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STM32讲义2VIP免费

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STM32ARM讲义第2章Cortex-M3体系结构Cortex-M3Systemstructure2014.9第一页,共八十七页。第2章Cotex-M3体系结构主要内容CM3微处理器核结构处理器的工作模式和状态寄存器、总线接口存储器的组织与映射指令集、流水线、异常和中断存储器保护单元STM32微控制器概述第二页,共八十七页。2.1CM3微处理器核结构主要内容CM3微控制器结构CM3微处理器结构CM3微处理器核结构CM3微处理器特点第三页,共八十七页。2.1.1CM3内核微控制器结构CM3核调试模块外设存储器时钟和复位I/O内部总线CM3CPU第四页,共八十七页。2.1.2CM3微处理器结构CM3内核第五页,共八十七页。2.1.3CM3微处理器内核结构控制逻辑32位ALU乘法器除法器NVIC接口总线接口跟踪调试接口Thunb解码器Thunb-2解码器运算器第六页,共八十七页。2.1.4CM3微处理器的特点•功耗低•具有门数目少(价格低)•调试成本低(多种先进的调试手段)•中断延迟短•中断响应快速且支持多级中断嵌套•处理器采用先进的ARMv7-M架构•可裁剪的存储器保护单元(MPU)第七页,共八十七页。•ARMv7-M:Thumb-2ISA子集,包含所有基本的16位和32位Thumb-2指令。•只有SP是分组的,寄存器集比ARM7简单。•硬件除法指令,SDIV和UDIV(Thumb-2指令)•处理模式(handlermode)和线程模式(threadmode)•Thumb状态和调试状态•可中断-可继续的LDM/STM、PUSH/POP指令,实现低中断延迟。•中断时自动保存和恢复处理器状态•支持8位、16位和32位等非对齐访问。2.1.4CM3微处理器的特点---指令方面第八页,共八十七页。•外部中断可配置为1~240个•优先级位可配置为1~8位•中断优先级可动态地重新配置。•优先级分组,分为占先中断等级和非占先中断等级。•支持末尾连锁(tail-chaining)和迟来(latearrival)中断,减少了进出栈时间。•处理器状态在进入中断时自动保存,中断退出时自动恢复,不需要多余的指令。2.1.4CM3微处理器的特点---中断方面第九页,共八十七页。•8个存储器区。•子区禁止功能(SRD),实现对存储器区的有效使用。•可使能背景区,执行默认的存储器映射属性。•MPU(存储器保护单元)可裁剪2.1.4CM3微处理器的特点---存储器保护方面第十页,共八十七页。•AHB标准的ICode、DCode和系统总线接口•APB专用外设总线(PPB)接口•Bitband支持,bit-band的原子写和读访问。•存储器访问对齐•写缓冲区,用于缓冲写数据。2.1.4CM3微处理器的特点---总线方面第十一页,共八十七页。•当内核正在运行、被中止、或处于复位状态时,能对系统中包括Cortex-M3寄存器组在内的所有存储器和寄存器进行调试访问。•两种调试端口:2线串行(SW-DP)口或JTAG(JTAG-DP)口。•Flash地址重载和断点单元(FPB),实现断点和代码修补。•数据观察点(DWT)•程序指令跟踪宏单元(ITM),支持printf类型的调试•可选的嵌入式跟踪宏单元(ETM),实现指令跟踪。•跟踪端口单元(TPIU),连接跟踪端口分析仪。2.1.4CM3微处理器的特点---调试方面第十二页,共八十七页。ARM7TDMICortex-M3架构ARMv4T(冯.若依曼)ARMv7-M(哈佛)ISA支持Thumb/ARMThumb/Thumb-2流水线3级3级+分支预测中断FIQ/IRQ240个物理中断中断延时24—42个时钟周期12个时钟(末尾连锁仅6个)休眠保护无内置存储器保护无8段存储器保护单元硬件除法无2—12个时钟周期运行速度0.95DMIPS/MHz1.25DMIPS/MHz功耗0.28mW/MHz0.19mW/MHz面积0.62mm2(仅内核)0.86mm2(内核+外设)2.1.4CM3微处理器的特点---与ARM7TDMI比较第十三页,共八十七页。ARM7TDMI的苦恼执行效率高代码密度低ARM指令执行效率低代码密度高Thumb指令鱼与熊掌不可兼得两者之间的切换相当的麻烦第十四页,共八十七页。2.2CM3的工作模式及状态访问级别:特权级和用户级出于安全考虑,防止意外、恶意访问破坏重要数据。工作模式:处理模式和线程模式分别用于处理异常和普通程序工作状态:Thumb状态和调试状态Thumb状态:16位和32位“半字对齐”的Thumb和Thumb-2指令的执行状态。调试状态:处理器停止并进行调试的状态。第十五页,共八十七页。特权(级)访问和用户(级)访问处理模式线程模式特权访问用户访问始终特权访问第十六页,共八十七页。特权执行可以访...

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