序级编程和内存模型

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失败了也挺可爱，成功了就超帅。

前言

本文为ARMv7-M参考手册的阅读笔记

1、简介

ARMv7架构根据不同应用场景和性能 分为三个分支 -A -R -M

ARMv7-A：用于高性能应用型SOC 支持ARM和Thumb指令集 内存管理单元使用 MMU 支持虚拟内存

ARMv7-R：用于实时性要求很高的SOC 支持ARM和Thumb指令集 内存管理单元使用 MPU支持内存保护

ARMv7-M：用于低成本低功耗性能够用的MCU 只支持Thumb指令集(Thumb-2) 如扩展浮点运算单元的MCU 会在此基础上加入浮点指令

ARMv7-M架构支持两种扩展功能：DSP和FP浮点指令
DSP扩展：包含 饱和指令及SIMD指令(单指令多数据)
FP扩展：可选单精度和双精度
基于Cortex-M4带FPU的MCU 支持DSP和FP单精度

2、应用程序级编程模型

2.1 编程模式和访问等级

两种：处理模式和线程模式

程序正常运行在线程模式 执行异常中断时会处于处理模式

程序运行又分为两种访问权限：特权访问和非特权访问

特权:所有资源都可以控制 非特权：有限制

线程模式可以通过程序控制处于特权/非特权运行 处理模式总是特权模式

2.2 数据类型和运算操作

该架构中 支持 字节、半字、字类型的数据。

当加载字节、半字大小的指令时可以通过加载指令指定零/符号扩展

可以对64位整数数据直接操作 一般情况通过两个指令合并它们。

指令集提供了对寄存器中值的一些操作指令：按位逻辑与或非、移位、加减乘 和我们编程语言中支持的运算操作符类似 只不过使用方式不同

使用方式如下：使用内置函数/ARM指令(ARM汇编)

LSL逻辑左移: 将一个寄存器中的值进行逻辑左移

eg:LSL R1, R2, #3  将R2寄存器中的值逻辑左移3位 写入R1中

LSR逻辑右移：将一个寄存器中的值进行逻辑右移

eg:LSR R1, R2, #3  将R2寄存器中的值逻辑右移3位 写入R1中

ASR算术右移：将一个寄存器中的值进行算术右移

eg:ASR R1, R2, #3  将R2寄存器中的值算术右移3位 写入R1中

ROR循环右移：指令把所有位都向右移，最低位复制到进位标志位和最高位

eg:ROR R1, R2, #3  将R2寄存器中的值循环右移3位 写入R1中

RRX循环右移：对寄存器中的内容进行带扩展的循环右移的操作。是一种协处理器指令。按操作数所指定的位数向右循环移位，左端用进位标志位C来填充。其中，操作数可以是寄存器，也可以是立即数（0～31）。例如，MOV R0，R1，RRX#2；将R1中的内容进行带扩展的循环右移两位后传送到R0中。

2.3 寄存器和执行状态

一共有16个32位寄存器 其中13个通用寄存器(R0-R12) 和 3个特殊功能寄存器(SP/LR/PC)

SP:R13 堆栈指针 指向栈顶

LR:R14 链接寄存器 存储程序返回地址

PC:R15 程序计数器 程序执行向地址

程序执行状态寄存器 APSR 32位

1.2.4 异常和中断

中断是异常的一种 可以由异常/中断行为触发 也可通过软件触发

系统异常如 SVC/PendSV systick等

它们的控制都用 中断控制状态寄存器 ICSR决定 后面章节详解

1.2.5 浮点单元寄存器

只有支持该扩展的MCU才有 Cortexm4带FPU的会有

32个单精度寄存器 S0-S31 两两一组 16个双精度寄存器 D0-D15

更多关于浮点扩展先不看了

3、内存模型

3.1 地址空间

后面章节详解

3.2 对齐

支持非对齐访问
非对齐指令

3.3 大小端

支持大端和小端 默认小端
通过SCB系统控制寄存器 可以修改

加载寄存器数据/存储数据到寄存器的指令

对通用寄存器翻转字节的指令

3.4 同步和信号量

在多线程运行下 信号量同步操作时我们常见的 线程间通信的方式
排他访问 指令具有原子操作 很好的满足了信号量的实现

待