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ARM微处理器的原理与应用样本
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本设计包含内容：毕业论文
论文大概：
论文（设计）题目
ARM微处理器的原理与应用
The principle and application of the
ARM
目录
摘要…………………………………………………………………………………………1
关键词………………………………………………………………………………………1
1.简介……………………………………………………………………………………….1
1.1.前言……………………………………………………………………………………..1
1.2.ARM的体系结构………………………………………………………………………1
1.3.ARM7TDMI(-S)………………………………………………………………………..2
1.4.ARM7TDMI处理器的流水线工作方式………………………………………………2
1.5.处理器模式……………………………………………………………………………..2
1.6.ARM是一种高性能的微处理器,有非常大的应用前景………………………………3
2.LPC2104结构、特性…………………………………………………………………….3
3.EasyARM2104开发实验板原理…………………………………………………………6
3.1.原理图…………………………………………………………………………………...6
3.2.局部具体说明……………………………………………………………………………7
3.2.1.主从JTAG借口电路………………………………………………………………….7
3.2.1.1.主JTAG进入方法…………………………………………………………………..8
3.2.1.2.从JTAG进入方法…………………………………………………………………..8
3.2.1.3.JTAG仿真器控制主/从JTAG调试方法…………………………………………...8
3.2.2LED显示电路………………………………………………………………………….8
4.ARM仿真软件ADS1.2的使用…………………………………………………………..9
4.1.建立新工程……………………………………………………………………………….9
4.2.建立新的源文件………………………………………………………………………….9
4.3.CodeWarrior
IDE软件设置………………………………………………………………9
4.4.ADX
debug软件设置……………………………………………………………………10
5.LPC2104的运用……………………………………………………………………………12
5.1.单个LED闪烁控制………………………………………………………………………12
5.2.一位数码管显示…………………………………………………………………………..12
5.3.蜂鸣器报警………………………………………………………………………………..14
5.4.UART0通讯实现………………………………………………………………………….15
5.5.上位机控制原理…………………………………………………………………………..17
6.总结………………………………………………………………………………………….18
参考文献……………………………………………………………………………………….19
abstract…………………………………………………………………………………………19
keywords……………………………………………………………………………………….19
附源程序……………………………………………………………………………………….20
ARM微处理器的原理和运用
——基于LPC2104芯片
信息工程学院电001班 沈志刚 指导老师
王起文
摘要：ARM由于他们极小的尺寸和低的功耗,用于微型化是关键的场合是非常的理想的,例如存取控制和数据读取。由于宽的通信接口和大容量的SRAM资源,
他们非常适合通讯和协议转换,软调制解调器,语音识别和低的终端成像, 为其提供大的缓冲区尺寸和高的处理能力。
各种各样的32位定时器,PWM
通道和丰富的GPIO口使ARM微控制器特别适于工业管理和医学系统。
关键词：ARM、Thumb、ARM7TDMI(-S)、RISC、VPB、AMBA、AHB
1. 简介
1.1前言
ARM即Advanced
RISC Machines
的缩写,是微处理器行业的一家知名企业,该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有高性能、成本低和能耗省的特点。适用于多中领域,比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。ARM公司是1990年成立的设计公司。ARM公司是知识产权供应商,本身不生产芯片,靠转让设计许可,由合作伙伴公司（如：硬件厂商Intel、IBM、LG、NEC、SONY、菲利浦等,软件厂商有微软、升阳、MRI等公司）来生产芯片,这样芯片就各具特色。
1.2ARM的体系结构
ARM的设计实现了非常小,但是高性能的结构。ARM微处理器的简单使ARM的内河非常小,这样使期间的功耗也非常低。
ARM架构是面向低预算市场设计的第一款精简指令集处理器,因为它集成了非常典型的RISC结构特性：
● 一个大的、统一的寄存器文件；
● 装载/保存结构,数据处理的操作只针对寄存器的内容,而不直接对存储器进行操作；
● 简单的寻址模式,所有装载/保存的地址只由寄存器内容和指令域决定；
● 统一和固定长度的指令域,简化了指令的译码；
此外,ARM体系结构还提供：
● 每一条数据处理指令都对算术逻辑但与那和移位器控制,以实现对ALU和移位器的最大利用；
● 地址自动增加和自动减少的寻址模式实现了程序循环的优化；
● 多寄存器装载和存储指令实现最大数据吞吐量；
● 所有指令的条件执行实现最快速的代码执行；
ARM还有一个最大的特点是同时兼有32位ARM指令集和16位Thumb指令集,16位结构比32位结构具有更高的代码密度,并且超过32位结构50%的性能。Thumb在32位结构上实现了16位的指令集,这样可提供：比16位结构该更高的性能和比32位结构更高的代码密度。
1.3ARM7TDMI(-S)
ARM7TDMI是目前最低端的ARM核,相比以前的ARM6,ARM7实现了四个进步：增加了64位乘法指令（带M后缀的）、支持片上调试（带D后缀的）、高密度16位的Thumb指令机扩展（带T后缀的）和EmbededICE
观察点硬件（带I后缀的）。
ARM7TDMI-S是ARM7TDMI的可综合版本,与ARM7TDMI没有太大区别,编成模式也一致。
1.4ARM7TDMI处理器的流水线工作方式
ARM7TDMI处理器使用流水线来增加处理器指令流的速度,这样可使几个操作同时进行,并使处理和存储系统连续操作,能提供0.9MHZ/S的指令执行速度。
流水线分三个阶段：取指、译码、执行
3阶流水线示意图：
ARM
Thumb
PC
PC
PC-4
PC-2
PC-8
PC-4
1.5处理器模式
处理器模式 说明 备注
用户（USR） 正常程序工作模式 不能直接俄I切换到其他模式
快中断（FIQ） 支持高速数据传输及通道处理 FIR异常响应时进入此模式
中断（IRQ） 用于通用中断处理 IRQ异常响应时进入此模式
管理（SVC） 操作系统代码保护 系统复位和软件中断响应时进入此模式
中止（ABT） 用于支持虚拟内存和/或存储器保护 在ARM7TDMI没有大用处
为定义（UND） 支持硬件协处理器的软件仿真 未定义指令异常响应时进入此模式
系统（SYS） 用于支持操作系统的特权任务 语用户类似,但具有可以直接切换到其它模式等特权
除用户模式外,其它模式均为特权模式。ARM颞部寄存器和一些片内外设在硬件设计上只允许特权模式下访问。此外,特权模式可以自由的切换处理器模式,而用户模式不能直接切换到别的模式。
有五种处理器模式称为异常模式,它们是：快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式和未定义模式。它们除了可以通过程序切换进入外,也可以由特定的异常进入。当特定的异常出现时,处理器进入相应的模式。美中模式都有某些附加的寄存器,以避免一场退出时用户模式的状态不可靠。
至于系统模式,它与用户模式一样,不能由一场进入,且使用与用户模式完全相同的寄存器。然而它是特权模式,不受用户模式的限制。有这个模式,操作系统要访问用户模式的寄存器就比较方便。同时,操作系统的一些特权任务可以使用这个模式以访问一些受控的资源而不必担心异常的出现时的任务状态变得不可靠。
1.6ARM是一种高性能的微处理器,有非常大的应用前景
①．无线设备
超过85%的无线设备（手机等）都采用了ARM技术,在向3G升级的过程中,ARM也地位稳固。在PDA一类的无线设备中,ARM针对视频流进行了优化,并获得广泛的支持。
②．蓝牙技术
ARM已经为蓝牙的推广做好了准备,有20多家公司的元器件产品采用了ARM技术,如爱立信、朗讯、阿尔卡特、菲利浦等。
③．联网
随着宽带接入时常的成长,采用ARM技术的ADSL芯片组正在获得竞争优势。
④．消费电子
这是增长迅速的市场。ARM技术在数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机等应用广泛。
⑤．汽车
汽车上使用的ARM正在进行设计中,包括驾驶、安全和车载娱乐等各种功能在内的设备有可能采用五、六个ARM微处理器统一实现。
⑥．海量存储设备
采用ARM技术的存储产品包括硬盘系列、微型闪存卡和可读写光盘等,已经投入生产,并且将会有更加先进的产品。
⑦．成像
包括ARM技术的相机和打印机
⑧．安全产品
在GSM和3G手机中的32位SIM智能卡。
由于ARM有如此多的用途和优点,所以学习研究ARM具有非常重要意义。