1 嵌入式结构
| 名称 | 说明 |
| 应用程序 | app |
| 库 | libc.so.6、libstdc++.so、libjpeg.so、… |
| GUI | QT(C++)、Android(Java)、Mini-GUI(C)、GTK() |
| 文件系统 | Filesystem |
| 内核 | Linux、Android |
| bootloader | uboot、myboot |
| 板卡 | SOC+DDR+NAND(EMMC)+LCD+SOUND+NET… |
| SOC | CPU(arm)+总线+控制器 |
Arm公司只设计处理器架构，Arm1 Arm2 …. Arm6
| 版本 | 内核 | 芯片 |
| v4 | arm7TDMI | S3C44B0 |
| arm920T | S3C2440（火，资料多） |
| v5 | arm10 | |
| v6 | arm1176 | S3C6410 |
| arm11MP | |
| v7 | arm-cortex-a，针对以应用为主（消费电子、高端的嵌入式设备） | |
| a8 | S5PV210（单核） |
| a9 | Exynos4412（4核）、Imax6.Q/D、Omap4460(TI) |
| a15 | Exynos5210（a15以上才支持硬件除法） |
| arm-cortex-r | |
| r4/r6 | |
| arm-cortex-m（m系列都支持硬件除法） | |
| m3 | STM32F10xxx(ST) |
| m4 | STM32F40xxx |
| m7 | STM32F7xxx |
| v8 | arm-cortex-a50（都是64位） | |
| a53（消费电子、高端的嵌入式设备） | |
| a57(服务器) | |
| arm-cortex-a72 | |
除arm外的芯片
| 名称 | 说明 |
| mips | 网络设备（路由） |
| ppc | 航空航天，高端路由 |
| 51 | 仪器仪表 |
2 ARM架构
2.1 结构
SOC=CPU(arm)+总线+控制器i5--PIC-E--桥（芯片组）ARM=arm_core 执行arm指令，哈弗结构 cache 高速缓存 I-cache 缓存代码 D-cache 缓存数据 TCM 要求访问速度高的，可以存在这里 I-tcm 存代码 D-tccm 存数据
2.2 协处理器
| 名称 | 说明 |
| CP15 | cache、tcm、指令分支预测等的开关，处理器的大小端、MMU的开关、页表 |
| CP14 | 调试 |
| CP10 | NENO |
| CP11 | VFP |
2.3 寄存器
r13~r15不要随便用，所有函数按1、2、3的顺序执行，保证调用函数之后能够正确返回
1、LR->SP2、SP->LR3、PC=LR
| 名称 | 说明 |
| CPSR | 当前程序状态寄存器 |
| SPSR | 保存程序状态寄存器 |
| r0~r12 | 写程序时随便用 |
| r13 | SP stack pointer（指向在栈中的地址） |
| r14 | LR link register（函数返回时的指向） |
| r15 | PC process counter（指向程序执行地方） |
2.4 指令集
arm-cortex-m 只支持thumb thumb2
| 名称 | 位数 | 说明 |
| arm指令 | 32位 | 高效，占空间比较大 |
| thumb指令 | 16位 | 比arm低效，占空间比较小 |
| thumb2指令 | 32/16位混合 | |
2.5 七种工作模式
| 名称 | 位数 |
| user | 用户模式，执行用户程序 |
| system | 系统模式 |
| svc | 管理模式，执行boot kernel |
| abort | 模式，处理非法访问地址 |
| irq | 中断模式 |
| fiq | 快速中断 |
| unde | 未定义模式，处理未定义指令 |
普通模式：user 只能修改NZCVQ
特权模式：system,svc,unde,abort,irq,fiq
异常模式：svc,unde,abort,irq,fiq 每个异常模式都有自己的r13，r14，SPSR
模式切换：CPSR[NZCVQ EAIFT M[4:0]] N 负操作1，否则0 Z 零操作1，否则0 C 加法，如果有进位1，否则0 减法，如果有借位0，否则1 V 有溢出1，否则0 Q 有饱和1，否则0 E 如果小端0，否则1 A 中止禁止位，如果为1则禁止了中止异常 I 中断禁止位 F 快速禁止位 T 如果执行的thumb指令则位2，否则为0 M[4:0] 只有特权模式可以写
3 ARM汇编，在C中嵌套汇编
int main(void){ int a = 100; int b = 30; int c = 50; //假设前面有C代码，把一个数放进r0，自己写的汇编改变了r0的值，这就出问题，所以自己使用前要存下r0的值 //使用完后恢复它，在保护寄存器行写一下就可以 __asm__ __volatile__( "mov %0,#20\n" //把a的值改为20，%0代表a，不能直接写20，不然会认为是地址，加个#号 "mov r0,#123\n" //把r0寄存器的值赋值123，汇编指令都要\n结尾 "mov %1,r0\n" "mov r1,%2\n" "mov %0,r1\n" :"=&r"(a),"=&r"(b) /** * 声明输出变量（只能写不能读）和输入输出变量，第一个声明的是%0， * 第二个是%1，=是输出变量，+是可读可写变量，&是独占寄存器，r代表是寄存器， * =后记住加& */ :"r"(c) //声明输入变量，只能读不能写 :"r0","r1" //保护寄存器，使用寄存器之后还原原来寄存器的值 ); printf("hello asm %d %d %d\n",a,b,c); /** * out = in_out; * in_out = in; */ int in_out = 200; int out; int in = 52; asm volatile( "mov %0,%1\n" "mov %1,%2\n" :"=&r"(out),"+r"(in_out) :"r"(in) : ) printf("hello asm out=%d in_out=%d\n",out,in_out); int d,f,e; asm volatile( "mov %[d],#1\n" "mov %[f],#2\n" :[d]"=&r"(d),[e]"=&r"(e),[f]"=&r"(f) //可以直接指定每个变量的标号，就可以用%0，%1这种方式访问 //在""前加[随便字符串]即可，解决添加变量在中间后序号改变 : : ) printf("hello asm d=%d f=%d\n",d,f); //减法sub int g,h,i; asm volatile( "mov r0,#9\n" "mov r1,#8\n" //要实现g = r0-r1; "sub %0,r0,r1\n" :"=&r"(g) : :"r0","r1" ); printf("hello asm sub g=%d\n",g); /** * 32位处理器上进行64位减法，I存高位，H存低位 * 0x33333333 00000004 * 0x11111111 00000005 * 0x22222221 ffffffff */ asm volatile( "mov r0,#4\n" "mov r1,#5\n" //C减法，如果有借位，Clear C置0，反之Set C置1，看上面模式切换那里，sub加s表示需要借位 "subs %0,r0,r1\n" "ldr r0,=0x33333333" "ldr r1,=0x11111111" //%1 = r0-r1-!C "sbc %1,r0,r1\n" :"=&r"(h),"=&r"(i) : :"r0","r1" ); printf("sub = %#x%08X\n",i,h); //乘法 int mul; asm volatile( "mov r0,#3\n" "mov r1,#4\n" //mul的三个操作数必须都是寄存器，%0 = r0*r1 "mul %0,r0,r1\n" :"=&r"(mul) : :"r0","r1" ); printf("hello asm mul=%d\n",mul); asm volatile( "mov r0,#3\n" "mov r1,#4\n" "mov r2,#5\n" //mla %0 = r0*r1+r2 结果是17 //mls %0 = r0*r1-r2 结果是7 "mla %0,r0,r1,r2\n" :"=&r"(mul) : :"r0","r1","r2" ); printf("hello asm mul=%d\n",mul); /** * 条件执行，大多数的arm指令都支持 * thumb指令只有跳转指令才支持 * 大于gt，小于lt，等于eq，不等于ne，小于等于le，大于等于ge */ int k=5,m=6,l; asm volatile( "subs r0,%1,%2\n" //条件执行 "movgt %0,#1\n" //k-m>0则l=1 "moveq %0,#2\n" //k-m=0则l=2 "movlt %0,#3\n" //k-m<0则l=3 :"=&r"(l) :"r"(k),"r"(m) :"r0" ); printf("hello asm l=%d\n",l); //专门比较指令 asm volatile( "mov r0,#4\n" "mov r1,#5\n" //cmp指令加不加s都行 "cmp r0,r1\n" "movgt %0,#1\n" //r0>r1则l=1 "moveq %0,#2\n" //r0=r1则l=2 "movlt %0,#3\n" //r0<r1则l=3 :"=&r"(l) : :"r0","r1" ); printf("hello asm l=%d\n",l); //专门比较是否相等指令 asm volatile( "mov r0,#4\n" "mov r1,#5\n" //teq指令加不加s都行 "teq r0,r1\n" "moveq %0,#1\n" //r0=r1则l=1 "movne %0,#2\n" //r0!=r1则l=2 :"=&r"(l) : :"r0","r1" ); printf("hello asm l=%d\n",l); //判断某一个寄存器的某一位是否为0，此题输出1 asm volatile( //0xf0 = 1111 0000，从右边第0位开始数 "mov r0,#0xf0\n" //r0&(1<<4)按位与的操作，判断第四位是否为0 "tst r0,#(1<<4)\n" "moveq %0,#0\n" //如果等于0，输出0 "movne %0,#1\n" //如果不等于0，输出1 :"=&r"(l) : :"r0" ); /** * 逻辑运算 * and 两个是1才是1，其余都是0 * orr 有1个是1都是1 * eor 不同为1，相同为0 * bic * * mvn r0,#0xff 按位取反 * r0 = ~0x000000ff = 0xffffff00 * * 移位运算符<<向左移，>>向右移 * 需要移位的数字 << 移位的次数 * 例如： 3 << 2，则是将数字3左移2位 * 首先把3转换为二进制数字0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011，然后把该数字高位(左侧)的两个零移出 * 其他的数字都朝左平移2位 * 最后在低位(右侧)的两个空位补零。则得到的最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100 * 则转换为十进制是12。不溢出的情况下 * 相当于3*2的2次方 * 3*(2^2) = 12 */ int and,orr,eor,bic; asm volatile( "mov r0,#5\n" //0000..0101 "mov r1,#6\n" //0000..0110 //%0 = r0&r1 "and %0,r0,r1\n" "orr %1,r0,r1\n" "eor %2,r0,r1\n" "mov r0,#0xff" //想把第2位清零,从右边第0位开始数 "bic %3,r0,#4\n"//或者#4 = #(1<<2) :"=&r"(and),"=&r"(orr),"=&r"(eor),"=&r"(bic) : :"r0","r1" ); printf("hello asm and=%d orr=%d eor=%d bic=%x\n",and,orr,eor,bic); /** * lsl逻辑左移，lsr逻辑右移 * asr算术右移，ror循环右移 */ int lsl,lsr,asr,ror; asm volatile( "mov r0,#20\n" "mov %0,r0,lsl #1\n" //%0 = r0<<1 结果是40 "mov %0,r0,lsr #1\n" //%1 = r0>>1 结果是10 "mov r0,#-20\n" //20 = 0000...10100 -20 = 1000...10100 补码：1111...01100 //计算机中存的都是补码 "mov %2,r0,lsr #1\n" //逻辑右移一位得到0111...0110 "mov %3,r0,asr #1\n" //算术右移一位得到1111...0110 "mov r0,#0#ff\n" "mov %4,r0,ror #4\n" //把最低位循环4次移到最高位，得到0xf000000f :"=&r"(lsl),"=&r"(lsr),"=&r"(asr),"=&r"(ror) : :"r0", ); printf("hello asm lsl=%d lsr=%d asr=%d ror=%x\n",lsl,lsr,asr,ror); int n; //读CPSR asm volatile( "mrs %0,cpsr\n" :"=&r"(n) : : ); printf("cpsr = %#x\n",n); //CPSR中有NZCVQ EAIFT asm volatile( "mrs r0,cpsr\n" "orr r0,r0,#(1<<7)\n" "msr cprs,r0\n" //修改CPSR中的值，此时处于用户模式，只能修改NZCVQ这5位，这里修改了第7位，修改失败 : : :"r0" ); return 0;}
4 syscall
/* * 直接调用内核函数* 内核中为每一个系统调用有编号* 在<Linux_src>/arch/arm/include/asm/unistd.h中* fork 2* read 3* write 4*/int main(void){ char *s = "hell syscall\n"; int ret; write(1,s,strlen(s)); syscall(4,1,s,strlen(s)); //对于arm平台系统调用号有一个0x900000的偏移 asm volatile( "mov r0,#1\n" "mov r1,%1\n" "mov r2,#14\n" "swi 0x900004\n" //进入内核 "mov %0,r0\n" //返回值在r0中 :"=&r"(ret) :"r"(s) :"r0","r1","r2" ); printf("ret =%d\n,ret"); return 0;}
