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ARM基础知识

ARM入门最好的文章------转载一位资身工程师的入门心得2007-07-1213:

36

开始学ARM一团雾水,不知道如何入手.这个介绍的比较全面.本人认为aRM入门最好的文章

.抓住51开发ARM

　　　　这几个月来我一直都爬在51的问题，自己都有一点笑自己了，用了4个月的时间，来巩固51的原理和程序，还好我自己算是走过来了，自己笨，身边的高才生又看不上51的原理，他们都比较“牛”，说51过时了，你问那个做什么？

？

？

我比较郁闷！

过时吗？

我有一点怀疑？

　　　 他们不愿意说有他们自己的理由，没有人强求，靠自己好了。

　　　 我自己个人的观点：

51是一个基础，而且还很重要，这是再我看了ARM之后感觉到的。

它可以加速你的ARM学习速度，真得！

不相信你试一试好了。

　　　 凡是要求一个速度、效率，不要做一些无用功，抓紧身边的每一个一分钟，人是活的，东西（知识、书）是死得，想要做的事情因此就简单了。

2.我在网上看到了一篇很不错的ARM文章，粘贴过来,为了和像我一样在很少有人帮助的情况下，自学ARM 的难兄难弟们。

“ARM怎么入门”。

我不是高手，仍然是菜鸟。

　　　 但是回想起自己当时的迷茫，特意写了这篇东西，当作给和我一样的兄弟姐妹的帮助吧。

问这个问题的人多半不是已经工作的工程师，而是和我一样是学生，所以这篇笔记就把看家当成我一样的菜鸟，高手勿怪。

　　　 首先声明：

本人还没有找工作，事实上处于研究生刚毕业，还没开始找工作的空闲时间，44B0只是兴趣所在，打发时间。

　　　 所有看法完全是自己的感受，不代表任何他人。

错了的观点各位帮我纠正。

再次补充：

很多朋友看了上面的话就问我为什么研究生毕业了还不找工作：

）说是打发时间，其实是因为研究生的时候带了一个项目，申请提前毕业以后项目还有块尾巴，答应导师把项目做完再走：

）就这么简单。

男人总点负点责，呵呵

　　　以下问题常被问到，我就想到哪说到哪吧。

一 首先说说ARM的发展

　　　可以用一片大好来形容，翻开各个公司的网站，招聘里面嵌入式占据了大半工程师职位。

广义的嵌入式无非几种：

传统的什么51、AVR、PIC称做嵌入式微控制器；ARM是嵌入式微处理器；DSP；FPGA。

　　　客观的讲，工作需求量上DSP的需求比ARM要多，而ARM和FPGA差不多。

　　　DSP因为数字处理与通信领域的空前发展而火暴，小到MP3 射象头，大到我们军品里的控制器，应用面很广。

　　　FPGA的兄弟一般做ANSIC（特殊芯片设计，好象是这么翻译的）。

而ARM单纯说来并不比一个单片机强多少，但是它的独特就在于不断下降的价格和提升的性能。

这完全依靠于ARM公司的战略，厉害！

！

很佩服他们的战略眼光！

！

　　　值得注意的是：

在找工作中，企业（著名的，小的不算）对单纯的ARM硬件开发工程师并不比单片机重视，很少有大企业的职位里写“从事过ARM开发优先”。

写的多的是什么？

“嵌入式LINUX”到这相信大家看出来了吧，需要的是硬件中的软件。

二 ARM是硬件还是软件

　　　很难说，ARM是硬件，LINUX是软件。

ARM的硬件多半已经模块化了，像我这样把板子改成这样的就算动的多的了，这同样是ARM公司的战略，再次佩服。

　　　实际中的LINUX的开发工作更多，更耗时。

从这方面说ARM应该算是软件了。

　　　在找工作中更是这样，举个例子，联想里和ARM最接近的是“BIOS工程师”是软件，MOTO里接近的是嵌入式LINUX工程师是软件。

而其他很多公司把嵌入式产品开发归为硬件。

所以，不要讨论这个，好好玩转自己的板子才是关键。

实在不爽你就把自己叫“嵌入式开发工程师”

三 要不要买开发板 买哪家

　　　 我的答案是“在你个人的学习方法”，但是如果看家是需要看这骗笔记的水平，个人推荐还是买现成的。

1 买

　　　 买板子可以把注意力集中在软件开发上，软件开发（尤其是驱动）可以不必担心自己硬件上的问题，我就是以便调试一边写驱动和程序，每次写驱动前就要先确认硬件没问题。

另外，买板子更省钱和时间，我自己做的板子，原理图PCB花了2周以上！

制版又15天，回来以后焊接44B0 160个脚！

那叫一个麻烦~~花了多少钱呢？

2层板，制版费就300块！

当然 我把接口都外引了，还做了个20X18的LCD背板，板子比较大。

总体下来 元件+LCD屏+PCB=11XX块！

够2410的了。

　　　再有就是买的资料相对来说比较全，但是不要指望有技术支持！

都是骗人的，卖你之后就不会理你。

2 做

　　　 自己做可以更了解底层硬件，可以按照自己的要求加东西，比如我就加了GPS模块、 GPRS模块 、SD卡模块，扩了个IIC的35个键子的键盘、把LCD接口按照买的LCD改装了，可以用FPC线直接连接。

做的很爽的。

玩一把吗。

　　　　当然，你可以有策略的做，比如像我一样，把RAM和ROM，网络都保持和某现成的板子一样，这样他们的资料你就可以拿过来直接用，给自己留个退路。

其他的如SD了 什么的自己做。

都达到了~~就是费钱，费时间。

　　　 再有就是给做的朋友几点建议：

尽量拿到现成的板子，尽量多搜集其他板子的全套资料，一定要拿到一张没问题的原理图。

　　　　网上流传的原理图多数是龚俊03年画的，再这里对龚俊表达一下我的敬意！

！

牛人！

但是那个图有个小BUG，我指的是03版的，后来的没这问题了。

8019那地址线和地址有问题。

还有人仿照他的PDF图画的SCH，更是漏洞百出！

谴责！

顺便谴责把龚俊板子偷卖的人。

3 买哪家

　　个人感觉分3类吧

　　 1）首先是ZLG的，资料非常的全，感觉他是真正想教你怎么开发ARM，而不是像有的公司自己技术都没做好就做个板子出来卖钱。

但是最大的不利就是价格太贵！

而且主要是PHILIP的，货源比较麻烦~~可能有人说21XX系列的不贵啊，那是总线不外扩的，只能跑UCOS，不能跑UCLINUX。

但是说是话，21XX系列才是ARM7的价格性能结合点。

ARM7最适合做工业控制，ARM普及，销量都是怎么来的？

都是ARM7来的，而44B0是典型的商业片子。

但是，这里如果你看中的是为工作做准备，还是选能跑UCLINUX的吧。

但是仍然作为第一个推荐，因为菜鸟时期，合适的资料太重要了！

！

在这里被ZLG的务实精神感动！

你看人家那代码写的。

　　 2）感觉立宇泰的44B0不错

硬件没别的，就是资料比较全的说，不像有些家，原理图直接拿人家的，还错的~~

　　 3）找个最便宜的

好象最便宜的有卖350的吧？

也是没别的，就是即省了钱 还省时间搜集资料，至于资料全不全，别计较了~~硬件肯定好使就行吧。

四 要不要有51 AVR等单片机基础

　　　　有更好，但没有也无所谓。

　　　 两个月以前，我只是看别人做，耳濡目染~~，本科学过单片机，从来没做过。

我们这的技术主干做AVR和51，我就跟他们调过C语言程序。

你看出来了？

我是个不折不扣的菜鸟吧？

但是做这个之前我特意找了ZLG的两本书，看了里面的例子和原理图，这很重要。

例程里有汇编有C，都看懂了就OK，不用自己现写

五 开发都需要学习哪些软件

总结起来最主要的有以下几个吧

1 ADS调试用

确切的说是ADS+AXD。

ADS里包含AXD。

原来都用SDT后来ARM公司停止对SDT支持了，改支持ADS了，还是用ADS吧。

有的人的程序发布的仍然是SDT版本的，但基本都可以找到相应ADS的，新人在这里不要发蒙。

ADS是编译器，AXD是调试器。

便宜成AXF以后再在ARM的RAM里调试。

2 PLASHPGM

FLASH烧写的软件。

AXD在RAM里调试，掉电就没有了，方便程序修改。

调试好的程序再下到FLASH里，上电直接运行。

同类的软件还有很多，什么FLUTED了、FLSHP了都是，但FLASHPGM最好，要是有人还问FLASH不支持BIN格式文件的问题就要看我写的PLASHPGM使用了。

3 BANYANT调试代理（不知道名对不，起这么个难记的，我一般都叫它“半羊”因为知道它那几天刚吃了烤羊）

调试代理就是用它帮你使用更简单的JTAG（便宜啊）来实现原本1K才卖的JTAG仿真器的大部分功能。

JTAG调试原理看我另一篇笔记。

简单的就可以把他理解为你自己做的JTAG的驱动就行了。

调试代理还有很多种，什么H-JTAG了、ARM7了（不知道具体叫什么，就记得可执行文件叫ARM7.EXE）都是，BANYANT比较好。

需要注意的是，没种调试代理安装方法虽然都简单 但都不一样，需要看说明。

而且AXD调试之前都要运行。

省钱了，就别怕麻烦了。

4 ARM-ELF-TOOLS工具链

里面是UCLINUX开发用的工具比如ARM-ELF-GCC只类的。

工具链就是把很多工具打包在一起发布的方便你开发的东西。

具体安装方法看我另一篇笔记。

另外如果你开发LINUX就要用ARM-LINUX-TOOLS，不一样，不通用。

5 U-BOOT

大名鼎鼎的BOOTLOADER生成工具，同类的好象还有VIVI（名字很暧昧~~）

生成的BOOTLOADER烧到FLASH里，然后就可以用BOOTLOADER下载 烧写其他了

有了BOOTLOADER才能下UCLINUX。

BOOTLOADER就像电脑上的BIOS。

当然UCOS的不用这个，用什么我不知道：

）

最新版本是1.1.4 具体使用方法看我另一篇笔记吧。

6 UCLINUX包

UCLINUX的源码包，不用多说了吧？

建议大家用现成的先体会一下，然后再自己编译，裁剪。

因为单独UCLINUX的编辑技术上比较简单，但涉及的方面还是比较广的。

7 VMWARE

老牌的虚拟机软件，在一个机器上虚拟出一个机器装LINUX（PC上用的），省得你来回开关机了。

记得装VMWARE-TOOLS，安装方法在我另一篇笔记里。

六 有哪些书推荐

　　　主要推荐ZLG的三本书，有这3本再加网络就不用别的书了，其中主要推荐前2本，3是介绍体系结构的，也不错

1 ARM嵌入式LINUX系统构建与驱动开发，北航版

驱动写的很详细，前期开发介绍也很好

2 ARM 嵌入式系统实验教程

（二），北航版

有ZLG2200的原理图，实验程序和注释，了解人家是怎么开发的。

3 ARM嵌入式系统基础教程

最重要的是体系结构，汇编部分介绍，看看吧，增加理论素质。

4 44B0数据手册

写在这里是强调它的重要。

不推荐ZLG早期出的红色皮的ARM什么体系结构~只类的

写的太多，看烦了。

其他的书没了几本，没看见好的，大家有看过的推荐吧。

七 选UCOS？

UCLINUX？

LINUX？

VXWORKS？

还是当单片机用

　　 1 搞开发，工程设计，用UCOS，小巧，多进程，简单，体现了ARM7的精髓。

　　 2 LINUX 正根的嵌入式系统，LINUX消费与通信领域用的比较多，但缺点是必须ARM9才能跑，ARM9的板子自己做就不行了，6层板太贵。

买开发板1K达底吧。

但是还是推荐选ARM9+LINUX

　　 3 UCLINUX 算投机嵌入式系统：

）ARM7上可以跑，由有LINUX近亲，学好好可以比较方便的转向LINUX，像我一样的穷鬼用吧，呵呵

　　 4 VXWORKS

学好后可以找到高薪工作，但工作机会本身并不比LINUX好找。

　　5 当单片机用

不推荐，虽然我景仰的ZLG一直号召这么干。

因为对于学习来说多进程的系统设计才是ARM7的玩头，至少你也要整个UCOS啊：

）

有朋友问我先学这个当基础不行吗？

那当然可以~~但我当时就用了1周搞定，就是我先的ADS在RAM中调试的笔记。

后来我清空FLASH用的小段程序还是当时写的LED闪烁程序呢。

另外1周里其中还因为自己过于菜，没把OM设置好导致晶阵不阵

哈哈。

这个是必须做的，但一带而过。

目标放的远一点。

八 学习要用多长时间

　　　 我从菜鸟到现在两个多月，中间被打扰数次。

仍然搞定了PCB设计与制版，RAM调试，FLASH下载，UBOOT移植和下载UCLINUX（没剪裁，用现成的），LCD驱动。

再次坦诚的说：

我确实比较菜，说这些不是让大家羡慕，只是告诉你们“你们应该比这个更好”

我相信良好的态度+合适的方法+及时的总结=成绩

九 ARM都玩什么

就几点

1 硬件设计

2 系统移植

3 驱动开发

4 应用开发

没了。

其中推荐把注意力放在后两个上，3有难度，4比较灵活，最重要的是都是找工作的砝码。

十 我用的什么板子

很多人问我这个问题，我特意写过一个的。

再说一次吧。

我是自己做的，RAM、ROM、8019等比较麻烦而当时的自己不理解的都按照龚俊的做的。

保持其他不便的情况下做了如下改动。

1 加了串口通信的GPS模块、 GPRS模块

一个UART0，一个UART1，当与要用超级终端时用跳线切换。

2 SD卡，和7843触摸屏

同时挂在SPI总线上，因为SPI只能挂一个设备，同时还做了I/O模拟的准备，把两个设备又通过跳线挂在4个IO上。

3 扩了个IIC的35个键子的键盘

用的ZLG的7290，不占用CPU，最大支持64个键子，只上了35个，其他留接口。

4 把LCD接口按照买的LCD改装了，可以用FPC线直接连接。

所以改动虽然多，但真正很移植了，初期调试有关的并没动，就是为了现在不那么菜的时候做准备：

）

十一 开发流程

这里是我的开发流程

1 设计原理图（含WIGGLER的JTAG访真器）

2 设计PCB（含WIGGLER的JTAG访真器）

3 制版

4 焊接电压，确定电压没问题

5 焊接44B0+JTAG电路+WIGGLER的JTAG访真器+周边电路，用BANYANT+仿真器连接，BANYANT提示错误，但可以显示44B0编号，好象是0X0F0F0F0F只类的，说明44B0没问题

6 焊接晶体+RAM+ROM+周边电路，用BANYANT+仿真器连接，可以显示正确的44B0了

7 用BANYANT+仿真器连接，开AXD，在命令行窗口操作RAM，看可不可以修改，可以的话（用内存窗口看RAM地址）RAM就没问题

可以用这个命令“setmem 0xc000000,0xffffffff,32”

我的RAM挂在BANK6上 所以地址是0XC000000，你要是改了就也得改。

8 用我写的《自己写了个C工程模板又写了个使用说明 》里的方法调试程序吧，写个简单的，我当时写个LED闪烁的。

看好使不。

9 把程序按照《FLASH烧写总结 》里的烧到FLASH里，测试一下

10 按照《UBOOT 移植操作》移植UBOOT 

11 按照《UCLINUX下载简单说明》下个UCLINUX

12 看看驱动开发的方法，自己写个驱动看看

13 还有很多事东西着你玩 呵呵

十二 关于JTAG访真器

JTAG访真器现在用的多是简板的，一个244那种，用的没什么不好。

按照并口定义不同分几种，建议选WIFFLER定义的，因为支持的软件多。

这个网上多的是，不多说了。

值得提的是有的JTAG访真器原理图上有跳线用来使能复位信号，这个一般不跳上。

就是不用复位信号，因为JTAG协议里本身也可以控制44B0复位。

当然，板子上的复位信号跳线也不用跳。

十三 哪个公司的ARM

这个是问题比较简单。

1 ARM7主要就几个公司的

三星，PHILIP，ATMEL的

ATMEL的有比较便宜的AT91SAM7S32 和AT91SAM7S64 专为8位应用产品量身定做，价格很便宜好象《3刀吧。

和PHILIP的21XX差不多，资料太少，项目中选还不错。

其他两家上面说了的不多说了吧

2 ARM9

这个玩2410和2440的多吧，现在2440还比较火啊 可以考虑买个了

但是2410就比较便宜了，作为学习来说反到和不错，推荐整一个：

）

其实ARM9用的最多的领域应该是消费电子，比如手机PDA，而这上面用的多的应该是INTEL的和TI的吧。

但是INTEL的TI的入门材料少，价格高，自己看情况定吧。

ARM基础知识一

ARM处理器共有37个寄存器。

其中包括：

**31个通用寄存器，包括程序计数器（PC）在内。

这些寄存器都是32位寄存器。

**6个状态寄存器。

这些寄存器都是32位寄存器。

ARM处理器共有7种不同的处理器模式，每一种模式中都有一组相应的寄存器组。

在任何时刻，可见的寄存器包括15个通用寄存器（R0-R14）,一个或两个状态寄存器及程序计数器（PC）。

在所有的寄存器中，有些是各模式公用一个物理寄存器，有一些寄存器各模式拥有自己独立的物理寄存器。

****************************************************

通用寄存器

***************************************************8

通用寄存器分为以下三类：

备份寄存器、未备份寄存器、程序计数器PC

未备份寄存器

未备份寄存器包括R0-R7。

对于每一个未备份寄存器来说，所有处理器模式下都是使用同一个物理寄存器。

未备份寄存器没有被系统用于特别的用途，任何可采用通用寄存器的场合都可以使用未备份寄存器。

备份寄存器

对于R8-R12备份寄存器来说，每个寄存器对应两个不同的物理寄存器。

系统为将备份寄存器用于任何的特殊用途，但是当中断处理非常简单，仅仅使用R8-R14寄存器时，FIQ处理程序可以不必执行保存和恢复中断现场的指令，从而可以使中断处理非常迅速。

对于R13,R14备份寄存器来说，每个寄存器对应六个不同的物理寄存器，其中的一个是系统模式和用户模式共用的；另外的五个对应于其他的五种处理器模式。

采用下面的记号来区分各个物理寄存器：

R13_

其中MODE可以是下面几种模式之一：

usr,svc,abt,und,irq,fiq

程序计数器PC

可以作为一般的通用寄存器使用，但有一些指令在使用R15时有一些限制。

由于ARM采用了流水线处理器机制，当正确读取了PC的值时，该值为当前指令地址值加上8个字节。

也就是说，对于ARM指令集来说，PC指向当前指令的下两条指令的地址。

由于ARM指令是字对齐的，PC值的第0位和第一位总为0。

需要注意的是，当使用str/stm保存R15时，保存的可能是当前指令地址值加8个字节，也可能保存的是当前指令地址值加12个字节。

到底哪种方式取决于芯片的具体设计。

对于用户来说，尽量避免使用STR/STM指令来保存R15的值。

当成功的向R15写入一个数值时，程序将跳转到该地址执行。

由于ARM指令是字对齐的，写入R15的值应满足bits[1:

0]为0b00，具体要求arm个版本有所不同：

**对于arm3以及更低的版本，写入R15的地址值bits[1:

0]被忽略，即写入r15的地址值将与0xFFFFFFFC做与操作。

**对于ARM4以及更高的版本，程序必须保证写入R15的地址值bits[1:

0]为0b00，否则将产生不可预知的后果。

对于Thumb指令集来说，指令是班子对齐的，处理器将忽略bit[0]。

ARM基础知识二

***************************************************************

程序状态寄存器

***************************************************************

CPSR（当前程序状态寄存器）在任何处理器模式下被访问。

它包含了条件标志位、中断禁止位、当前处理器模式标志以及其他的一些控制和状态位。

每一种处理器

模式下都有一个专用的物理状态寄存器，称为SPSR（备份程序状态寄存器）

。

当特定的异常中断发生时，这个寄存器用于存放当前程序状态寄存器的内容。

在异常中断退出时，可以用SPSR来恢复CPSR。

由于用户模式和系统模式不是异常

中断模式，所以他没有SPSR。

当用户在用户模式或系统模式访问SPSR，将产生不可预知的后果。

CPSR格式如下所示。

SPSR和CPSR格式相同。

31302928272676543210

NZCVQDNM（RAZ）IFTM4M3M2M1M0

***条件标志位***

N——本位设置成当前指令运算结果的bit[31]的值。

当两个表示的有符号整数运算时，n=1表示运算结果为负数，n=0表示结果为正书或零。

z——z=1表示运算的结果为零；z=0表示运算的结果不为零。

对于CMP指令，Z=1表示进行比较的两个数大小相等。

C——下面分四种情况讨论C的设置方法：

在加法指令中（包括比较指令CMP），当结果产生了进位,则C=1,表示无符号运算发生上溢出；其他情况C=0。

在减法指令中（包括减法指令CMP），当运算中发生错位，则C=0，表示无符号运算数发生下溢出；其他情况下C=1。

对于包含移位操作的非加碱运算指令，C中包含最后一次溢出的的位的数值

对于其他非加减运算指令，C位的值通常不受影响

V——对于加减运算指令，当操作数和运算结果为二进制的补码表示的带符号数时，V=1表示符号为溢出；通常其他指令不影响V位。

***Q标识位***

在ARMV5的E系列处理器中，CPSR的bit[27]称为q标识位，主要用于指示增强的dsp指令是否发生了溢出。

同样的spsr的bit[27]位也称为q标识位，用于在异常中

断发生时保存和恢复CPSR中的Q标识位。

在ARMV5以前的版本及ARMV5的非E系列的处理器中，Q标识位没有被定义。

***CPSR中的控制位***

CPSR的低八位I、F、T、M[4:

0]统称为控制位。

当异常中断发生时这些位发生变化。

在特权级的处理器模式下，软件可以修改这些控制位。

**中断禁止位：

当I=1时禁止IRQ中断，当F=1时禁止FIQ中断

**T控制位：

T控制位用于控制指令执行的状态，即说明本指令是ARM指令还是Thumb指令。

对于ARMV4以更高版本的T系列ARM处理器，T控制位含义如下：

T=0表示执行ARM指令

T=1表示执行Thumb指令

对于ARMV5以及更高版本的非T系列处理器，T控制位的含义如下

T=0表示执行ARM指令

T=1表示强制下一条执行的指令产生未定指令中断

***M控制位***

M控制位控制处理器模式，具体含义如下：

M[4:

0]处理器模式可访问的寄存器

ob10000userpc,r14~r0,CPSR

0b10001FIQPC,R14_FIQ-R8_FIQ,R7~R0,CPSR,SPSR_FIQ

0b10010IRQPC,R14_IRQ-R13_IRQ,R12~R0,CPSR,SPSR_IRQ

0B10011SUPERVISORPC,R14_SVC-R13_SVC,R12~R0,CPSR,SPSR_SVC

0b10111ABORTPC,R14_ABT-R13_ABT,R12~R0,CPSR,SPSR_ABT

0b11011UNDEFINEEDPC,R14_UND-R8_UND,R12~R0,CPSR,SPSR_UND

0b11111SYSTEMPC,R14-R0,CPSR（ARMV4以及更高版本）

***CPSR中的其他位***

这些位用于将来扩展。

应用软件不要操作这些位。

ARM基础知识三

在ARM体系中通常有以下3