S3C2440A

1、 处理器的操作状态：

从编程者的角度，ARM920T可工作在ARM/THUMB两种状态。

ARM状态：执行32位的，字对齐的ARM指令（常用）

THUMB状态：执行16位的，半字对齐的THUMB指令（用的相对较少）

注：两种工作状态的改变并不会引起工作模式及寄存器值的改变！！

 

进入THUMB状态：执行BX指令。

进入ARM状态：在THUMB状态时，执行BX指令。或处理器处理异常。

2、 处理器的存储模式：

大端模式：要存储数据的高位存储在内存中的底位。

小端模式：要存储数据的高位存储在内存中的高位。

3、 指令的长度：

ARM指令：4字节（32位）须4字节对齐

THUMB指令：2字节（16位）须2字节对齐

4、 支持的数据类型：

字节（8位）、半字（16位）、字（32位）

5、 支持的工作模式：

ARM920T支持7中工作模式：

User(用户模式)：正常的ARM程序执行。

Fiq(快速中断)：支持快速的数据或通道的加工

Irq(普通中断)：用于普通中断处理

Svc(管理模式)：用于操作的保护模式

Abt(数据、指令预取)：当数据或指令预取失败进入的模式

Sys(系统模式)：为操作系统提供的特权用户模式

Und(未定义指令)：当未定义指令执行时进入的模式

 

注：模式的改变可通过软件来控制，或外部中断、异常的产生。大部分的用户程序执行在用户模式。非用户模式称为特权模式。进入特权模式主要是进入中断或异常服务。或者访问被保护的资源。

 

寄存器：

ATM920T一共有37个寄存器：31个通用的32位的寄存器和6个状态寄存器。但是这些寄存器不能同时使用。处理的操作状态和模式决定了使用哪些寄存器。

 

ARM状态寄存器集：

在ARM状态，16个通用寄存器和一个或两个状态寄存器在任何时候可见。在特权模式时，模式相关的备份寄存器将切入。

ARM状态下的寄存器有R0-R15，在这些寄存器中，除了R15外都是通用的寄存器。可用来保存地址或数据。第17个寄存器（CPSR）用来保存状态。

 

R14:被用作子程序连接寄存器。当BL指令被执行是，R14将保存R15（程序计数器）的值，在其他情况下可用作通用寄存器。相应的备份寄存器R14_svc,R14_fiq,R14_irq,R14_abt,R14_und用来保存当中断或异常发生时，R15(PC)的返回值。或在对应模式时执行BL指令时该模式的PC值。

R15：该寄存器被用作PC（程序计数器）。在ARM状态，bits[1:0]填充0，bits[31:2]填充PC。在THUMB状态，bits[0]填充0，bits[31:1]填充PC。

 

R16:该寄存器CPSR（当前程序状态寄存器）。包含条件码和当前程序的模式。

 

注：R13：通常用作堆栈指针寄存器。R14：存放子程序返回地址。R15：程序计数器PC。

FIQ模式用7个备份寄存器R8-14（R8_fiq—R14_fiq）在ARM状态由于有很多备份寄存器，所以这些寄存器的值不用保存。在IRQ/SVC/ABT/UND等模式下，有连个备份寄存器R13和R14。允许这些模式有一个私有的堆栈指针和连接寄存器。

至于THUMB状态就不再讨论。

 

程序状态寄存器：

ARM920T包含一个当前程序状态寄存器（CPSR）和5个保存程序状态寄存器（SPSR），该寄存器主要用于当异常发生时保存前一状态的CPSR的值。

 

  条件标志                     保留                      控制位

N

Z

C

V

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

I

F

T

M4

M3

M2

M1

M0

条件标志：

N：取反、小于

Z：为0

C：进位、借位

V：溢出

 

控制位：

I：1（关普通中断），0（开普通中断）

F：1（关快速中断），0（开快速中断）

T：1（THUMB状态），0（ARM状态）

M[4:0]:

10000

用户模式

10001

快速中断模式

10010

普通中断模式

10011

管理模式

10111

预取指令、数据无效

11011

未定义模式

11111

系统模式

6、 异常：

异常发生时处理器会暂时终止当前程序的运行，转去执行中断处理。在转去执行中断处理之前，当前处理器的状态必须保存以便异常处理完能够正常返回。在同一时间有可能产生多种异常，如果发生了，处理器将按照固定的顺序去处理。

 

进入异常处理器要做的事：

1、 保存下一条地址当相应异常模式的连接寄存器（R14），如果异常是从ARM状态进入，拷贝到连接寄存器的下一条指令的地址为（PC+4或PC+8决定哪种异常）。

2、 拷贝CPSR的值到相应模式的SPSR寄存器。

3、 改变CPSR的模式位为对应的异常模式。

4、 从中断向量表中取出下一条指令。

  退出异常要做的事：

1、 将连接寄存器的值减去一个合适的值，赋给PC，减去的值与异常的类型有关。

2、 拷贝SPSR中的值到CPSR中

3、 如果进入异常时关了中断，则在此开中断。

对应的表：

         对应返回指令

   ARMR14_X

 

BL     MOV PC,R14

  PC + 4

 

SWI    MOV PC,R14_svc

   PC+ 4

 

UDEF   MOVPC,R14_und

   PC+ 4

 

FIQ    SUBS PC,R14_fiq,#4

   PC+ 4

 

IRQ    SUBS PC,R14_irq,#4

   PC+ 4

 

PABT  SUBS PC,R14_abt,#4

   PC+ 4

 

DABT  SUBS PC,R14_abt,#8

   PC+ 8

 

RESET  --

  ----

 

 

 

软中断：软中断指令（SWI）被用作进入管理模式。通常是需要使用管理模式功能时使用。从管理模式返回只需以下指令：MOV  PC,R14_svc

7、 异常向量表：

地址

异常

进入的模式

优先级

0x00000000

Reset

管理

1

0x00000004

未定义指令

UND

6

0x00000008

软中断

管理

6

0x0000000C

预取指令无效

ABORT

5

0x00000010

预取数据无效

ABORT

2

0x00000014

保留

保留

 

0x00000018

IRQ

IRQ

4

0x0000001C

FIQ

FIQ

3

 

 

复位的过程：

当复位信号变低时，ARM920T丢弃正在执行的指令，并且继续以字地址增加去取指令。

当复位信号变高时，ARM920T：

1、 拷贝当前PC和CPSR的值到R14_svc和SPSR中。这时PC和SPSR是未定义的。

2、 将M[4:0]强制改为10011（管理模式）设置CPSR的I和F位（关中断和快速中断）并且清除T位（工作状态为ARM状态）。

3、 强制PC下一条预取指令的地址为0x00

4、 在ARM状态继续执行指令。