嵌入式，ARM掃盲

 炮製了一篇，基本是拿來主義，不算技術，只能算雜談。

主要來源是腦中的記憶和《主流ARM嵌入式系統設計技術與執行個體精解》，歡迎指正。

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關於嵌入式
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嵌入式應用的特點：功能特定，規模靈活，即時穩定
類別：MCU, MPU, DSP, SoC
硬體：核心 + 外圍介面
軟體：Bootloader, Kernel & Driver, File System & Application

Bootloader是嵌入式系統的啟動代碼，主要用來初始化處理器、傳遞核心啟動參數給核心，
使得核心可以按照傳遞的參數啟動。通常還具有搬運核心代碼到RAM並跳轉到核心代碼地址
執行的功能。
核心主要進行進程管理、處理序間通訊和同步、記憶體管理和IO資源管理。
驅動，一般作為核心的一部分，主要給上層應用程式提供通過處理器外設介面控制器和外
設進行通訊的媒介。

嵌入式OS: Windows CE, Linux, Plam OS, Symbian OS, VxWorks, uCOS, pSOS,
    Nucleus, EPOC等

RSIC的典型特點：所有指令寬度相同，所有指令都單周期執行（許多實現並不嚴格尊從，
比如ARM處理器），指令流水線

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關於ARM
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ARM處理器系列
    ARM7, ARM9, ARM9E, ARM10E, SecurCore, ARM11

ARM核心功能模組：
    T（Thumb，支援Thumb指令）
    D（Debug，JTAG，可使CPU進入偵錯模式，從而設定斷點，進行單步調試）
    I（Embedded ICE，實現斷點和變數觀測的邏輯電路部分，包括TAP控制器）
    M（Multiplier，8位乘法器）
    E（DSP Enhancement，提供某些DSP指令）
    J（Jazelle DBX，Java加速模組，甚至可以直接執行某些JAVA指令）
    S（softcore，可綜合的軟核）

ARM處理器工作模式
    共支援7種工作模式，具體取決於體繫結構的版本，模式對應了異常向量表。
    +----------+----------+--------------------+
    | 普通模式  |          | 使用者模式            |
    +----------+ 正常模式  +--------------------+
    |          |          | 系統模式            |
    |          |----------+--------------------+
    |          |          | 快速中斷模式        |
    |          |          +--------------------+
    |          |          | 外部中斷模式        |
    | 特權模式  | 異常模式  +--------------------+
    |          |          | 特權模式            |
    |          |          +--------------------+
    |          |          | 資料訪問中止模式     |
    |          |          +--------------------+
    |          |          | 未定義指令中止模式   |
    +----------+----------+--------------------+

注: 此處正常模式和普通模式是我生造的術語，沒有確定是否存在，各位請暫且忽略。

ARM異常處理過程
    ARM的異常，包括複位、未定義指令、軟體中斷、資料訪問中止、外部插斷要求、快
    速插斷要求。
    處理過程：
        1) 儲存現場，包括處理器目前狀態、中斷屏蔽位、CPSR寄存器的各條件標誌位（
    複製到SPSR）
    2) 設定CPSR中相應的位
    3) 將R14寄存器設定成返回地址，最後將PC設定成該異常的異常向量地址，執行
    異常處理。
    4) 由異常返回，先恢複處理器狀態（SPSR->CPSR），然後返回到發生異常中斷
    指令的下一條指令處執行，通過將對應模式下串連寄存器R14中的值裝載到PC
   
ARM寄存器
    ARM共有37個寄存器，其中31個通用寄存器和6個狀態寄存器，都是32位寄存器，但狀
    態寄存器只使用了其中的12位。
    ARM處理器中當前可見的寄存器組和處理器當前工作模式是有關。每種模式都有一組
    對應的寄存器組，各寄存器組中任意時刻可見的寄存器包括程式計數器，15個通用寄
    存器（R0-R14）以及一個或兩個狀態寄存器
    通用寄存器分三類：
        未備份寄存器R0-R7，所有處理器模式下都只同一個物理寄存器。
    備份寄存器R8-R14
        R8-R12每個有兩個不同的物理寄存器
        R13，R14每個六個不同的物理寄存器，系統模式和使用者模式共用一個
        R13通常叫做堆棧指標
        R14通常被稱為串連寄存器（LR）
    程式計數器PC：PC值為當前指令地址加8位元組，即當前指令的下兩條指令的地址。
        由於ARM每條指令都是32位元組長度，所以是字對齊的，即PC低兩位為0。
    程式狀態寄存器
        CPSR（當前程式狀態寄存器），任何模式都可訪問。
    SPSR（備份程式狀態寄存器），各模式專有

ARM的儲存系統
    ARM為單地址空間，大小為2^32個8位位元組，。ARM是大小端可配置的，預設為小端。
    快速環境切換技術（FCSE）通過修改系統中不同進程的虛擬位址，避免在進程間切
    換時造成的虛擬位址到物理地址的重新對應，從而提高了效能。通常FCSE位於CPU和MMU
    之間。

ARM最小系統
    通常包括Boot選擇，電源，複位，時鐘，儲存空間，JTAG介面等電路部分，通常把最小
    系統做成多層核心板（先調穩定了），把外圍介面板設計成雙層板，然後將這兩個系
    統用一個介面串連起來。