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ARM———第一天

2023-05-16

1.为什么学习ARM？
嵌入式：操作硬件的软件
嵌入式系统分两大类：1.应用程序＋硬件
2.应用程序＋操作系统＋硬件
ARM是学习嵌入式的入门，也是学习系统移植和驱动的基础
2.学习目标
用c语言控制硬件工作
1.应用程序如何启动起来
2.应用程序在哪里编辑和编译的，又是如何运行到板子上的
3.硬件的工作原理
4.会查看原理图和芯片手册

1.预备知识
0：低电平 1：高电平
二极管：单向导通，一般用作开关
三极管：电流放大，小电流控制大电流，开关
在这里插入图片描述场效应管：电压放大
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门电路：
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计算机的硬件组成部分
1、输入输出设备 IO设备
2、存储器
1、寄存器 cpu内部
2、内存 掉电丢失数据
3、外存 掉电不丢失数据
4、cache 高速缓存
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volatile：防止编译器优化
编译器优化：将变量的值拷一个备份到cache中，cpu要想访问这个变量，直接到cache中取就行，不用去内存了，程序的运行速度会变快
编译器不优化：变量的值不会有cache的备份，每一次访问这个变量都需要去内存

给变量赋值时，访问时内存，如果一个变量的值会被频繁的修改，此时cache中的值就不是内存中实时的值，就会有问题，此时这个变量就不能被优化了，就需要使用volatile修饰

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3、cpu 运算器 控制器 寄存器
4、总线 连接各大基本部件的设备
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DMA：direct memory access IO设备和内存通信，不需要经过cpu了，可以将cpu解放出来

常见的原理图
电容：滤波
电阻：限流
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dm9000:网卡驱动芯片 有了这个芯片，就可以上网
flash：外存 掉电不丢失数据
norflash：不需要初始化，可以执行程序 单片机
nandflash：需要初始化，不能执行程序，需要和内存结合使用 手机 电脑

3、ARM的架构
3.1、什么是ARM
1、一个公司的名称 2、一类处理器的统称 3、一种技术的名称

指令集：RISC 精简指令集 功耗低（cpu的电路相对少） CISC 复杂指令集 功耗高

比如：让一个人跳舞
RISC：上下左右的简单指令 要跳舞的话：需要自己组合
CISC：不仅有上下左右的指令，还有跳舞的指令

3.2、ARM公司的商业模式
只设计芯片，而不生产和销售芯片，会将设计版权授权给全球各大半导体公司

3.3、ARM处理器型号介绍
ARMV7 cortex-A9 exynos4412 fs4412
armv7：内核架构 arm公司命名的 楼的框架
cortex-a9：内核的型号 arm公司命名 加上各种管道设计之后的楼
exynos4412 soc的型号 三星公司命名 盖好的楼
fs4412 板子的型号 华清远见命名 小区
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cortex-M：单片机 消费电子 简单家电 工控
cortex-A：高性能应用级 手机 平板 路由器。。。运行linux系统
cortex-R：实时 汽车电子 航空航天 工控 RTOS

3***.4、ARM v7的处理器架构***
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注意：不考虑monitor模式
除过user模式，其他都是特权模式
除过user和system，其他都是异常模式

异常模式 异常源
FIQ fiq中断
IRQ irq中断
svc 复位、swi指令
abort 数据异常 预取指
undef 未定义指令

40个寄存器
在这里插入图片描述

其中：r0-r12就是普通的用来存储数据和指令的寄存器，r13、r14、r15、cpsr和spsr是由特殊含义的
r13（sp）：栈顶指针
栈区：函数的形参、返回值、局部变量，先进后出、只能操作栈顶的特点
r14（lr）：返回地址 比如：函数调用时的下一条指令的地址
r15（pc）：程序计数器 反映出来程序的当前指令位置
cpsr：程序状态寄存器 体现处理器此时的工作模式等等
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spsr：保存cpsr

4、搭建环境
安装keil4：为了使用keil的仿真环境，学习ARM指令集，而keil5根本就没有exynos4412对应的pack包，而keil4里自带了一个s3c2410a这个芯片，它也是armv7的架构，和我们上课使用的exynos4412一样，指令集是一样的，所以我们可以借助它来学习armv7对应的指令集

安装交叉编译工具链：pc机上编辑编译，板子运行就叫交叉环境，交叉编译工具链是在pc机上运行的，但是通过它编译出来的程序，是在板子上运行的，因为pc机的指令集合和板子的指令集是不一样的，所以需要不同的编译器

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