ARM開發板學習經驗
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7. ARM指令與Thumb指令的區別
答：在ARM體系結構中，ARM指令集中的指令是32位的指令，其執行效率很高。
對于存儲系統數據總線為16位的應用系統，ARM體系提供了Thumb指令集。Thumb
指令集是對ARM指令集的一個子集重新編碼得到的，指令長度為16位。通常在
處理器執行ARM程序時，稱處理器處于ARM狀態；當處理器執行Thumb程序時，
稱處理器處于Thumb狀態。Thumb指令集并沒有改變ARM體系地層的程序設計模
型，只是在該模型上加上了一些限制條件。Thumb指令集中的數據處理指令的操
作數仍然為32位，指令尋址地址也是32位的。
8. 什么是ATPCS
答：為了使單獨編譯的C語言程序和匯編程序之間能夠相互調用，必須為子程序
之間的調用規定一定的規則。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序調用的
基本規則。這些規則包括寄存器使用規則，數據棧的使用規則，參數的傳遞規則
等。
9. ARM程序和Thumb程序混合使用的場合
答：通常，Thumb程序比ARM程序更加緊湊，而且對于內存為8位或16位的系
統，使用Thumb程序效率更高。但是，在下面一些場合下，程序必須運行在ARM
狀態，這時就需要混合使用ARM和Thumb程序。
強調速度的場合，應該使用ARM程序；
有些功能只能由ARM程序完成。如：使用或者禁止異常中斷；
當處理器進入異常中斷處理程序時，程序狀態切換到ARM狀態，即在異常中
斷處理程序入口的一些指令是ARM指令，然后根據需要程序可以切換到Thumb
狀態，在異常中斷程序返回前，程序再切換到ARM狀態。
ARM處理器總是從ARM狀態開始執行。因而，如果要在調試器中運行Thumb
程序，必須為該Thumb程序添加一個ARM程序頭，然后再切換到Thumb狀態，執
行Thumb程序。
10. ARM處理器運行模式
答：ARM微處理器支持7種運行模式，分別為：
用戶模式 （usr）：ARM處理器正常的程序執行狀態；
快速中斷模式 （fiq）：用于高速數據傳輸或通道管理；
外部中斷模式 （irq）：用于通用的中斷處理；
管理模式 （svc）：操作系統使用的保護模式；
數據訪問終止模式 （abt）：當數據或指令預取終止時進入該模式，用于虛
擬存儲及存儲保護；
系統模式 （sys）：運行具有特權的操作系統任務；
未定義指令中止模式 （und）：當未定義指令執行時進入該模式，可用于支
持硬件協處理器的軟件仿真。
11. ARM體系結構所支持的異常類型
答：ARM體系結構所支持的異常和具體含義如下 （圈里面的數字表示優先級）：
復位①：當處理器的復位電平有效時，產生復位異常，程序跳轉到復位異常
處執行 （異常向量：0x0000,0000）；
未定義指令⑥：當ARM處理器或協處理器遇到不能處理的指令時，產生為定
義異常。可使用該異常機制進行軟件仿真 （異常向量：0x0000,0004）；
軟件中斷⑥：有執行SWI指令產生，可用于用戶模式下程序調用特權操作指
令。可使用該異常機制實現系統功能調用 （異常向量：0x0000,0008）；
指令預取中止⑤：若處理器的預取指令的地址不存在，或該地址不允許當前
指令訪問，存儲器會向處理器發出中止信號，當預取指令被執行時，才會產生指
令預取中止異常 （異常向量：0x0000,000C）；
數據中止②：若處理器數據訪問的指令的地址不存在，或該地址不允許當前
指令訪問，產生數據中止異常 （異常向量：0x0000,0010）；
IRQ④（外部中斷請求）：當處理器的外部中斷請求引腳有效，且CPSR中的
I位為0時，產生IRQ異常。系統的外設可以該異常請求中斷服務 （異常向量：
0x0000,0018）；
FIQ③（快速中斷請求）：當處理器的快速中斷請求引腳有效，且CPSR中的
F位為0時，產生FIQ異常 （異常向量：0x0000,001C）。
說明：其中異常向量0x0000,0014為保留的異常向量。
12. ARM體系結構的存儲器格式
答：ARM體系結構的存儲器格式有如下兩種：
大端格式：字數據的高字節存儲在低地址中，字數據的低字節存放在高地址
中；
小端格式：與大端存儲格式相反，高地址存放數據的高字節，低地址存放數
據的低字節。
13. ARM寄存器總結：
ARM有16個32位的寄存器（r0到r15）。
r15充當程序寄存器PC，r14（linkregister）存儲子程序的返回地址，r13
存儲的是堆棧地址。
ARM有一個當前程序狀態寄存器：CPSR。
一些寄存器（r13，r14）在異常發生時會產生新的instances，比如IRQ處
理器模式，這時處理器使用r13_irq和r14_irq
ARM的子程序調用是很快的，因為子程序的返回地址不需要存放在堆棧中。
14. 存儲器重新映射的原因：
使Flash存儲器中的FIQ處理程序不必考慮因為重新映射所導致的存儲器邊
界問題；
用來處理代碼空間中段邊界仲裁的SRAM和BootBlock向量的使用大大減
少；
為超過單字轉移指令范圍的跳轉提供空間來保存常量。
15. 存儲異常向量表中程序跳轉使用LDR指令，而不使用B指令的原因：
LDR指令可以全地址范圍跳轉，而B指令只能在前后32MB范圍內跳轉；
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