[ARM技术]ARM基础知识连载之五(转贴）
在应用程序中安装异常中断处理程序
1.使用跳转指令：可以在异常中断对应异常向量表中特定位置放置一条跳转指令，直接跳转到该异常中断的处理程序。这种方法有一个缺点，即只能在32M空间范围内跳转。
2.使用数据读取指令LDR：使用数据读取指令LDR向程序计数器PC中直接赋值。这种方法分为两步：先将异常中断处理程序的绝对地址存放在存放在距离向量表4KB范围内的一个存储单元中；再使用数据读取指令LDR将该单元的内容读取到程序计数器PC中。
**在系统复位时安装异常中断处理程序**
1.地址0x00处为ROM的情况
  使用数据读取指令LDR示例如下所示：
  Vector_Init_Block
  LDR PC, Reset_Addr
  LDR PC, Undefined_Addr
  LDR PC, SW_Addr
  LDR PC, Prefeth_Addr
  LDR PC, Abort_Addr
  NOP
  LDR PC, IRQ_Addr
  LDR PC, FIQ_Addr
  Reset_Addr  DCD Start_Boot
  Undefined_Addr DCD Undefined_Handle
  SW_Addr  DCD SWI_Handle
  Prefeth_Addr  DCD Prefeth_Handle
  Abort_Addr  DCD Abort_Handle
   DCD 0
  IRQ_Addr  DCD IRQ_Handle
  FIQ_Addr  DCD FIQ_Handle
使用跳转指令的示例如下所示：
  Vector_Init_Block
  BL Reset_Handle
  BL DCD Undefined_Handle
  BL SWI_Handle
  BL Prefeth_Handle
  BL Abort_Handle
  NOP
  BL IRQ_Handle
  BL FIQ_Handle
2.地址0x00处为RAM的情况
地址0x00处为RAM时，中断向量表必须使用数据读取指令直接指向PC中赋值的形式。而且，必须使用下面的代码巴中断向量表从ROM中复制到RAM中地址0x00开始处的存储空间中：

MOV r8,#0
ADR r9,Vector_Init_Block
;复制中断向量表（8字）
LDMIA r9!,(r0-r7)
STMIA r8!,(r0-r7)
;复制保存各中断处理函数地址的表（8字words）
LDMIA r9!,(r0-r7)
STMIA r8!,(r0-r7)
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ARM存储系统概述
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ARM存储系统的体系结构适应不同的嵌入式
应用系统的需要差别很大。最简单的存储系统使用平办事的地址映射机制，就像一些简单的弹片机系统中一样，地址空间的分配方式是固定的，系统各部分都使用物
理地址。而一些复杂系统可能包括下面的一种或几种技术，从而提供更为强大的存储系统。
**系统中可能包含多种类型的存储器，如FLASH,ROM,RAM,EEPROM等，不同类型的存储器的速度和宽度等各不相同。
**通过使用CACHE及WRITE BUFFER技术缩小处理器和存储系统速度差别，从而提高系统的整体性能。
**内存管理部件通过内存映射技术实现虚拟空间到物理空间的映射。在系统加电时，将ROM/FLASH影射为地址0，这样可以进行一些初始化处理；当这些初始化完成后将RAM地址影射为0，并把系统程序加载到RAM中运行，这样很好地解决了嵌入式系统的需要。
**引入存储保护机制，增强系统的安全性。
**引入一些机制保证I/O操作应设成内存操作后，各种I/O操作能够得到正确的结果。
**与存储系统相关的程序设计指南**
本节从外部来看ARM存储系统，及ARM存储系统提供的对外接口。本节介绍用户通过这些接口来访问ARM存储系统时需要遵守的规则。
1.地址空间
ARM体系使用单一的和平板地址空间。该地址空间大小为2^32个8位字节，这些字节的单元地址是一个无符号的32位数值，其
取值范围为0~2^32-1。ARM地址空间也可以看作是2^30个32位的字单元。这些字单元的地址可以被4整除，也就是说该地址低两位为0b00。地
址为A的字数据包括地址为A、A+1、A+3、A+3 4个字节单元的内容。
各存储单元的地址作为32为无符号数，可以进行常规的整数运算。这些运算的结果进行2^32取模。
程序正常执行时，每执行一条ARM指令，当前指令计数器加4个字节；每执行一条Thumb指令，当前指令计数器加2个字节。但是，当地址上发生溢出时，执行结果将是不可预知的。
2.存储器格式
在ARM中，如果地址A是字对齐的，有下面几种：
**地址为A的字单元包括字节单元A,A+1,A+2,A+3。
**地址为A的班子单元包括字节单元A,A+1。
**地址为A+2的半字单元包括字节单元A+2,A=3.
**地址为A的字单元包括半字节单元A，A+2。
在big-endian格式中，对于地址为a的字单元其中字节单元由高位到低位字节顺序为A,A+1,A=2，A+3;这种存储器格式如下所示：
31       24 23                    16 15           8 7        0
--------------------------------------------------------------------
字单元A           |
--------------------------------------------------------------------
半字单元A   | 半字单元A+2     |
--------------------------------------------------------------------
字节单元A    | 字节单元A+1 | 字节单元A+2   | 字节单元A+3|
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在little-endian格式中，对于地址为A的字单元由高位到低位字节顺序为A+3,A+2,A+1,A，这种存储格式如下所示
31       24 23                    16 15           8 7        0
--------------------------------------------------------------------
字单元A           |
--------------------------------------------------------------------
半字单元A+2   | 半字单元A     |
--------------------------------------------------------------------
字节单元A+3    |字节单元A+2 | 字节单元A+1   | 字节单元A  |
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在ARM系统中没有提供指令来选择存储器格式。如果系统中包含标准的ARM控制协处理器CP15，则CP15的寄存器C1的位[7]决定系统中存储
器的格式。当系统复位时，寄存器C1的[7]值为零，这时系统中存储器格式为little-endian格式。如果系统中采用的是big-endian格
式，则复位异常中断处理程序中必须设置c1寄存器的[7]位。
3.非对齐的存储访问操作
非对齐：位于arm状态期间，低二位不为0b00；位于Thumb状态期间，最低位不为0b0。
3.1非对齐的指令预取操作
如果系统中指定当发生非对齐的指令预取操作时，忽略地址中相应的位，则由存储系统实现这种忽略。
3.2非对齐的数据访问操作
对于LOAD/STORE操作，系统定义了下面3中可能的结果：
***执行结果不可预知
***忽略字单元地址低两位的值，即访问地址为字单元；忽略半字单元最低位的值，即访问地址为半字单元。
***由存储系统忽略字单元地址中低两位的值，半字单元地址最低位的值。
4.指令预取和自修改代码
当用户读取PC计数器的值时，返回的是当前指令下面的第二条指令的地址。对于ARM指令来说，返回当前指令地址值加8个字节；对于Thumb指令来说，返回值为当前指令地址值加4个字节。
自修改代码指的是代码在执行过程中修改自身。应尽量避免使用。
5.存储器映射的I/O空间
在ARM中，I/O操作通常被影射为存储器操作。通常需要将存储器映射的I/O空间设置成非缓冲的。
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ARM编译器支持的数据类型
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数据类型 长度（位） 对齐特性
Char       8                1(字节对齐)
short      16               2(百字对齐)
Int           32              4(字对齐)
Long      32               4(字对齐)
Longlong 64            4(字对齐)
Float       32              4(字对齐)
Double     64               4(字对齐)
Long double 64           4(字对齐)
All pointers 32             4(字对齐)
Bool(C++ only) 32           4(字对齐)
1.整数类型
在ARM体系中，整数类型是以2的补码形式存储的。对于long long类型来说，在little
endian内存模式下，其低32位保存在低地址的字单元中，高32为保存在高地址的字单元中；在big
endian模式下，其低32位保存在高地址的字单元中，高32为保存在低地址的字单元中。对于整型数据的操作遵守下面的规则：
**所有带符号的整型书的运算是按照二进制的补码进行的。
**带符号的整型数的运算不进行符号的扩展。
**带符号的整型数的右移操作是算数移位。
**制定的移位位数的数是8位的无符号数。
**进行移位操作的数被作为32位数。
**超过31位的逻辑左移的结果为0。
**对于无符号数和有符号的正数来说，超过32位的右移操作结果为0；对于有符号的负数来说，超过32位的右移操作结果为-1。
**整数除法运算的余数和除数有相同的符号。
**当把一个整数截断成位数更短的整数类型的数时，并不能保证所得到的结果的最高位的符号位的正确性。
**整型数据之间的类型转换不会产生异常中断。
**整型数据的溢出不会产生异常中断。
**整型数据除以0将会产生异常中断。
2.浮点数
在ARM体系中，浮点数是按照IEEE标准存储的。
**float类型的数是按照IEEE的单精度数表示的。
**double和long double 是用IEEE的双精度数表示的。
对于浮点数的操作遵守下面的规则：
**遵守正常的IEEE754规则。
**当默认情况下禁止浮点数运算异常中断。
**当发生卷绕时，用最接近的数据来表示。
3.指针类型的数据
下面的规则适用于处数据成员指针以外的其他指针：
**NULL被定义为0。
**相邻的两个存储单元地址相差一。
**在指向函数的指针和指向数据的指针进行数据转换时，编译器将会产生警告信息。
**类型size_t被定义为unsigned int.
**类型ptrdiff_t被定义为signed int。
**两个指针类型的数据相减时，结果可以按照下面的公式得到。
    ((int)a-(int)b)/(int)sizeof(type pointed to)
这时，只要指针所指的对象不是pack的，其对齐特性能够满足整除的要求。
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ARM编译器中预定义的宏
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ARM编译器预定义了一些宏，这些预定义宏对应一定的数值，有些预定义宏没有对应数值，见下表：
_arm                _               使用编译器armcc,tcc,armcpp,tcpp时
_ARMCC_VERSION      Ver             代表编译器版本号，其格式为：
                                    PVtbbb，其中：
                                    P为产品编号（1代表ADS）
                                    V为副版本号（1代表1.1）
                                    T为补丁版本号（0代表1.1）
                                    bbb为build号（比如650）
_APCS_INTERWORK     _               使用编译选项-apcs/interwork时
_APCS_ROPI          _               使用编译选项apcs/ropi时
_RWPI               _               使用编译选项-apcs/rwpi时
_APCS_SWST          _               使用编译选项-apcs/swst时
_BIG_ENDIAN         _               编译器针对目标系统使用big-endian内存模式时
_cplusplus          _               编译器工作与C++模式时
_CC_ARM             _               返回编译器的名称
_DATE_              date            编译源文件的日期
_embedded_cplusplus                 编译器工作于EC++模式时
_FEATURE_SINGED_CHAE                使用编译设置选项-zc时设置该预定义宏
_FILE_              name            包含全路径的当前被编译的源文件名称
_func_              name            当前被编译的函数名称
_LINE_              num             当前被编译的代码行号名称