1.ARM簡介(摘錄) </P><P> <BR> ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi)/教育類多媒體、DSP和移動(dòng)式應(yīng)用等。<BR> ARM將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商，每個(gè)廠商得到的都是一套獨(dú)一無二的ARM相關(guān)技術(shù)及服務(wù)。利用這種合伙關(guān)系，ARM很快成為許多全球性RISC標(biāo)準(zhǔn)的締造者。<BR> 目前，總共有30家半導(dǎo)體公司與ARM簽訂了硬件技術(shù)使用許可協(xié)議，其中包括Intel、IBM、LG半導(dǎo)體、NEC、SONY、菲利浦和國民半導(dǎo)體這樣的大公司。至于軟件系統(tǒng)的合伙人，則包括微軟、升陽和MRI等一系列知名公司。<BR> ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。<BR> 2.產(chǎn)品介紹<BR> ARM提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案。由于所有產(chǎn)品均采用一個(gè)通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產(chǎn)品中運(yùn)行（理論上如此）。典型的產(chǎn)品如下。<BR> ①CPU內(nèi)核<BR> --ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC內(nèi)核，用于移動(dòng)通信。<BR> -- ARM7TDMI(Thumb):這是公司授權(quán)用戶最多的一項(xiàng)產(chǎn)品，將ARM7指令集同Thumb擴(kuò)展組合在一起，以減少內(nèi)存容量和系統(tǒng)成本。同時(shí)，它還利用嵌入式ICE調(diào)試技術(shù)來簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并用一個(gè)DSP增強(qiáng)擴(kuò)展來改進(jìn)性能。該產(chǎn)品的典型用途是數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅(qū)動(dòng)器。<BR> --ARM9TDMI:采用5階段管道化ARM9內(nèi)核，同時(shí)配備Thumb擴(kuò)展、調(diào)試和Harvard總線。在生產(chǎn)工藝相同的情況下，性能可達(dá)ARM7TDMI的兩倍之多。常用于連網(wǎng)和頂置盒。<BR> �、隗w系擴(kuò)展<BR> -- Thumb:以16位系統(tǒng)的成本，提供32位RISC性能，特別注意的是它所需的內(nèi)存容量非常小。<BR> �、矍度胧絀CE調(diào)試<BR> 由于集成了類似于ICE的CPU內(nèi)核調(diào)試技術(shù)，所以原型設(shè)計(jì)和系統(tǒng)芯片的調(diào)試得到了極大的簡化。<BR> �、芪⑻幚砥�<BR> --ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低價(jià)、低能耗、封裝式常規(guī)系統(tǒng)微型處理器，配有高速緩存（Cache）、內(nèi)存管理、寫緩沖和JTAG。廣泛應(yīng)用于手持式計(jì)算、數(shù)據(jù)通信和消費(fèi)類多媒體。<BR> --ARM940T、920T系列:低價(jià)、低能耗、高性能系統(tǒng)微處理器，配有Cache、內(nèi)存管理和寫緩沖。應(yīng)用于高級(jí)引擎管理、保安系統(tǒng)、頂置盒、便攜計(jì)算機(jī)和高檔打印機(jī)。<BR> --StrongARM:性能很高、同時(shí)滿足常規(guī)應(yīng)用需要的一種微處理器技術(shù)，與DEC聯(lián)合研制，后來授權(quán)給Intel。SA110處理器、SA1100 PDA系統(tǒng)芯片和SA1500多媒體處理器芯片均采用了這一技術(shù)。<BR> --ARM7500和ARM7500FE:高度集成的單芯片RISC計(jì)算機(jī)，基于一個(gè)緩存式ARM7 32位內(nèi)核，擁有內(nèi)存和I/O控制器、3個(gè)DMA通道、片上視頻控制器和調(diào)色板以及立體聲端口;ARM7500FE則增加了一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元以及對EDO DRAM的支持。特別適合電視頂置盒和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（NC）。</P><P> <BR> Windows CE的Pocket PC只支持ARMWindows CE可支持多種嵌入式處理器，但基于Windows CE的Pocket PC則只支持ARM一種。微軟在對SH3、MIPS、ARM等嵌入式處理器做了評估后認(rèn)為，ARM是一種性價(jià)比較好的選擇。由于目前ARM在手持設(shè)備市場占有90%以上的份額，只支持ARM，可以有效地縮短應(yīng)用程序開發(fā)與測試的時(shí)間，也降低了研發(fā)費(fèi)用。由于ARM開放其處理器授權(quán)，因此，用戶在市場上可以在多家整機(jī)廠商中進(jìn)行選擇，從而保證了這一市場的競爭性。</P><P> <BR> 2. ARM芯片CL-PS7111主要特點(diǎn)</P><P> </P><P> 電平2.7v/3.3v.相對應(yīng)CPU工作頻率13MHz/18MHz. 13MHz位節(jié)電模式, 性能相當(dāng)于33MHz Inter 486 PC</P><P> ARM710A內(nèi)核</P><P> ARM7 CPU <BR> 8K 4向緩存(cache) <BR> MMU 帶有64入口TLB(Transition Look-aside Buffer) <BR> DRAM控制器</P><P> 支持16位和32位DRAM <BR> ROM/SRAM/Flash Memory 控制</P><P> 可譯碼4,5或6個(gè)獨(dú)立的256M存儲(chǔ)空間段 <BR> 每個(gè)存儲(chǔ)段支持8位,16位和32位操作,并支持分頁模式 <BR> 可編程ROM/SRAM/Flash Memory <BR> 支持兩個(gè)低功耗CL-PS6700 PC卡(PCMCIA)控制器</P><P> 2K 片內(nèi) SRAM用于程序快速執(zhí)行</P><P> 片內(nèi)Boot ROM (128Byte)</P><P> 兩個(gè)同步串行接口</P><P> 支持SPI,或Microwire2兼容 <BR> 音頻解碼器(Audio Codec) <BR> 27位通用接口GPIO(general-purpose I/O port)</P><P> 3個(gè)8位和1個(gè)3位GPIO port <BR> 支持鍵盤陣列掃描(Scanning keyboard matrix) <BR> 兩個(gè)異步串口 UARTs</P><P> 支持高達(dá)115.2K 波特率 <BR> 內(nèi)有兩個(gè)接收發(fā)送(TX,RX) 16Bytes FIFOs緩沖 <BR> 支持MODEM控制信號(hào) <BR> DC-to-DC轉(zhuǎn)換器接口</P><P> 提供兩個(gè)96KHz時(shí)鐘輸出,通過編程duty ratio(1/16---15/16)操作 <BR> LCD控制器</P><P> 直接信號(hào)掃描板接口,單色LCD <BR> 面板的大小可編程從16到1024個(gè)像素,16個(gè)像素為一個(gè)單位 <BR> 視頻幀大小可編程到128K byte <BR> 每個(gè)像素點(diǎn)的位數(shù)可編程1,2,4位 <BR> 計(jì)時(shí)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘</P><P> 兩個(gè)16位計(jì)時(shí)器(Timer counter)和一個(gè)32位實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC) <BR> </P><P> 3. 調(diào)試工具及調(diào)試方法</P><P> ARM Project Manager (APM) include ARM Debuger: 這個(gè)工具由ARM提供主要是開發(fā)程序, 編程調(diào)試ARM芯片, 有相當(dāng)不錯(cuò)的開發(fā)環(huán)境和遠(yuǎn)端調(diào)試功能, 支持匯編和C. 它帶有一個(gè)ARM自己的嵌入式操作系統(tǒng)ARM Angel, 用戶可以在它的上面開發(fā)自己的嵌入式軟件, 不過這個(gè)操作系統(tǒng)不是實(shí)時(shí)多任務(wù)的. </P><P> 通過計(jì)算機(jī)串口與處理器UART相連,設(shè)置計(jì)算機(jī)的超級(jí)終端 ( Hyper Terminal ), 通過超級(jí)終端察看硬件情況(寄存器設(shè)置,數(shù)據(jù)等)和程序運(yùn)行情況,當(dāng)然程序重要加入向UART送出數(shù)據(jù)的指令, 用Beep報(bào)警也是經(jīng)常用的. 這種調(diào)試方法是用于底層調(diào)試硬件,找出硬件存在的問題. </P><P> VxWorks 在Shell 不能正常運(yùn)行前,也是采取這種方法來調(diào)試程序,不過一般不是硬件問題,而是BSP中存在的問題,需要根據(jù)硬件,修改BSP. </P><P> 需要說明的是：上述方法是在沒有硬件仿真器的情況下采用的，仿真器是底層調(diào)試硬件程序最好，最簡便直觀的辦法。</P><P> </P><P> 4. ARM7 編程要點(diǎn)及示例 </P><P> ARM編程可參考程序示例 ARM_Boot Flash ROM驅(qū)動(dòng) </P><P> VxWorks image 裝入ARM的過程: <BR> ARM7 有兩種運(yùn)行模式, Boot 模式和 Normal 模式, Boot模式主要是把程序裝入(down load 或load )Flash ROM中用的, Normal模式是一般運(yùn)行程序用的.</P><P> ARM7 Boot 模式時(shí), Flash 的地址是0x70000000片選型號(hào)是CS0 (Normal模式下,Flash地址為0x00000000)</P><P> ARM7內(nèi)部有128byte的BootROM和2K的SRAM，當(dāng)需要Download VxWorks image時(shí),ARM啟動(dòng)采用Boot方式啟動(dòng)運(yùn)行存在128byte BootROM中的程序初始化ARM內(nèi)部的COM口，從COM口接受數(shù)據(jù)到2K的SRAM，這2K程序是用來真正Load VxWorks的，2K程序Load完畢后系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到這2K程序執(zhí)行,它的作用是再次初始化內(nèi)部的COM口,通過COM口接受VxWorks到DRAM，然后由DRAM寫入FLASH。在主板2K SRAM運(yùn)行的Boot Load程序執(zhí)行過程,可參看程序示例中ARM Boot Load程序</P><P> <BR> 寫入完畢后，切換到Normal模式重新啟動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)跳到FLASH 0X00000000開始運(yùn)行VXWORKS。 </P><P> 用PC機(jī)上的COM1與ARM內(nèi)部的UART1（COM）通信來Download VxWorks。</P><P> </P><P> <BR> 主要管腳定義 <BR> 32條數(shù)據(jù)線: D0-------D31</P><P> 28條地址線: A0-------A27 little endian 定義, 相對應(yīng)數(shù)據(jù)排列 0 1 2 3 4 5 6--------27</P><P> 6條片選信號(hào)腳: CS0-------CS5, 其實(shí)作用相當(dāng)于地址線 A28------A31</P><P> 4個(gè)8位的PORT口: PORT A, PORT B , PORT D主要用于外圍芯片信號(hào)的控制. PORT E有雙作用.</P><P> 例如 PORT A 控制鍵盤的行信號(hào), PORT B 用于RS232, PORT D 用于控制MODEM, FPGA..</P><P> 外部中斷信號(hào)EINT, EXTFIQ. </P><P> 編程時(shí)要根據(jù)主板原理圖和硬件手冊進(jìn)行. </P><P> 看硬件圖紙, 該芯片和CPU的那些管腳連結(jié). 特別是 PORT 口和片選線. </P><P> 查CPU手冊, 得到PORT 口和該片選的硬件地址. </P><P> 編程: 用PORT口直接對芯片操作,如開,關(guān),RESET等, 用片選地址和芯片內(nèi)地址結(jié)合對該外圍芯片操作. </P><P> </P><P> Exception vectors, 中斷向量表及中斷分配 <BR> </P><P> Vector 地址 Exception<BR> Exception Mode Priority(1=High) <BR> 0x0 Reset<BR> Svc 1 <BR> 0x4 Undefined Instruction<BR> Undef 6 <BR> 0x8 Software Interrupt<BR> Svc 6 <BR> 0xC Prefetch Abort<BR> Abort 5 <BR> 0x10 Data Abort<BR> Abort 2 <BR> 0x14 Reserved<BR> Not applicable Not applicable <BR> 0x18 Interrupt (IRQ)<BR> irq 4 <BR> 0x1C Fast Interrupt (FIQ)<BR> Fiq 3 </P><P> </P><P> 這個(gè)向量表必須要放置在系統(tǒng)地址0x00000000 (一般是邏輯地址, 即經(jīng)過MMU映射后的地址)處.</P><P> 一般是在這些地址上放跳轉(zhuǎn)指令 BL, 跳到相應(yīng)的地址空間執(zhí)行相應(yīng)的程序.</P><P> 如系統(tǒng)執(zhí)行從0x00000000 Reset開始, Reset 跳轉(zhuǎn)到某一地址開始運(yùn)行操作系統(tǒng).</P><P> </P><P> 程序示例,中斷向量表 (ARM asm):</P><P> </P><P> __VectorStart ; Start of ARM processor vectors</P><P> LDR pc,ResetV ; 00 - Reset</P><P> LDR pc,UndefV ; 04 - Undefined instructions</P><P> LDR pc,SWIV ; 08 - SWI instructions</P><P> LDR pc,PAbortV ; 0C - Instruction fetch aborts</P><P> LDR pc,DAbortV ; 10 - Data access aborts</P><P> LDR pc,UnusedV ; 14 - Reserved (was address exception)</P><P> LDR pc,IRQV ; 18 - IRQ interrupts</P><P> LDR pc,FIQV ; 1C - FIQ interrupts</P><P> </P><P> </P><P> 中斷號(hào)分配 (FIQ, IRQ)</P><P> 中斷類型 中斷號(hào) Name<BR> 說明<BR> <BR> FIQ 0 外部中斷 EXTFIQ 管腳 NEXT FIQ <BR> … … … … <BR> IRQ 5 外部中斷 EINT1 管腳 NEINT1 <BR> IRQ 6 外部中斷 EINT2 管腳 NEINT2 <BR> IRQ 7 外部中斷 EINT3 管腳 NEINT3 <BR> … … … … <BR> IRQ 12 內(nèi)部中斷 UTXINT1 UART1 TX FIFO 為空 <BR> … … … … </P><P> </P><P> 中斷號(hào)也是寄存器INTMR和INTSR的位,所以在ARM中中斷的編程要點(diǎn)是</P><P> 看硬件圖紙, 該外設(shè)和CPU的那一個(gè)管腳連結(jié). </P><P> 查CPU手冊, 得到中斷號(hào)及INTMR,INTSR的地址. </P><P> 編程 </P><P> 注: 如果不是寫底層driver, 只是在系統(tǒng)上層編程(如VxWorks, Linux) 知道中斷號(hào)即可.</P><P> 程序示例(VxWorks): </P><P> //登記中斷號(hào) 5, 和相應(yīng)的中斷例程 ComISR.</P><P> intConnect ( ( VOIDFUNCPTR * ) 5, ComISR, 0 ) ; </P><P> //使能這中斷</P><P> intEnable ( ( VOIDFUNCPTR * ) 5 );</P><P> ……</P><P> ARM Interrupts: ARM processors implement fast and normal level of interrupt,signalled externally, synchronise interrupts before an exception is raised. A fast interrupt requst (FIQ) will desable subsequent normal and fast interrupt by setting the I and F bit in CPSR,and a normal interrup request(IRQ) will disable subsequent normal interrupt by setting I bit in CPSR.</P><P> </P><P> 計(jì)時(shí)器中斷編程過程</P><P> ARM7一般內(nèi)部有兩個(gè)16位計(jì)時(shí)器(Timer counter)和一個(gè)32位實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC),計(jì)時(shí)器中斷屬于IRQ中斷,這里以計(jì)時(shí)器1為例敘述一下中斷的編程過程</P><P> 設(shè)置interrup mask INTMR1寄存器 0x80000240 第8位TC1OI計(jì)時(shí)器1為使能. 在0x800000300 計(jì)時(shí)器 1 的數(shù)據(jù)寄存器TC1D寫入指定數(shù)據(jù),這樣數(shù)據(jù)開始從這個(gè)給定的數(shù)開始遞減計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)遞減至 0 后,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)溢出underflow IRQ中斷請求,中斷狀態(tài)寄存器INTSR1 0x80000240 第8位TC1OI置位.系統(tǒng)會(huì)跳到中斷向量表地址 0x00000018 處,執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序,中斷程序通過判斷中斷的類型(判斷中斷狀態(tài)寄存器的位),來執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序ISR. 中斷狀態(tài)寄存器標(biāo)志位復(fù)位,計(jì)時(shí)器開始重新開始計(jì)時(shí).</P><P> <BR> </P><P> 存儲(chǔ)空間管理單元(MMU) <BR> 物理地址映射 </P><P> 重點(diǎn)在于片選地址CS的選取,另外MMU映射需要參考這個(gè)物理地址</P><P> </P><P> ARM7 物理地址映射表</P><P> 地址 內(nèi)容<BR> 大小<BR> 備注<BR> <BR> 0xF000.0000 Unused 256Mbytes <BR> 0xE000.0000 Unused 256Mbytes <BR> 0xD000.0000 DRAM Bank 1 256Mbytes <BR> 0xC000.0000 DRAM Bank 0 256Mbytes 外接DRAM <BR> 0x8000.2000 Unused --1Gbytes <BR> 0x8000.0000 內(nèi)部寄存器地址 8Kbytes 主要的I/O和控制 <BR> 0x7000.0000 Boot ROM 128 bytes 片內(nèi),封有Boot程序 <BR> 0x6000.0000 On-chip SRAM 2 Kbytes 片內(nèi),存放Load程序 <BR> 0x5000.0000 PCMCIA-1(NCS[5]) 4*64 Mbytes <BR> 0x4000.0000 PCMCIA-0(NCS[4]) 4*64 Mbytes <BR> 0x3000.0000 外部擴(kuò)展(NCS[3]) 256Mbytes <BR> 0x2000.0000 外部擴(kuò)展(NCS[2]) 256Mbytes <BR> 0x1000.0000 ROM Bank 1(NCS[1]) 256Mbytes <BR> 0x0000.0000 ROM Bank 0(NCS[0]) 256Mbytes 外接Flash ROM </P><P> </P><P> </P><P> MMU 虛擬(邏輯)地址和物理地址的映射實(shí)例</P><P> Vxworks支持的ARM架構(gòu)的處理器,一般是RAM的起始位置為0x0,而實(shí)際上ARM的物理地址0x0是ROM的起始地址,RAM在高位地址.這就需要系統(tǒng)在Boot過程中,執(zhí)行MMU程序,重新映射RAM和ROM的地址.即RAM起始地址為0x0.</P><P> MMU主要有ARM7中協(xié)處理器coprocessor 15控制,coporocessor主要控制:</P><P> 片內(nèi)的MMU </P><P> 指令和數(shù)據(jù)緩存(IDC) </P><P> Write Buffer(WB) </P><P> MMU有兩層頁表(two-level page table)用來進(jìn)行虛擬地址向物理地址轉(zhuǎn)換,CP15定義16個(gè)寄存器,只有MRC和MCR指令才能對它們操作.</P><P> 在VxWorks系統(tǒng)中,MMU表分成兩部分:boot up table和final table.在文件ramAtHigh.h中定義.該表在文件romInit.s中初始化,語句為: </P><P> BL _ramAtHigh_1(2)</P><P> </P><P> MMU映射實(shí)例</P><P> 虛擬(邏輯)地址(VxWorks系統(tǒng)) 硬件物理地址</P><P> RAM 首地址 0x0000.0000 <BR> Low Address 0x0000.1000 <BR> High Address 0x0060.0000 <BR> ROM 0x0100.0000 <BR> <BR> </P><P> <BR> <BR> 其他的地址邏輯地址和物理地址映射地址不變 <BR> 0x8000.0000 內(nèi)部寄存器 <BR> .................. <BR> ................. <BR> <BR> 相同的顏色映射對應(yīng)的地址<BR> </P><P> </P><P> </P><P> </P><P> </P><P> <BR> ROM 0x0000.0000 VxWorks image和文件系統(tǒng) <BR> RAM 首地址 0xC000.0000 存放LCD,MMU表等 <BR> 0xC004.0000 中斷向量表等 <BR> 0xC004.1000 VxWorks運(yùn)行位置 <BR> 0xC064.0000 VxWorks從ROM解壓后Copy的位置 <BR> <BR> 其他的地址映射地址不變 <BR> 0x8000.0000 內(nèi)部寄存器 <BR> .............. <BR> .............. <BR> <BR> </P><P> </P><P> 其中,Low Address,High Address在系統(tǒng)配置文件config.h和Makefile中設(shè)置,參見BSP文件示例</P><P> </P><P>
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