嵌入式linux----ARM入门，熟悉ARM处理器S3C2440

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原创最新推荐文章于 2026-05-04 10:27:47 发布 2k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

ARM9嵌入式Linux开发-基于S3C2440的Linux内核移植概述所谓移植就是把程序代码从一种运行环境转移到另外一种运行环境，主要是从一种硬件平台转移到另外一种硬件平台上。由于开发板硬件的变化，内核移植是嵌入式linux系统中最常见的一项工作。内核移植主要是修改跟硬件平台相关的代码，添加驱动，一般不涉及linux内核通用的程序。和体系结构相关的代码在arch目录下按照不同的体系结构管理。移植Linux内核需要熟悉内核的目录结构、启动流程以及裁剪、配置并编译内核的方法，最终将编译好的内核下载到开发板上运行起来。将Linux运行在S3C2440上，即称为Lin 阅读详情

ARM(Advanced RISC Machines)，是一个公司的名字，也是对一类微处理器的统称，也可以是一种技术的名字。ARM公司设计了很多处理器，他们根据内核的不同划分到各个系列中，系列划分是基于ARM7、ARM9、ARM10、ARM11内核的，在每个系列中，存储器管理、cache和TCM处理器扩展也有多种变化。

ARM7内核是冯诺依曼体系结构，数据和指令使用同一条总线，内核有一条3级流水线，执行ARMv4指令集。ARM7系列微处理器包括几种类型的核，其中ARM7TDMI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端ARM处理器核。

T：支持16位压缩指令集Thumb
D：支持片上Debug
M：内嵌硬件乘法器
I：嵌入式ICE，支持片上断点和调试点

ARM9系列微处理器在高性能和低功耗方面提供最佳性能。

5级整数流水线，指令执行效率最高
提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集
支持32位高速AMBA总线接口
全性能的MMU，支持多种主流嵌入式操作系统
MPU支持实时操作系统
支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。

ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点，由于采用新的体系结构，与同等的ARM9器件相比，在同样时钟频率下，性能提高了近50%，同时采用了两种先进的节能方式，使其功耗极低。

支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合
6级整数流水线，指令执行效率更高
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集
支持32位高速AMBA总线接口
支持VFP10浮点处理协处理器
全性能的MMU，支持多种主流嵌入式操作系统
支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。
主频最高可达400MIPS
内嵌并行读/写操作部件

ARM11中ARM1136J-S发布于2003年，是针对高性能和高能效应用而设计的，是第一个执行ARMv6架构指令的处理器，集成了一条独立的load-sotore和算术流水线的8级流水线。

了解一款CPU首先了解体系结构、寄存器结构和指令结构三个方面，这是区分其他不同类型CPU的关键。

首先关于体系结构，CISC是复杂指令集计算机，RISC是精简指令集计算机，优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令，将指令长度固定。RISC特点：

采用固定长度的指令格式，指令规整、简单、基本寻址方式有2-3种
使用单周期指令，便于流水线操作执行
大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率

其次关于寄存器结构，ARM共有37个寄存器，被分为若干个组（BANK），包括31个通用寄存器，包括程序计数器，均为32位的寄存器；6个状态寄存器，用以标识cpu的工作状态及程序的运行状态，均为32位，目前只使用了其中一部分。ARM处理器有7中不同的处理器模式(工作模式)：用户模式、快速中断模式、中断模式、管理模式、数据访问终止模式、系统模式、未定义指令终止模式，在每一种处理器模式下均有一组相应的寄存器与之对应。即在任意一种处理器模式下，可访问的寄存器包括15个通用寄存器、1-2个状态寄存器和程序计数器。在所有寄存器中，有些是在7种处理器模式下共用的同一个物理寄存器，而有些寄存器则是不同处理器模式下专有。

最后指令结构，ARM微处理器在较新的体系结构中支持两种指令集，分别是32位长度的ARM指令集和16位长度的Thumb指令集，其中Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比可节省30%~40%以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。

ARM微处理器的选择。

内核的选择。选择使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间，则选择ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、strong-ARM等带有MMU功能。ARM7TDMI没有MMU。
工作频率的选择。系统的工作频率在很大程度上决定了ARM微处理器的处理能力。不同的芯片对时钟的处理不同，有的芯片只需要一个主时钟频率，有的芯片内部时钟控制器可以分别为ARM核、USB、UART、DSP、音频等功能部件提供不同频率时钟。
ARM系列处理速度 MIPS/MHz 系统主时钟频率 MHz
ARM7 0.9 20~133
ARM9 1.1 100~233
ARM10 NA 700（最高）
芯片内存储器的选择。大多数的ARM微处理器芯片内存储器的容量都不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器，但是AT91F40162具有高达2M的片内流程存储空间。
除了ARM微处理器核以外，几乎所有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片中，通常称为片内外围电路，如USB接口、IIS接口、LCD控制器、键盘接口、RTC、ADC、DAC、DSP协处理器等。设计者应分析系统需求，尽可能采用片内外围电路完成所需功能，这样既可简化系统设计，也可提高系统可靠性。

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S3C2440是韩国三星公司生产的基于ARM920T的16/32位RISC嵌入式处理器，是非常流行的嵌入式处理器。频率是400MHz，其中ARM920T核由ARM9TDMI、存储管理单元MMU、高速缓存三部分组成。MMU可以管理虚拟内存；高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM920T有两个内部协处理器，CP14（用于调试控制）和CP15（用于存储系统控制和测试控制）。

片内资源：

1.2V内核供电，1.8 2.5 3.3V存储器供电，3.3V外部IO供电，16KB的ICache和16KBde DCache，MMU微处理器
外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）
LCD控制器提供1通道LCD专用DMA
4通道DMA，并有外部请求引脚
3通道UART
2通道SPI
1通道I2C-BUS接口（多主支持）
1通道I2S-BUS音频编解码接口
AC97解码器接口
兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版
2端口USB主机和1端口USB设备
4通道PWM定时器和1通道内部定时器，看门狗定时器
8通道10比特ADC和触摸屏接口
具有日历功能的RTC
相机接口（最大4096*4096像素的输入支持，2048*2048像素输入时，支持缩放）
130个通用I/O口和24通道外部中断源
具有普通，慢速，空闲和掉电模式
具有PLL片上时钟发生器

体系结构：

16/32位RISC体系结构和ARM920T内核强大的指令集
加强的ARM体系结构MMU用于支持WinCE，EPOC32和Linux
指令高速存储缓存器ICache，数据高速存储缓存器DCache，写缓存器write buffer，物理地址TAG RAM减少主存带宽和响应性能带来的影响
采用ARM920T CPU内核支持ARM调试体系结构
内部高级微控制总线（AMBA）体系结构（AMBA2.0, AHB/APB）
支持高速总线模式和异步总线模式，支持外部等待信号延长总线周期

系统管理器，S3C2440的存储器控制器提供访问外部存储器所需的存储器控制信号，特性：

支持大、小端方式（通过软件选择）
支持高速总线模式和异步总线模式
8个存储器bank，寻址空间：每个bank 128MB（总共1GB）
支持可编程的每bank 8/16/32位数据总线带宽
bank0~bank6都采用固定的bank起始地址和大小，其中6个适用于ROM、SRAM，另外2个适用于ROM、SRAM和同步SDRAM，所有存储器bank都具有可编程的操作周期。
支持外部等待信号延长总线周期
支持掉电的SDRAM自刷新模式
支持各种型号的ROM引导（NOR FLASH、NAND FLASH、EEPROM等）
支持从NAND FLASH存储器启动，采用4KB内部缓冲器进行启动引导，启动后NAND FLASH存储器仍然作为外部存储器使用

Cache高速缓存：

64项全相连模式，采用ICache和DCache
每行8字长度，其中每行带有一个有效位和两个dirty位
伪随机数或轮转循环替换算法位
采用写穿或写回式cache操作来更新主存储器
写缓冲器可以保存16个字的数据和4个地址

S3C2440时钟：

片上MPLL和UPLL
采用UPLL产生操作USB主机/设备的时钟
MPLL产生最大400MHz@1.3V操作MCU所需要的时钟
通过软件可以有选择性的为每个功能模块提供时钟
电源模式：正常、慢速、空闲和掉电模式
正常模式：正常运行的模式
慢速模式：不加PLL的低时钟频率模式
空闲模式：只停止CPU的时钟
掉电模式：所有外设和内核的电源都切断了
可以通过EINT[15:0]或RTC报警中断来从掉电模式中唤醒处理器

中断控制器：

60个中断源（1个看门狗定时器、5个定时器、9个UART、24个外部中断源EINT、4个DMA、2个RTC、2个ADC、2个IIC、2个SPI、1个SDI、2个USB、1个LCD、1个电池故障、1个NAND和2个CAMERA、1个AC97音频）
电平/边沿触发模式的外部中断源
可编程的边沿/电平触发极性
支持为紧急中断请求提供快速中断服务

脉冲带宽调制定时器（PWM）：