ARM体系结构与编程PDF电子书下载

第1章 ARM概述及其基本编程模型 1

1.1 ARM技术的应用领域及其特点 1

1.2 ARM体系结构的版本及命名方法 2

1.2.1 ARM体系结构的版本 2

1.2.2 ARM体系的变种 4

1.2.3 ARM／Thumb体系版本的命名格式 6

1.3 ARM处理器系列 7

1.3.1 ARM7系列 7

1.3.2 ARM9系列 8

1.3.3 ARM9E系列 9

1.3.4 ARM10E系列 9

1.3.5 SecurCore系列 10

1.4 ARM处理器模式 11

1.5 ARM寄存器介绍 11

1.5.1 通用寄存器 12

1.5.3 程序状态寄存器 14

1.6.1 ARM中异常中断种类 17

1.6 ARM体系的异常中断 17

1.6.2 ARM处理器对异常中断的响应过程 18

1.6.3 从异常中断处理程序中返回 18

1.7 ARM体系中存储系统 19

1.7.1 ARM体系中的存储空间 19

1.7.2 ARM存储器格式 19

1.7.3 非列齐的存储访问操作 20

1.7.4 指令预取和自修改代码 21

第2章 ARM指令分类及其寻址方式 22

2.1 ARM指令集概要介绍 22

2.1.1 ARM指令的分类 22

2.1.2 ARM指令的一般编码格式 22

2.1.3 ARM指令的条件码域 23

2.2 ARM指令寻址方式 23

2.2.1 数据处理指令的操作数的寻址方式 24

2.2.2 字及无符号字节的Load／Store指令的寻址方式 34

2.2.3 杂类Load／Store指令的寻址方式 44

2.2.4 批量Load／Store指令的寻址方式 49

2.2.5 协处理器Load／Store指令的寻址方式 53

第3章 ARM指令集介绍 58

3.1 ARM指令集 58

3.1.1 跳转指令 58

3.1.2 数据处理指令 62

3.1.3 乘法指令 74

3.1.4 杂类的算术指令 79

3.1.5 状态寄存器访问指令 80

3.1.6 Load／Store内存访问指令 83

3.1.7 批量Load／Store内存访问指令 92

3.1.8 信号量操作指令 96

3.1.9 异常中断产生指令 98

3.1.10 ARM协处理器指令 100

3.2 一些基本的ARM指令功能段 104

3.2.1 算术逻辑运算指令的应用 104

3.2.2 跳转指令的应用 106

3.2.3 Load／Store指令的应用 107

3.2.4 批量Load／Store指令的应用 108

3.2.5 信号量指令的应用 109

3.2.6 与系统相关的一些指令代码段 110

3.3 Thumb指令介绍 113

第4章 ARM汇编语言程序设计 115

4.1 伪操作 115

4.1.1 符号定义伪操作 115

4.1.2 数据定义伪操作 119

4.1.3 汇编控制伪操作 127

4.1.4 栈中数据帧描述伪操作 131

4.1.5 信息报告伪操作 131

4.1.6 其他的伪操作 133

4.2 ARM汇编语言伪指令 142

4.3 ARM汇编语言语句格式 145

4.3.1 ARM汇编语言中的符号 145

4.3.2 ARM汇编语言中的表达式 148

4.4.1 汇编语言程序格式 153

4.4 ARM汇编语言程序格式 153

4.4.2 汇编语言子程序调用 154

4.5 ARM汇编编译器的使用 155

4.6 汇编程序设计举例 157

4.6.1 ARM中伪操作使用实例 157

4.6.2 ARM中汇编程序实例 160

第5章 ARM存储系统 165

5.1 ARM存储系统概述 165

5.2 ARM中用于存储管理的系统控制协处理器CP15 166

5.2.1 访问CP15寄存器的指令 166

5.2.2 CP15中的寄存器 168

5.3 存储器管理单元MMU 176

5.3.1 存储器管理单元MMU概述 176

5.3.2 禁止／使能MMU 177

5.3.3 MMU中地址变换过程 179

5.3.5 MMU中的域 188

5.3.6 关于快表的操作 188

5.3.4 MMU中存储访问权限控制 188

5.3.7 ARM中的存储访问失效 191

5.4 高速缓冲存储器和写缓冲区 194

5.4.1 基本概念 194

5.4.2 cache的工作原理和地址映像方法 195

5.4.3 cache的分类 197

5.4.4 cache的替换算法 199

5.4.5 缓冲技术的使用注意事项 199

5.4.6 存储系统的一致性问题 200

5.4.7 cache内容锁定 202

5.4.8 与cache和写缓冲区相关的编程接口 203

5.5 快速上下文切换技术 206

5.5.1 快速上下文切换技术原理 207

5.5.2 快速上下文切换技术编程接口 208

5.6 与存储系统相关的程序设计指南 208

5.6.1 地址空间 208

5.6.2 存储器格式 209

5.6.3 非对齐的存储访问操作 210

5.6.4 指令预取和自修改代码 211

5.6.5 IMB 212

5.6.6 存储器映射的I／O空间 213

5.7 ARM存储系统的实例 214

5.7.1 L7205的存储系统概述 214

5.7.2 L7205中的SDRAM 215

5.7.3 L7205中的MMU 223

第6章 ATPCS介绍 230

6.1 ATPCS概述 230

6.2 基本ATPCS 230

6.2.1 寄存器的使用规则 231

6.2.2 数据栈使用规则 232

6.2.3 参数传递规则 233

6.3 几种特定的ATPCS 234

6.3.1 支持数据栈限制检查的ATPCS 234

6.3.4 支持ARM程序和Thumb程序混合使用的ATPCS 236

6.3.3 支持可读写段位置无关(RWPI)的ATPCS 236

6.3.2 支持只读段位置无关(ROPI)的ATPCS 236

6.3.5 处理浮点运算的ATPCS 237

第7章 ARM程序和Thumb程序混合使用 238

7.1 概述 238

7.2 在汇编语言程序中通过用户代码支持interwork 239

7.2.1 可以实现程序状态切换的指令 239

7.2.2 与程序状态切换相关的伪操作 242

7.2.3 进行状态切换的汇编程序实例 243

7.3 在C／C++程序中实现interwork 244

7.4 在汇编语言程序中通过连接器支持interwork 246

7.4.1 利用veneers实现汇编程序间的程序状态切换 246

7.4.2 利用veneers实现汇编程序与C／C++程序间的程序状态切换 248

第8章 C＼C++以及汇编语言的混合编程 250

8.1 内嵌汇编器的使用 250

8.1.1 内嵌的汇编指令用法 250

8.1.3 在C＼C++程序中使用内嵌的汇编指令 252

8.1.2 内嵌的汇编器和armasm的区别 252

8.1.4 内嵌汇编指令的应用举例 254

8.2 从汇编程序中访问C程序变量 257

8.3 汇编程序、C程序以及C++程序的相互调用 257

8.3.1 在C++程序中使用C程序头文件 258

第9章 异常中断处理 262

9.1 ARM中异常中断处理概述 262

9.1.1 ARM体系中异常中断种类 262

9.1.2 异常中断向量表及异常中断优先级 263

9.1.3 异常中断使用的寄存器 263

9.2 进入和退出异常中断的过程 265

9.2.1 ARM处理器对异常中断的响应过程 265

9.2.2 从异常中断处理程序中返回 268

9.3 在应用程序中安装异常中断处理程序 270

9.3.1 在系统复位时安装异常中断处理程序 271

9.3.2 在C程序中安装异常中断处理程序 272

9.4.1 SWI异常中断处理程序的实现 273

9.4 SWI异常中断处理程序 273

9.4.2 SWI异常中断调用 277

9.5 FIQ和IRQ异常中断处理程序 282

9.5.1 IRQ／FIQ异常中断处理程序 283

9.5.2 IRQ异常中断处理程序举例 285

9.6 复位异常中断处理程序 286

9.7 未定义指令异常中断 287

9.8 指令预取中止异常中断处理程序 287

9.9 数据访问中止异常中断处理程序 287

第10章 ARM C／C++编译器 289

10.1 ARM C／C++编译器概述 289

10.1.1 ARM C／C++编译器及语言库介绍 289

10.1.2 ARM编译器中与搜索路径相关的一些基本概念 290

10.2 ARM编译器命令行格式 291

10.2.1 过程调用标准 292

10.2.2 设置源程序语言类型 293

10.2.4 设置预处理选项 294

10.2.3 指定搜索路径 294

10.2.5 设置输出文件类型 295

10.2.6 指定目标处理器和ARM体系版本 296

10.2.7 生成调试信息 297

10.2.8 代码生成的控制 298

10.2.9 控制警告信息的产生 300

10.2.10 编译时进行的一些额外的检查 302

10.2.11 控制错误信息 303

10.3 ARM编译器中的pragmas 303

10.4 ARM编译器特定的关键词 305

10.4.1 用于声明函数的关键词 305

10.4.2 用于声明变量的关键词 317

10.4.3 用于限定数据类型的关键词 317

10.5 ARM编译器支持的基本数据类型 319

10.6 ARM编译器中预定义宏 320

10.7 ARM中C／C++库 322

10.7.1 ARM中C／C++运行时库概述 323

10.7.2 建立一个包含C／C++运行时库的C／C++应用程序 324

10.7.3 建立不包含C运行时库的应用程序 327

10.7.4 裁减C／C++运行时库以适应特定的目标运行环境 329

第11章 ARM连接器 331

11.1 ARM映像文件 331

11.1.1 ARM映像文件的组成 331

11.1.2 ARM映像文件的入口点 333

11.1.3 输入段的排序规则 334

11.2 ARM连接器介绍 335

11.3 ARM连接器生成的符号 337

11.3.1 连接器生成的与域相关的符号 337

11.3.2 连接器生成的与输出段相关的符号 338

11.3.3 连接器生成的与输入段相关的符号 338

11.4 连接器的优化功能 338

11.5 运行时库的使用 339

11.5.1 C／C++运行时库与目标文件 340

11.5.2 查找需要的C／C++运行时库 340

11.5.3 选择合适种类的C／C++运行时库 341

11.5.4 扫描C／C++运行时库 343

11.6 从一个映像文件中使用另一个映像文件中的符号 343

11.6.1 symdefs文件 343

11.6.2 建立symdefs文件 344

11.6.3 symdefs文件的使用 345

11.7 隐藏或者重命名全局符号 345

11.7.1 steering文件的格式 346

11.7.2 steering文件中的命令 346

11.8 ARM连接器命令行选项 346

11.9 使用scatter文件定义映像文件的地址映射 354

11.9.1 scatter文件概述 355

11.9.2 scatter文件中各部分介绍 357

11.9.3 scatter文件使用举例 359

第12章 嵌入式应用程序示例 368

12.1 嵌入式应用程序设计的基本知识 368

12.1.1 嵌入式应用系统中的存储映射 368

12.1.2 系统初始化 369

12.2 使用semihosting的C语言程序示例 372

12.2.1 源程序分析 372

12.2.2 生成映像文件 375

12.3 一个嵌入式应用系统示例 376

12.3.1 源程序分析 376

12.3.2 生成映像文件 383

12.3.3 本例中地址映射模式 384

12.4 进行ROM／RAM地址重映射的嵌入式应用系统 385

12.4.1 地址映射模式 385

12.4.2 源程序分析 386

12.4.3 生成映像文件 387

12.5 一个嵌入式操作系统示例 388

第13章 使用Codewarrior 395

13.1 CodeWarrior for ADS概述 395

13.2 简单工程项目的使用 396

13.2.1 工程项目窗口 396

13.2.2 简单工程项目的使用 399

13.3 配置生成目标 407

13.3.1 Debug Settings对话框介绍 407

13.3.2 设置生成目标的基本选项 408

13.3.3 汇编器选项设置 413

13.3.4 编译器的选项设置 418

13.3.5 连接器的选项设置 426

13.3.6 fromELF工具的选项设置 432

13.4 复杂工程项目的使用 434

13.4.1 建立一个新的生成目标 434

13.4.2 将一个生成目标更名 436

13.4.3 建立生成目标之间的依赖关系 436

13.4.4 子工程项目的使用 438

13.5 工程项目模板 439

13.5.1 ADS中工程项目模板的使用 440

13.5.2 建立用户工程项目模板 444

13.6.1 编译文件 445

13.6 编译和连接工程项目 445

13.6.2 生成工程项目 447

第14章 ARM体系中的调试方法 449

14.1 ARM体系中调试系统概述 449

14.2 基于Angel的调试系统 450

14.2.1 基于Angel的调试系统的概述 450

14.2.2 使用Angel开发应用程序 453

14.2.3 Angel执行的操作 458

14.2.4 将Angel移植到特定的目标系统 460

14.3 基于JTAG的调试系统 478

14.3.1 基于JTAG的调试系统的特点 478

14.3.2 基于JTAG的调试系统结构 479

14.3.3 目标系统中的调试功能扩展部件 480

14.3.4 基于JTAG的调试过程 481

14.4 ADW使用介绍 481

14.4.1 ADW概述 481

14.4.2 ADW中的窗口 484

14.4.3 ADW使用介绍 488