嵌入式系统基础之：ARM处理器硬件开发平台

4.2ARM处理器硬件开发平台

4.2.1ARM处理器简介

ARM是一类嵌入式微处理器，同时也是一个公司的名字。ARM公司于1990年11月成立于英国剑桥，它是一家专门从事16/32位RISC微处理器知识产权设计的供应商。ARM公司本身不直接从事芯片生产，而只是授权ARM内核，再给生产和销售半导体的合作伙伴，同时也提供基于ARM架构的开发设计技术。世界各大半导体生产商从ARM公司处购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。

ARM公司从成立至今，在短短几十年的时间就占据了75%的市场份额，如今，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域。采用ARM技术的微处理器现在已经遍及各类电子产品，汽车、消费娱乐、影像、工业控制、海量存储、网络、安保和无线等市场。到2001年就几乎已经垄断了全球RISC芯片市场，成为业界实际的RISC芯片标准。图4.3列举了使用ARM微处理器的公司名称。

图4.3ARMIP核用户

ARM的成功，一方面得益于它独特的公司运作模式，另一方面，当然来自于ARM处理器自身的优良性能。ARM处理器有如下特点。

n 体积小、低功耗、低成本、高性能。

n 支持ARM（32位）/Thumb（16位）/Thumb2（16/32位混合）指令集，能很好地兼容8位/16位器件。

n 大量使用寄存器，指令执行速度更快。

n 大多数数据操作都在寄存器中完成。

n 寻址方式灵活简单，执行效率高。

n 指令长度固定。

4.2.2ARM体系结构简介

1．ARM微处理器工作状态

ARM微处理器的工作状态一般有三种，并可来回切换。

n 第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令。

n 第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。

n 第三种为Thumb2状态，此时处理执行16/32位混合的、多类型对齐的指令。

2．ARM体系结构的存储格式

n 大端格式：在这种格式中，字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中。

n 小端格式：与大端存储格式相反，在小端存储格式中，低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节。

3．ARM处理器模式

ARM微处理器支持7种运行模式，分别如下。

n 用户模式（usr）：应用程序执行状态。

n 快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道处理等快速中断处理。

n 外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理。

n 管理模式（svc）：特权模式，操作系统使用的保护模式。

n 数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护。

n 系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。

4.2.3ARM9体系结构

1．ARM微处理器系列简介

ARM微处理器系列主要特点如表4.2所示。

表4.2 ARM微处理器系列