ARM体系的7种工作模式
ARM的七种异常类型
ARM7支持六种操作模式：（1）用户模式（usr）：正常的程序执行状态（2）FIQ模式(fiq)：支持数据传送或通道处理（3）IRQ模式(irq)：用于通用的中断处理（4）管理模式(svc)：用于操作系统的保护模式（5）异常模式(abt)：数据或者指令预取异常时进入（6）无定义模式(und)：当无定义指令被执行时进入（7）软件控制，外部中断，异常处理都可以改变操作模式。
大部分的应用程序在用户模式下执行。
其他模式，比如管理模式，在中断、异常服务、或者访问被保护资源时进入。
ARM 的中央寄存器集是16 个用户寄存器R0 – R15。
这些寄存器均是32 位宽度，R0 – R12 没有其他特殊功能，寄存器R13 – R15在CPU中有特殊功能。
R13被用作栈指针（stack pointer,SP）。
R14被称为链接寄存器（link register, LR），当调用一个函数时返回地址被自动保存到链接寄存器，在函数返回时有效。
这使得快速进入和返回“叶”函数（不调用其他函数的函数）成为可能。
如果函数是分支的一部分（即该函数将调用另一个函数），链接寄存器必须入栈（R13）。
R15 是程序计数器（program counter, PC）。
有趣的是，许多指令也可以在R13 – R15中执行，就像它们是标准的用户寄存器。
ARM中断的问题ARM的七种异常类型－－－－－－－－－1> 复位异常2> 数据访问中止异常3> 快速中断请求异常4> 一般中断请求5> 预取指令异常6> 软件中断异常7> 未定义异常－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－问题：1> 为什么除了进入复位异常模式外，在别的异常处理模式中都允许FIQ中断？2> 数据访问中止异常的优先级大于 FIQ异常，为什么在数据访问异常处理模式中，还允许 FIQ中断？这样不就成了：在高优先级异常处理中允许低优先级的中断发生？即使这样，因为FIQ中断的优先级 < 数据异常中断优先级，也不会进入 FIQ中断处理程序啊，这样不就更没有用处了？？ARM体系的各种异常的分析（学习日记）- [ARM7TDMI]版权声明：转载时请以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及本声明/logs/10669519.html1.复位异常（1）当内核的nRESET信号被拉低时，ARM处理器放弃正在执行的指令，当nRESET信号再次变高时，ARM处理器进行复位操作；（2）系统复位后，进入管理模式对系统进行初始化，复位后，只有PC（0x00000000）和CPSR （nzcvqIFt_SVC）的值是固定的，另外寄存器的值是随机的。
arm芯片手册
arm芯片手册1. 介绍ARM芯片1.1 ARM架构的背景和发展历程1.2 ARM芯片的应用领域和优势2. ARM芯片的基本原理2.1 ARM芯片的结构和组成部分2.2 ARM指令集和寄存器2.3 ARM的数据处理机制和运算方式3. ARM体系结构3.1 ARM处理器的工作模式和特点3.2 ARM架构的版本和演变3.3 ARM处理器的性能和能耗特性4. ARM编程模型4.1 ARM汇编语言和指令集概述4.2 ARM指令的格式和使用方法4.3 ARM汇编程序的基本结构和编写规范5. ARM开发工具和环境5.1 ARM开发板和调试工具5.2 ARM开发软件和集成开发环境5.3 ARM嵌入式系统开发流程和工具链6. ARM应用案例6.1 ARM在移动设备中的应用6.2 ARM在嵌入式系统中的应用6.3 ARM在物联网和智能家居中的应用7. ARM芯片的发展趋势7.1 ARM架构的演进和新技术的应用7.2 ARM芯片的性能提升和功能拓展7.3 ARM在人工智能和自动驾驶中的前景8. 总结与展望8.1 ARM芯片的优势和应用前景8.2 ARM开发者的培训和学习资源8.3 ARM生态系统的发展和合作机会ARM芯片手册1. 介绍ARM芯片ARM芯片是由ARM公司设计和授权给合作伙伴生产的一类低功耗、高性能的处理器芯片。
ARM公司的全称是Advanced RISC Machines，它专注于设计先进的精简指令集计算机（RISC）架构，为各种设备提供高效能、低功耗的处理器解决方案。
ARM架构的起源可以追溯到上世纪80年代，当时英国国防公司（Acorn）开发了一个新型的个人计算机，名为BBC Micro。
为了提高BBC Micro的性能，研发人员设计了一个基于精简指令集（RISC）的处理器，这就是后来的ARM架构。
基于ARM架构的处理器性能卓越，功耗低，逐渐被业界认可并广泛应用于各种移动设备、嵌入式系统和物联网设备。
嵌入式填空题
填空题1、ARM微处理器有7种工作模式它们分为两类非特权模式、特权模式。
其中用户模式属于非特权模式2、ARM支持两个指令集，ARM核因运行的指令集不同，分别有两个状态ARM、Thumb，状态存放器CPSR的T位反映了处理器运行不同指令的当前状态3、ARM核有多个存放器，其局部用于通用存放器，有小局部作为专用存放器，R15存放器用于存储PC，R13通常用来存储SP。
ARM处理器有两种总线架构，数据和指令使用同一接口的是诺依曼，数据和收指令分开使用不同接口的是哈佛构造4、ARM微处理器复位后PC的地址通常是0*0初始的工作模式是Supervisor。
5、ARM微处理器支持虚拟存它是通过系统控制协处理器CP15和MMU存储管理部件来进展虚拟存的存储和管理。
当系统发生数据异常和指令领取异常时异常处理程序透过嵌入式操作系统的存管理机制通过MMU交换物理存和虚拟存的页面以保证程序正常执行。
6、编译代码时有两种存储代码和数据的字节顺序一种是小端对齐另一种是大端对齐。
7、构建嵌入式系统开发环境的工具链有多种其中开放源码的工具链是GNU工具链ARM公司提供的工具链是ADS工具链计算机有CISC和RISC两种类型以ARM微处理器为核心的计算机属于RISC 类型其指令长度是定长的9.一般而言嵌入式系统的构架可以分为4个局部分别是处理器、存储器、输入/输出和软件一般软件亦分为操作系统相关和应用软件两个主要局部。
10、根据嵌入式系统使用的微处理器可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器、嵌入式DSP 处理器、嵌入式微处理器以及片上系统。
11、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序,其根本功能有进程管理、进程间通信、存管理、I/O资源管理。
12、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为实时操作系统和分时操作系统其中实时系统亦可分为硬实时系统和软实时系统。
13、核负责管理各个任务或者为每个任务分配CPU时间并且负责任务之间的通信，核的根本效劳是任务切换。
ARM 处理器工作状态与工作模式 ARM 体系结构所支持的异常
深入内核逻辑一个宇宙通用的事实是：结构决定功能！我们以典型的ARM嵌入式处理器内核的一般特征为例，，看看ARM设想的功能是如何被“构造”出来的。
主要说两个内容：•ARM处理器工作状态与工作模式•ARM体系结构所支持的异常基础概念字（Word）：在ARM体系结构中，字的长度为32位（在8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16位）。
•半字（Half-Word）：在ARM体系结构中，半字的长度为16位，与8位/16位处理器体系结构中字的长度一致。
•字节（Byte）：在ARM体系结构和8位/16位处理器体系结构中，字节的长度均为8位。
问：计算机存储设备是按______ (A：字Word，B：半字Half-Word，C：字节Byte)编址的。
处理器工作状态ARM状态：正在执行ARM指令的处理器的状态。
Thumb状态：正在执行Thumb指令的处理器的状态。
不同的状态下，代码密集度不同，，ARM状态按字（32位）存储代码，Thumb状态按半字（16位）存储代码，这种特性有利于我们在必要的时候调整单位存储空间的代码容量，压缩代码占用空间。
这两个状态可以根据情况软件切换，，，后面我们还会再次提到这个话题，，，Note：对于ARM 32位处理器，两种状态下代码存储密集度不同，但在执行时仍是32位的！这就是说，代码可以压缩，但执行效率并不会下降，CPU仍是按字执行的啊！不过，Thumb状态下的指令的使用有某些限制，属于ARM状态下的指令的一个子集。
另外，调整代码密集度的优点在后来的ARM一些版本中可以自动切换，，，不需要程序员再过多费神，这就是所谓Thumb2状态：一种混合型指令集，降低功耗具有高代码压缩性处理器工作模式回顾，前面说过ARM内核采用了大量内部寄存器的特性，，以便有利于支持流水线技术，，，那么这些“大量内部寄存器”如何运作？工作模式本质上就是指内核中的这堆寄存器的功能分配和使用方法ARM处理器内部寄存器一起看，，这里一共有37个32位寄存器•其中，31个通用寄存器，包括程序寄存器（PC）；•6个状态寄存器：。
ARM9寄存器超全详解
自己学驱动17——ARM工作模式和ARM9寄存器1.ARM体系CPU的7种工作模式（1）用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态。
（2）快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道处理。
（3）中断模式（irq）：用于通用的中断处理。
（4）管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式。
（5）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。
（6）系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。
（7）未定义指令中止模式（und）：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
可以通过软件进行模式的切换，或者发生各类中断、异常时CPU自动进入相应的模式。
除用户模式以外的6种工作模式都属于特权模式，大多数程序运行于用户模式，进入特权模式是为了处理中断、异常，或者访问被保护的系统资源。
2.ARM920T的寄存器ARM920T有31个通用的32位寄存器和6个程序状态寄存器，这37个寄存器分为7组，进入某个工作模式时就使用它的那组寄存器。
有些寄存器，不同的工作模式下有自己的副本，当切换到另一个工作模式时，那个工作模式的寄存器副本将被使用：这些寄存器被称为备份寄存器。
从下图中可以看出fiq模式的备份寄存器最多，这是为了提高fiq的响应速度，减少保存寄存器值所花费的时间。
CPSR在七种模式下都是同一个寄存器，所以可以修改里面的值来转换到不同的工作模式下。
R0~R15可以直接访问，除R15外均为通用寄存器，既可以用于保存数据也可以用于保存地址。
R13~R15稍有特殊：R13又被称为栈指针寄存器sp，通常用于保存栈指针；R14又被称为程序连接寄存器，当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15（程序计数器PC）的备份，而当发生中断或异常时，对应的R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt或R14_und保存R15的返回值；R15又被称为程序计数器PC。
ARM的七种工作模式
ARM的七种⼯作模式⼀、ARM处理器7种⼯作模式（特权模式特权模式异常模式）1. ⽤户模式（USR）：正常程序执⾏模式，不能直接切换到其他模式2. 系统模式（SYS）：运⾏操作系统的特权任务，与⽤户模式类似，但具有可以直接切换到其他模式等特权3. 快中断模式（FIQ）：⽀持⾼速数据传输及通道处理，FIQ异常响应时进⼊此模式4. 中断模式（IRQ）：⽤于通⽤中断处理，IRQ异常响应时进⼊此模式5. 管理模式（SVC）：操作系统保护模式，系统复位和软件中断响应时进⼊此模式（由系统调⽤执⾏软中断SWI命令触发）6. 中⽌模式（ABT）：⽤于⽀持虚拟内存和/或存储器保护，在ARM7TDMI没有⼤⽤处7. 未定义模式（UND）：⽀持硬件协处理器的软件仿真，未定义指令异常响应时进⼊此模式8. 表3-1 ARM处理器⼯作模式处理器⼯作模式特权模式异常模式说明⽤户（user）模式⽤户程序运⾏模式系统（system）模式该组模式下可以任意访问系统资源运⾏特权级的操作系统任务⼀般中断（IRQ）模式通常由系统异常状态切换进该组模式普通中断模式快速中断（FIQ）模式快速中断模式管理（supervisor）模式提供操作系统使⽤的⼀种保护模式，swi命令状态中⽌（abort）模式虚拟内存管理和内存数据访问保护未定义指令终⽌（undefined）模式⽀持通过软件仿真硬件的协处理CPU的模式可以简单的理解为当前CPU的⼯作状态，⽐如：当前操作系统正在执⾏⽤户程序，那么当前CPU⼯作在⽤户模式，这时⽹卡上有数据到达，产⽣中断信号，CPU⾃动切换到⼀般中断模式下处理⽹卡数据（普通应⽤程序没有权限直接访问硬件），处理完⽹卡数据，返回到⽤户模式下继续执⾏⽤户程序。
特权模式除⽤户模式外，其它模式均为特权模式（Privileged Modes）。
ARM 内部寄存器和⼀些⽚内外设在硬件设计上只允许（或者可选为只允许）特权模式下访问。
此外，特权模式可以⾃由的切换处理器模式，⽽⽤户模式不能直接切换到别的模式。
ARM微处理器 S3C2410的简介
ARM微处理器 S3C2410的简介1.1 ARM微处理器的介绍1）ARM微处理器的工作状态和工作模式从编程的角度看，ARM微处理器的工作状态有两种，可在两种状态之间切换：第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令；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。
2）ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：用户模式（USR）：ARM处理器正常程序执行的模式。
快速中断模式（ FIQ ）：用于高速数据传输或通道处理用于快速中断服务程序。
当处理器的快速中断请求引脚有效，且CPSR（6位）中F位为0时（开中断），会产生FIQ异常。
外部中断模式（ IRQ ）：用于通用的中断处理，当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR（7位）中I位为0时（开中断），会产生IRQ异常。
系统的外设可通过该异常请求中服务。
特权模式或管理员模式（SVE）：操作系统使用的保护。
执行软件中断SWI 指令和复位指令时，就进入管理模式，在对操作系统运行时工作在该模式下。
1.2 S3C2410微处理器1.2.1 概述S3C2410是韩国三星公司的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，主要面向手持设备以及高性价比，低功耗的应用。
运行的频率可以达到203MHz。
ARM920T核由ARM9TDMI，存储管理单元（MMU）和高速缓存三部分组成。
其中MMU可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache 组成。
ARM920T有两个协处理器：CP14和CP15。
CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。
ARM920T体系结构框图图2-1 ARM920T体系结构框图1.2.2 S3C2410微处理器的结构S3C2410内部结构原理内部原理框图如下：图2-2S3C2410内部结构原理ARM 微处理器中共定义了37个编程可见寄存器，每个寄存器的长度均为32位。
中北大学嵌入式习题答案第2章
第二章 ARM体系结构一、填空1、 ARM微处理器支持7种运行模式为、、、、、、。
用户模式（usr）： ARM处理器正常的程序执行状态快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道处理外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储与存储保护。
系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。
未定义指令中止模式（und：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
2、嵌入式微处理器的体系结构可以采用或结构，指令系统可以选和。
冯·诺依曼体系结构:程序和数据共用一个存储空间，程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，采用单一的地址与数据总线，程序和数据的宽度相同。
例如：8086、ARM7、MIPS…哈佛体系结构:程序和数据是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问，是一种将程序存储和数据存储分开的存储器结构。
例如：AVR、ARM9、ARM10…精简指令系统 RISC复杂指令集系统 CISC3、AMBA定义了3组总线、和。
AHB(AMBA高性能总线)：用于高性能。
高数据吞吐部件，如CPU、DMA、DSP之间的连接。
ASB(AMBA系统总线)：用来作处理器与外设之间的互连，将被AHB取代。
APB（AMBA外设总线）：为系统的低速外部设备提供低功耗的简易互连。
系统总线和外设总线之间的桥接器提供AHB/ASB部件与APB部件之间的访问代理与缓冲。
4、ARM系列微处理器支持的边界对齐格式有：、和字对齐。
字节对齐半字对齐5、RS-232C的帧格式由四部分组成，包括：起始位、、奇偶校验位和。
数据位停止位6、ARM微处理器有种工作模式，它们分为两类、。
其中用户模式属于。
七非特权模式特权模式非特权模式7、ARM7TDMI采用级流水线结构，ARM920TDMI采用级流水线。
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ARM体系的7种工作模式
一、ARM体系的CPU有以下7种工作模式：
1、用户模式（usr）：正常的程序执行状态
2、快速中断模式（fiq）：
3、中断模式（irq）：
4、管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式
5、系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务
6、数据访问终止模式（abt）：数据或指令预取终止时进入该模式
7、未定义指令终止模式（und）：未定义的指令执行时进入该模式
注解：
可以通过软件来进行模式切换，或者发生各类中断、异常时CPU自动进入相应的模式；除用户模式外，其余6种工作模式都属于特权模式；
特权模式中除了系统模式以外的其余5种模式称为异常模式；
大多数程序运行于用户模式；
进入特权模式是为了处理中断、异常、或者访问被保护的系统资源；
二、ARM体系的CPU有两种工作状态
1、ARM
2、THumb
CPU上电处于ARM状态
三、寄存器
ARM有31个通用的32位寄存器，6个程序状态寄存器，共分为7组，有些寄存器是所有工作模式共用的，还有一些寄存器专属于每一种工作模式；
R13——栈指针寄存器，用于保存堆栈指针；
R14——程序连接寄存器，当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15的备份，而当发生中断或异常时，R14保存R15的返回值；
R15——程序计数器；
快速中断模式有7个备份寄存器R8—R14，这使得进入快速中断模式执行很大部分程序时，甚至不需要保存任何寄存器；
其它特权模式都含有两个独立的寄存器副本R13、R14，这样可以令每个模式都拥有自己的堆栈指针和连接寄存器；
四、当前程序状态寄存器（CPSR）
CPSR中各位意义如下：
T位：1——CPU处于Thumb状态，0——CPU处于ARM状态；
I、F（中断禁止位）：1——禁止中断，0——中断使能；
工作模式位：可以改变这些位，进行模式切换；
五、程序状态保存寄存器（SPSR）
当切换进入某一个特权模式时，SPSR保存前一个工作模式的CPSR值，这样，当返回前一个工作模式时，可以将SPSR的值恢复到CPSR中；
六、模式切换
当异常发生，CPU进入相应的异常模式时，以下工作是由CPU自动完成的：
1、在异常模式的R14中保存前一工作模式的下一条即将执行的指令地址；
2、将CPSR的值复制到异常模式的SPSR中；
3、将CPSR的工作模式设为该异常模式对应的工作模式；
4、令PC值等于这个异常模式在异常向量表中的地址，即跳转去执行异常向量表中的相应指令；
从异常工作模式退回到之前的工作模式时，需要由软件来完成以下工作：
1、将异常模式的R14减去一个适当的值（4或8）后赋给PC寄存器；
2、将异常模式SPSR的值赋给CPSR；。