arm单片机的优势
ARM单片机采用了新型的32位ARM核处理器,使其在指令系统,总线结构,调试技术,功耗以及性价比等方面都超过了传统的51系列单片机,同时arm单片机在芯片内部集成了大量的片内外设,所以功能和可靠性都大大提高。arm单片机的结构特性
具有统一和固定长度的指令域,使指令集和指令译码都大大简化
具有一个大而统一的寄存器文件,大多数数据操作都在寄存器中完成,使指令执行速度更快
采用加载/存储结构,使数据处理时只对寄存器操作,而不直接对存储器操作
寻址方式简单而灵活,所有加载/存储的地址都只由寄存器的内容和指令域决定,执行效率高
每一条数据处理指令都对算术逻辑单元和移位寄存器进行控制,以最大限度的提高算术逻辑单元和移存器的利用率
采用自动增减地址的寻址方式,有利于优化循环程序的执行
引入多寄存器加载/存储指令,有利于实现数据吞吐量的最大化
arm单片机的工作状态和模式
从编程的角度看,ARM处理器的工作状态通常有以下两种:
1、ARM状态,此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令
2、Thumb状态,此时处理器执行16位的,半字对齐的Thumb指令
当ARM处理器执行32位ARM指令集中的指令时,工作在ARM状态,执行16位Thumb指令集中的指令时,工作在Thumb状态,通常在刚加点开始执行代码时处于ARM状态,然后在程序的执行过程中,只要满足一定条件,随时可以在两种工作状态间切换,并且这种切换并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。
ARM处理器支持7种运行模式,分别为:
用户模式usr:ARM处理器正常的程序执行模式
快速中断模式fiq:用于高速数据传输或通道处理
外部中断模式irq:用于通用的中断处理
管理模式svc:操作系统使用的保护模式
数据访问中止模式abt:当数据或指令预取终止时进入该模式,可用于虚拟存储及存储保护
系统模式sys:运行具有特权的操作系统任务
未定义指令模式und:当未定义的指令执行时进入该模式,可用于支持硬件协处理器的软件仿真
arm单片机的寄存器结构
arm单片机的常见异常
arm单片机的应用
arm单片机以其体积小、功耗低、集成度和性价比高等优点在各领域得到广泛的应用,主要应用有:
汽车导航
影音娱乐系统
网络浏览
运输监控
存储设备
掌上电脑
可视电话
arm单片机的发展趋势
1、配置模块丰富化
随着半导体工艺的迅速发展,在arm单片机上可实现更为复杂的功能,LCD控制器,音频编码解码器,大容量的FLASH和RAM,高精度的A/D转换器,以太网控制器等越来越多的控制模块可集成到芯片内部
2、指令系统效率提高
实现RISC和CISC指令集的融合,进一步提高Thumb指令集的性能,流水线的级数向更高发展
3、处理器频率进一步提高
虽然高档的ARM处理器Xscale系列时钟频率已接近1G,但与通用处理器的高频率还有一定的差距,因此arm单片机向更高频率和多核发展已成趋势
4、与DSP技术融合
随着科学技术的发展,arm单片机与DSP之间的界限越来越模糊,两者配合使用的情况屡见不鲜,尤其在高端电子产品中,两者分工合作,共同满足用户的需求
5、单片机种类多样化
目前在arm单片机市场上的主流产品是飞利浦和三星,但近年来国内许多企业和科研机构已加入到研发团队中来,相信不远的将来市场上会出现大量我国自主研发的arm单片机产品。