第3章ARM体系结构4学时

ARM处理指令机器码格式

分支指令
Branch : Branch with Link :
31 28 27 25 24 23
B{<cond>} label BL{<cond>} subroutine_label
0
Cond
1 0 1 L
偏移量
Link bit
0 = Branch 1 = Branch with link
条件码区域
处理器核按偏移量左移两位，符号扩展，再把该值加到当前PC寄存器 内 跳转范围：± 32 Mbyte 如何执行长跳转 逻辑指令： 比较指令： 数据搬移： ADD AND CMP MOV ADC ORR CMN MVN SUB EOR TST SBC BIC TEQ RSB RSC
ARM汇编指令集
条件执行及标志位
ARM指令可以通过添加适当的条件码前缀来达到条件执行的目的。 这样可以提高代码密度，减少分支跳转指令数目，提高性能。 CMP r3,#0 CMP r3,#0 BEQ skip ADDNE r0,r1,r2 ADD r0,r1,r2 skip
默认情况下，数据处理指令不影响条件码标志位，但可以选择通过添 加“S”来影响标志位。 CMP不需要增加 “S”就可改变相应的标志位。
SUBS r3,r3,#0 BEQ skip
R1减1，并设置标志位 如果 Z标志清零则跳转

条件码
下表为所有可能的条件码：
注意:AL为默认状态，需要单独指出

一系列的指令都使用条件指令 if (a==0) func(1);
条件执行示例
r1,#0 r0,#1 func
CMP MOVEQ BLEQ

嵌入式系统教案(李震) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN嵌入式系统教案(李震)嵌入式系统教案教材：《ARM9嵌入式系统设计—基于S3C2410与Linux（第二版）》，徐英慧，马忠梅，王磊，王琳编著，北京航空航天大学出版社课时分配：理论课32学时，实验课8学时，共40学时第1章嵌入式系统基础一、教学目的：介绍嵌入式系统的基本概念，包括嵌入式系统的概念、特点及应用，由本章了解嵌入式系统的基础知识，掌握嵌入式的发展方向。

学时分配：2学时二、教学重点：实时操作系统的多任务内核，实时操作系统的任务管理机制三、教学难点：理解和掌握嵌入式系统中任务间采用的共享数据结构和消息机制等两种通信方式，嵌入式系统的优先级继承，抢占式调度和非抢占式调度间的区别。

四、教学方法：课题讲授及嵌入式系统在精细农业中的应用实例演示五、教学过程设计：（2学时）一、嵌入式系统概念（一）嵌入式系统的定义（二）嵌入式系统的组成（三）嵌入式系统的特点（四）嵌入式系统的应用（五）实时系统二、嵌入式处理器（一）嵌入式处理器分类（二）微控制器的定义及特点（三）嵌入式微处理器的定义及特点，介绍主流的微处理器，包括ARM、MIPS、MC68K、PowerPC、X86微处理器等。

（四）DSP处理器的定义及特点（五）片上系统的定义及特点（六）典型的嵌入式处理器三、嵌入式操作系统（一）操作系统的概念和分类（二）实时操作系统（三）常见的嵌入式操作系统四、实时操作系统的内核（一）任务管理（二）任务间的通信和同步（三）存储器管理（四）定时器和中断管理五、嵌入式技术发展现状及趋势六、思考题1、什么是嵌入式系统它由哪几部分组成（作业）2、嵌入式系统有何特点？（作业）3、嵌入式处理器分为哪几类？4、ARM英文原意是什么它是一个怎样的公司其处理器有何特点5、什么事实时系统实时系统有何特点如何划分6、实时操作系统常用的任务调度算法有哪几种？第2章嵌入式系统开发过程一、教学目的：介绍嵌入式软件的开发过程和调试手段，使学生了解嵌入式软件与普通计算机软件在开发和调试上的区别。

参数个数固定子程序参数传递规则
如果系统不包含浮点运算的硬件部件，浮点参 数会通过相应的规则转换成整数参数（若没有 浮点参数，此步省略），然后依次将各字数据 传送到寄存器R0～R3中。如果参数多于4个， 将剩余的字数据传送堆栈中，入栈的顺序与参 数顺序相反，即最后一个字数据先入栈。在参 数传递时，将所有参数看作是存放在连续的内 存字单元的字数据。
调用ARM汇编语言子程序
在ARM汇编语言中，子程序调用是通过BL指令完成的 BL指令的语法格式如下：
BL subname 其中，subname是调用的子程序的名称。
BL指令完成两个操作：将子程序的返回地址放在LR寄 存器中，同时将PC寄存器值设置成目标子程序的第一 条指令地址。
在子程序返回时可以通过将LR寄存器的值传送到PC寄 存器中来实现。
}
int caller1(void) {
return func1(1,2,3,4); }
func1 0x000000 : ADD 0x000004 : ADD 0x000008 : ADD 0x00000c : MOV
r0,r0,r1 r0,r0,r2 r0,r0,r3 pc,lr
caller1 0x000014 : MOV 0x000018 : MOV 0x00001c : MOV 0x000020 : MOV 0x000024 : BL
1
什么是ATPCS规则
为了使单独编译的C语言程序和汇 编程序之间能够相互调用，必须为 子程序间的调用规定一定的规则。 ATPCS就是ARM程序和Thumb程序 中子程序调用的基本规则。
2
1 ATPCS概述
ATPCS规定了一些子程序间调用的基本规则。 这些基本规则包括子程序调用过程中寄存器、 数据栈的使用规则以及参数的传递规则。

嵌入式系统设计导论—基于32位微处理器与实时操作系统第三讲 ARM嵌入式微处理器体系结构北京航空航天大学机器人研究所魏洪兴本节提要1ARM编程模型ARM 异常处理嵌入式处理器概述l嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心。

目前32位嵌入式微处理器是市场的主流。

l32位嵌入式微处理器市场，我们可以发现超过100家的芯片供应商和近30种指令体系结构。

l在1996年以前，最成功的嵌入式微处理器是Motorola公司的68000系列。

此外嵌入式微处理器市场还包括其它体系结构，如Intel公司的I960，Motorola公司的Coldfire，Sun公司的Sparc，以及嵌入式X86系列平台。

l当然，最引人注目的还是ARM公司的ARM系列、MIPS公司的MIPS系列，以及Hitachi公司的SuperH系列（其中ARM和MIPS 都知识产权公司，把他们的微处理器IP技术授权给半导体厂商，由他们生产形态各异的微处理器芯片）。

l功耗。

一般的嵌入式微处理器都有三种运行模式：运行模式（operational）；待机模式（standby or power down）；停机模式（and clock-off）。

功耗的评测指标是MIPS/W；l代码存储密度。

传统的CISC指令集计算机具有较好的代码存储密度。

而RICS指令集计算机由于要求指令编码长度固定，虽然可以简化和加速指令译码过程，但为了实现与CISC指令集计算机相同的作业，往往需要更多的指令来完成，从而增加了代码长度。

如Hitachi的SuperH体系结构采用了定长的16位指令，对每条指令按16位的格式存储。

ARM则采用16位扩展的Thumb指令集，片内的逻辑译码器将其等价为32位的ARM指令而实时解码。

而MIPS则采用MIPS16方法来解决这个问题。

（影响代码密度的另外一个主要因素是所采用的C编译器。

ANSI C是当前嵌入式领域的标准编程语言，随着嵌入式微处理器性能的提高，面向对象的语言也将被采用并会逐渐成为主流，一些编译器供应商已经开始着手解决代码密度问题。