ARM基础 四、ARM编程模型

1、 ARM处理器的工作状态

1)从编程的角度看，ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两种状态之间切换：

ARM状态：此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令；

Thumb状态：此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。

2)Thumb和ARM

大部分ARM core 提供：ARM 指令集（32-bit ）、Thumb指令集（16-bit）

3)状态切换方法

ARM指令集和Thumb指令集均有切换处理器状态的指令，并可在两种工作状态之间切换，在开始执行代码时，应该处于ARM状态。

进入Thumb状态

      当操作数寄存器的状态位（位0）为1时，可以采用执行BX指令的方法，使微处理器从ARM状态切换到Thumb状态。当处理器处于Thumb状态时发生异常（如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等），则异常处理返回时，自动切换到Thumb状态。

切换到ARM状态

      当操作数寄存器的状态位为0时，执行BX指令时可以使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态。在处理器进行异常处理时，把PC指针放入异常模式链接寄存器中，并从异常向量地址开始执行程序，也可以使处理器切换到ARM状态。

4)ARM 采用的是32位架构
      ARM 约定:   Byte:8 bits      Halfword:16 bits (2 byte)      Word :32 bits (4 byte)      

                   Doubleword:64-bits（8byte）（Cortex-A处理器）

2、 对齐

存储器访问必须始终适当地保持地址对齐：

1)非对齐地址将产生不可预测的/未定义的结果

2)用‘Data Abort’ 异常来检测无效的非对齐数据存取
3)需要额外的扩展逻辑，或者MMU来实现
4)谨防指令读取时出现非对齐
非对齐数据存取能够完成, 但不是用 LDR：使用 LDRB, STRB 传递字节，或使用LDM 加移位/屏蔽

   

3、字节顺序

测试计算机大小端的方法：

4、处理器工作模式

ARM有7个基本工作模式：

     User(用户模式)：非特权模式，ARM处理器正常的程序执行状态，大部分任务执行在这种模式
     FIQ(快中断模式)：当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入这种模式
     IRQ(中断模式)：当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入这种模式
     Supervisor(管理模式)：当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
     Abort(数据访问终止模式)：当存取异常时将会进入这种模式
     Undef(未定义指令中止模式)：当执行未定义指令时将会进入这种模式
     System(系统模式)：使用和User模式相同寄存器集的特权模式

          ARM的工作模式改变可以由软件改变、也可以由外部中断或者异常处理改变。

          除了usr之外其他模式称为特权模式，除了usr和system其他模式称为异常模式，用于处理中断和异常，或者访问受保护的系统资源等。

5、ARM寄存器

37个寄存器 = 7个未分组寄存器（R0～R7）+  2×（5个分组寄存器R8～R12） + 6×2（R13=SP，R14=lr 分组寄存器） + 1(R15=PC)              + 1(CPSR) + 5(SPSR)

                

    *程序状态寄存器

      

      *程序指针PC

            当处理器执行在ARM状态:1.所有指令 32 bits 宽      2.所有指令必须 word 对齐
          所以 pc值由bits [31:2]决定, bits [1:0] 未定义 (所以指令不能halfword / byte对齐)