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花桥白云佳苑开锁技术文章—Arm内核解析
时间:2020-04-12 09:25 点击次数:
疑问毫无,中最伟大的成功案例之一Arm是全球电子行业。不同市场的需求为了满足许多,组合继续向多个方向扩展Arm提供的广泛产品。ortex-R等细分产品系列的进一步区分Cortex-A、Cortex-M和C,快速增长的基础已证明是这种,不断出现的新领域得到广泛应用并且将继续推动Arm内核在。   (NXP)LPC5411x等器件中在赛普拉斯 PSoC6 或恩智浦,(interrupts)M0+内核可以处理中断,由处理 DSP 任务使M4或M4F可自,产生中断而不会,地提高数据吞吐量从而能够最大限度。能够在活动突发之间进行较长时间睡眠这种责任划分也使更强大的M4内核。行期间处理比较简单的系统管理任务低功耗M0+ 可在相对有限的运。      11 年在20,系架构的创建随着版本8体,产品的第二波更改迎来了Arm内核,64位模式下运行的能力包括增强了具体应用在,器的最大可寻址内存空间极大地扩展了应用处理。器可以在 32位或 64位模式下运行具有64位能力的Arm v8 处理。器编写的应用提供向后兼容性32位运行与为版本7处理。的版本8处理器专注于MCU应用由于Cortex-M 系列中,64位寻址因而不支持。是但,多额外的指令和功能它们确实增加了许,增强安全操作以提高性能并。   代码或分析uboot时很多人在写简单的裸机,r和ldr指令常常遇到ad。2者的区别却分不清这,r与ldr指令现在谈谈ad。start.S先写启动代码。rt_start: ldr r0.text.globl _sta,adr r0test ,ldr r0test ,gcc -c -o start.o start.S arm-linux-ld -Ttext 0x00000000 -=test noptest: nopMakefile文件内容如下:all : start.S arm-linux-g   版本中TrustZone对于Cortex-M ,安全状态和非安全状态之间的转换无需软件虚拟设备管理器来管理。反相,任务传递数据到安全的功能可使用专用指令从不安全的,特权模式下运行以保护允许在。正确的权限如果没有,读取到寄存器中的安全数据即使高优先级中断也无法。良好的 IoT 设备安全功能允许创建保护,和Cortex-M33等内核的MCU实现这些都可以通过基于Cortex-M23。   440是System On Chip(SOC)第001节_S3C2440时钟体系结构S3C2,CPU还有一堆外设在芯片上不仅仅有。哪些外设至于有,参考手册可以查看。W里面有个BLOCK DIAGRAM图:可以把该图分为上中下三块在S3C2440参考手册的第一章PRODUCT OVERVIE,PU密切相关的上面的是与C,FCLK工作于;能要求较高的设备中间的一些对性,示、相机等像LCD显, BUS在AHB,HighH即为,之意高速,HCLK工作于;求不那么高的低速设备下面的是一些对性能要, BUS在APB,pheral之意P即为Peri,PCLK工作在。S3C2440的工作频率在参考手册的特性里介绍了,400MHzFclk最高,cHl   缺点是它们可能干扰实时操作使用分页虚拟地址的一个潜在,A处理器中增加了MMU因此在Cortex-,功能的产品系列中却没有但在具有更强嵌入式系统。一个关键创新是TrustZoneCortex-A架构从诞生之初的,基于硬件的安全层由此可实现一个,需的安全证书如果没有所,够拒绝任何任务对处理器和内存某些部分的访问虚拟设备管理器(hypervisor)能。感操作纳入受硬件防火墙保护的虚拟处理器TrustZone可将加密操作和其他敏。   ex-R4诞生以来自从最初的Cort,发生了很多进化这个家族已经,R7内核具有低延迟外围端口其中Cortex-R5和。总线 (AHB)等片上总线配合使用大多数内核都设计为与Arm 硬件,近的内核中或者在最,口(AXI)基础架构结合使用高级可扩展接。连接到重要的外围设备低延迟端口将内核直接,线进行仲裁无需对总,线访问活动完成或等待其他总,行访问即可进。   的一个主要区别是支持分页内存管理单元(MMU)Cortex-A 处理器与其他系列处理器之间。操作系统都需要MMULinux和类似的,实内存中映射到不同虚拟地址空间因为它能够将程序及其数据在现,度的安全保护功能这提供了一定程,使用的数据被破坏可防止不同任务,内存视为大型缓存此外还能够将物理。态加载和卸载尽管程序是动,碎片化引起的问题它还能够避免内存。   ITTLE对于较大L,(如A5或A7)与高性能Arm采用了将低端内核,实施相结合的方法且通常是超标量。的情况下在可能,理器的活动时间尽可能长操作系统会保持低功耗处,阈值时才激活高功率内核然后在工作负载超过特定。核架构不同与传统的双,个处理器迁移到另一个处理器任务可以根据系统条件从一。需求的增加随着对性能,是围绕处理器复合体采用四个高端内核越来越多的Cortex-A实施都。的期间关闭一个或多个内核通过在性能要求比较平静,以节省功率这种安排可。   oductivity for Zynq前言:PYNQ全称为Python Pr,FPGA融合处理架构的基础上即在Zynq全可编程ARM&,thon的支持添加了对Py。用易学、扩展库多而全、社区活跃贡献度高等特性PYNQ希望能够借助Python语言本身易,入式系统的开发门槛有效降低Zynq嵌,工智能并为人,ASAD,杂度应用需求提供更好支撑机器视觉等高拓展性/高复。A器件的底层交互逻辑完全封装起来PYNQ将ARM处理器与FPG,python顶层封装使用,块名称即可导入对应的硬件模块只需要import对应的模,交互或者为系统提供硬件加速即可进行底层到上层数据的。点在于:可直接调PYNQ突出优用   出以来自推,到许多MCU供应商的采用Cortex-M3已经得,些MCU厂商定义其32位产品Cortex-M3内核帮助这。对简单但又具备高性价比的产品现在市场可用的MCU包括相,abs 的 EFM Tiny Gecko例如针对低功耗系统的Silicon L,)半导体的 PSoC5片上系统以及赛普拉斯(Cypress,活的可编程模拟功能结合在一起它使传统的MCU外设与高度灵。   术为基础的信息技术飞速发展近年来以微电子学和计算机技,到了前所未有的发展动力超声无损检测仪器也得,靠性和提高检测效率为了提高检测的可,声仪是当今无损检测领域发展的一个重要趋势研制数字化、智能化、自动化、图像化的超。低、体积大、功耗大、人机界面不友好等问题而传统的超声波检测仪存在准确性差、精度。基于ARM的超声波检测系统的基础上而超声波发射与控制电路正是在一种,控制器为核心以arm微,语言编程使用C,激励电压脉冲幅度的调节方便地实现了发射频率与。于ARM超声波检测系统的总体结构框图1 超声波检测系统的总体设计结构基,1所示如图。发射接收电路、DSP和arm处理器该系统主要由3部分组成:超声波前端。路负责产生激励脉超声波前端发射电冲   个重大创新是LITTLE框架Cortex-A家族的第二,11年推出它是在20,引入后不同Cortex-M内核的耦合这主要反映了针对应用处理器市场的M4,理器需求的其他功能增强了支持应用处。   当今嵌入式处理和计算市场Arm 架构已经主导了,的几十年里但在过去,走过了漫长的道路Arm 架构却。80年代开始从20世纪,家用电脑处理器它起初是作为,代成为手机芯片的基础然后在20世纪90年。今如,技术细分市场在几乎所有,强有力的竞争者Arm都是一个。人认为许多,位或 64 位处理器的首选Arm 架构已成为 32 。广泛应用由于这种,基于Arm架构的变体现在已经有成千上万种。同是做出选择决策的重要一环了解这些内核彼此之间的不。   高的数字信号处理(DSP)性能随着MCU应用开始要求提供更,-M4以满足市场的需求Arm推出Cortex。点运算提供支持该内核可为浮,厂商的采用得到许多。简单的Cortex-M0或Cortex-M0+整合在一起一种常见的配置是将强大的Cortex-M4F内核与较为,电源管理和资源分配为用户提供高效的。   rm公司第三大系列内核Cortex-R是A,高度可靠的功能通过采用实时且,杂的汽车和网络系统能够支持新一代复。需要一些确定性性能在一些目标应用中, 处理器的缓存并不总是最佳方案意味着通常用于加快其他 Arm。数据值替换为最近使用的条目由于缓存会动态地将指令和,此因,花桥白云佳苑开锁 或实时任务需要时当中断服务例程,能不在缓存中关键信息可。合存储器(TCM)库克服了这一问题Cortex-R家族通过支持紧密耦。此因,作过程中存储在其中关键信息可以在操,软件管理并且通过,存管理子系统替换的风险避免了指令和数据被缓。   项] 文件名gcc常用选项一个c/c++文件要经过预处理、编译、汇编和链接才能变成可执行文件第001节_gcc编译器1_gcc常用选项__gcc编译过程详解gcc的使用方法gcc [选。/C++源文件中(1)预处理C,被称为预处理命令以#开头的命令,fine、条件编译命令#if、#ifdef等如包含命令#include、宏定义命令#de。件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码预处理就是将要包含(include)的文件插入原文,.i文件中等待进一步处理最后将这些东西输出到一个。(比如上述的.i文件)翻译成汇编代码(2)编译编译就是把C/C++代码。将第二步输出的汇编(3)汇编汇编就是代   4 年201,了M7内核Arm推出, 的性能提高到新的层级将 Cortex-M。erscalar)流水线架构此内核采用六级超标量(sup,序操作支持乱,算单元来进一步增强并通过完整的浮点运。和公司专有的ART加速器技术(能够实现闪存的零等待状态执行)意法半导体的STM32F730x8集成了M7内核、各种外设。   004 年早在 2, Arm架构分化为三个内核产品组最初的 Cortex 家族就使,对不同类型的应用每个产品组都针。是Cortex-M最早集成到芯片的,器(MCU)生态系统的支柱它已成为基于Arm微控制。推出的是基于版本7架构的内核尽管Cortex-M系列首次,和M1)的新产品则是基于早期版本6架构但后来针对超低成本设备(即M0、M0+。器仅执行Thumb指令集所有Cortex-M处理。humb和完整的A32指令集另外两个系列被设计为支持T。   5 年200,和平板电脑方向发展的需求变化出于满足手机业务向智能手机,ex-A家族的首个成员Arm推出了Cort。系列针对应用处理器定制的功能Cortex-A 旨在提供一,统中部署 Arm内核铺平了道路也为在服务器和其他高端计算系。   a 现在书中放入书签声和小孩哭声:: ,断服务程序):: c 继续看书(恢复现场)不同情况合上书(保存现场):: b 去处理 (调用对应的中,处理过程抽象化——母亲的头脑相当于CPU耳朵听到声音会发送信号给脑袋不同处理:a 对于门铃:开门取快件b 对于哭声:照顾小孩我们将母亲的,有很多种声音来源,的猫叫有远处,铃声门,哭声小孩。传入耳朵这些声音,传给大脑再由耳朵,中断母亲的看书除了这些可以,他情况还有其,体不舒服比如身,蛛掉下来有只蜘,况无法回避对于特殊情,的arm系统有CPU必须立即处理对比我们,控制器有中断。了那些紧急情况中断源有按键、定时器、有中断控制器可以发信号给CPU告诉它发生其   度可靠的操作为了支持高,改编码来透明地更正单位(single-bit)错误并检测双位错误Cortex-R内核上的缓存、TCM 和系统总线可以使用错误修。关键型系统的核心部分由于模块化冗余是安全,计为可使用副本在锁定步骤中工作Cortex-R 系列内核设。检测到输出差异如果片上监视器,存在的问题它可以警告,采取纠正措施以便软件能够。拉斯半导体的Traveo S6J33xx系列 MCU采用Cortex-R 系列而生产的一个芯片例证是赛普,ex-R5F内核它集成有Cort,0MHz的频率运行在高达24,动仪表群集而优化的外围设备并集成有针对汽车仪表板中驱。      核方面在内,x-A5到高性能超标量处理器范围从相对简单的Corte,发出三个指令的能力和执行无序操作如Cortex-A72整合了同时,实现最高效率简化了调度以。   计的内存保护单元(MPU)其中一个重要的进步是重新设,活地管理分区它允许更灵。cute-only-memory)另一个是完全支持仅执行内存(exe,工程和黑客攻击以帮助防止反向。是但,入式处理器而优化的TrustZone机制安全性方面最大的变化是支持专门针对深度嵌。

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