《ARM Cortex-M3权威指南》笔记资料下载

第1章 介绍 一、ARM Cortex‐M3处理器初探 CM3处理器内核是单片机的中央处理单元（CPU）。完整的基于CM3的MCU还需要很多其它组件。在芯片制造商得到CM3处理器内核的使用授权后，它们就可以把CM3内核用在自己的硅片设计中，添加存储器，外设，I/O以及其它功能块。不同厂家设计出的单片机会有不同的配置，包括存储器容量、类型、外设等都各具特色。本书主讲处理器内核本身。如果想要了解某个具体型号的处理器，还需查阅相关厂家提供的文档。 二、ARM的各种架构版本 从ARMv7开始，内核架构首次从单一款式变成3种款式： 款式A：设计用于高性能的“开放应用平台”——越来越接近电脑了 款式R：用于高端的嵌入式系统，尤其是那些带有实时要求的——又要快又要实时。 款式M：用于深度嵌入的，单片机风格的系统中。 让我们再进距离地考察这3种款式： 款式A（ARMv7‐A）：需要运行复杂应用程序的“应用处理器”。支持大型嵌入式操作系统（不一定实时——译注），比如Symbian（诺基亚智能手机用），Linux，以及微软的Windows CE和智能手机操作系统Windows Mobile。这些应用需要劲爆的处理性能，并且需要硬件MMU实现的完整而强大的虚拟内存机制，还基本上会配有Java支持，有时还要求一个安全程序执行环境（用于电子商务——译注）。典型的产品包括高端手机和手持仪器，电子钱包以及金融事务处理机。 款式R（ARMv7‐R）：硬实时且高性能的处理器。标的是高端实时市场。那些高级的玩意，像高档轿车的组件，大型发电机控制器，机器手臂控制器等，它们使用的处理器不但要很好很强大，还要极其可靠，对事件的反应也要极其敏捷。 款式M（ARMv7‐M）：认准了旧世代单片机的应用而量身定制。在这些应用中，尤其是对于实时控制系统，低成本、低功耗、极速中断反应以及高处理效率，都是至关重要的。Cortex系列是v7架构的第一次亮相，其中Cortex‐M3就是按款式M设计的。 三、指令集的开发 由于历史原因（从ARM7TDMI开始），ARM处理器一直支持两种形式上相对独立的指令集，它们分别是： 32位的ARM指令集。对应处理器状态：ARM状态 16位的Thumb指令集。对应处理器状态：Thumb状态 可见，这两种指令集也对应了两种处理器执行状态。在程序的执行过程中，处理器可以动态地在两种执行状态之中切换。实际上， Thumb指令集在功能上是ARM指令集的一个子集，但它能带来更高的代码密度，给目标代码减肥。 Thumb‐2是2003年盛夏的果实，它是Thumb的超集，它同时支持16位和32位指令。 四、Thumb-2指令集体系体系结构（ISA） 五、Cortex‐M3的舞台 略。 六、本书组织 略。 七、深入研究用的读物 《The Cortex‐M3 Technical Reference Manual》，深入了处理器的内心，编程模型，存储器映射，还包括了指令时序。 《The ARMv7‐M Architecture Application Level Reference Manual》第2版，对指令集和存储器模型都提供了最不嫌繁的说明。 其它半导体厂家提供的，基于CM3单片机的数据手册。 如想了解更多总线协议的细节，可以去看《AMBA Specification 2.0》（第4版），它讲了更多AMBA接口的内幕。 对于C程序员，可以从《ARM Application Note 179: Cortex‐M3 Embedded Software Development》（第7版）中得到一些编程技巧和提示。 第2章 Cortex-M3概览 一、简介 CM3 是一个 32 位处理器内核。内部的数据路径是 32 位的，寄存器是 32 位的，存储器接口也是32 位的。 CM3 采用哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线。但指令总线和数据总线共享同一个存储器空间（一个统一的存储器系统）。换句话说，不是因为有两条总线，可寻址空间就变成8GB了。 CM3 提供一个可选的 MPU，而且在需要情况下也可以使用外部的cache。 CM3 支持大端模式和小端模式。 CM3内部还附赠了好多调试组件，用于在硬件水平上支持调试��作，如指令断点，数据观察点。另外，为支持更高级的调试，还有其它可选组件，包括指令跟踪和多种类型的调试接口。 二、寄存器组 CM3 处理器拥有 R0‐R15 的寄存器组。其中 R13 作为堆栈指针 SP。SP 有两个，但在同一时刻只能有一个可以看到，这也就是所谓的“banked”寄存器。 R0-R12：通用寄存器 R0‐R12 都是 32 位通用寄存器，用于数据操作。但是注意：绝大多数 16 位 Thumb 指令只能访问 R0‐R7，而 32 位 Thumb‐2 指令可以访问所有寄存器。 Banked R13：两个堆栈指针 Cortex‐M3 拥有两个堆栈指针，然而它们是 banked，因此任一时刻只能使用其中的一个。 主堆栈指针（MSP）：复位后缺省使用的堆栈指针，用于操作系统内核以及异常处理例程（包括中断服务例程） 进程堆栈指针（PSP）：由用户的应用程序代码使用。