1.2.ARM裸机第二部分-ARM体系结构与汇编指令

1.2.1.可编程器件的编程原理

电子器件的发展方向

模拟器件 -> 数字器件

ASIC -> 可编程器件

可编程器件的特点

CPU在固定频率的时钟控制下节奏运行。

CPU可以通过总线读取外部存储设备中的二进制指令集，然后解码执行。

这些可以被CPU解码执行的二进制指令集是CPU设计的时候确定的，是CPU的设计者（ARM公司）定义的，本质上是一串由1和0组成的数字。这就是CPU的汇编指令集。

整个编程及运行过程

程序员用汇编指令编程 --经汇编器汇编成二进制可执行程序文件-->二进制文件被CPU读取进去-->CPU内部电路对二进制文件解码-->解码通过则CPU执行指令、完成指令动作。

如果程序员用C语言等高级语言编程，则编译器先将C语言程序编译为汇编程序，再进行上面的后续部分。

从源代码到CPU执行过程

1.2.2.指令集对CPU的意义

1.2.3.RISC和CISC的区别

1.2.4.统一编址&独立编址&哈佛结构&冯诺依曼结构

1.2.5.软件编程控制硬件的关键-寄存器

寄存器的演示

两类寄存器

1、SoC中有2类寄存器：通用寄存器和SFR

2、通用寄存器（ARM中有37个）是CPU的组成部分，CPU的很多活动都需要通用寄存器的支持和参与。

3、SFR（special function register，特殊功能寄存器）不在CPU中，而存在于CPU的外设中，我们通过访问外设的SFR来编程操控这个外设，这就是硬件编程控制的方法。

编程访问寄存器的方法

汇编

ldr r1, =0xE0200280    #把0xE0200280放到r1这个寄存器中
str r0, [r1]	       #把r0中的数放到以r1这个数为地址的内存中去
mov r0, #0	       #把0这个数字放到r0这个寄存器中

C语言

int *p = (int *)0x30008000;
*p = 16;

1.2.6.ARM体系结构要点总结

1.2.7.S5PV210的内存映射详解

什么是内存映射

1、S5PV210属于ARM Cortex-A8架构，32位CPU，CPU设计时就有32根地址线&32根数据线。

2、32根地址线决定了CPU的地址空间为4G，那么这4G空间如何分配使用？这个问题就是内存映射问题（好像准确点应该叫地址映射吧，我懒的改标题了，大家注意这个小坑）。

S5PV210 datasheet中内存映射位置

一些专业术语

ROM：read only memory 只读存储器

RAM：ramdom access memory 随机访问存储器

IROM：internal rom 内部ROM，指的是集成到SoC内部的ROM

IRAM：internal ram 内部RAM，指的是集成到SoC内部的RAM

DRAM：dynamic ram 动态RAM

SRAM：static ram 静态RAM

SROM：static rom？ sram and rom？

ONENAND/NAND: 

SFR：special function register

1.2.8.CPU和外部存储器的接口

内存 内部存储器 用来运行程序的 RAM 举例（DRAM SRAM DDR）
外存 外部存储器 用来存储东西的 ROM 举例（硬盘 Flash（Nand iNand···· U盘、SSD） 光盘）

CPU连接内存和外存的连接方式不同。内存需要直接地址访问，所以是通过地址总线&数据总线的总线式访问方式连接的（好处是直接访问，随机访问；坏处是占用CPU的地址空间，大小受限）；外存是通过CPU的外存接口来连接的（好处是不占用CPU的地址空间，坏处是访问速度没有总线式快，访问时序较复杂）

SoC常用外存：
NorFlash 总线式访问，接到SROM bank，优点是可以直接总线访问，一般用来启动。

NandFlash： 分为SLC和MLC
eMMC/iNand/moviNand eMMC（embeded MMC）iNand是SanDisk公司出产的eMMC，moviNand是三星公司出产的eMMC
oneNAND oneNand是三星公司出的一种Nand
SD卡/TF卡/MMC卡
eSSD

SATA硬盘（机械式访问、磁存储原理、SATA是接口）

外部总线接口(EBI)被用作S5PV210外围。它依赖于内存控制器释放　　外部请求外部总线空闲内存控制器时,因为它没有当内存的知识　　访问将开始或完成。它使一个SROM控制器、一个OneNAND控制器和一个快闪记忆体　　控制器、分享外部内存总线、内存端口0。

S5PV210支持的外部存储器

见datasheet Section2.6 booting sequence

见datasheet Section5全部，memory

见datasheet Section8.7 SD/MMC部分

X210开发板支持的外部存储器

X210有2个版本，Nand版和iNand版，分别使用Nandflash和iNand为外部存储器。我们使用的是iNand版本，板载4GB iNand

S5PV210共支持4个SD/MMC通道，其中 通道0和2依次用作启动。X210开发板中 SD/MMC0通道用于连接板载MMC，因此外部启动时只能使用SD/MMC2通道（注意 通道3不能启动）。见《S5PV210_iROM_ApplicationNote_Preliminary_20091126.pdf》中P6

1.2.9.S5PV210的启动过程详解1

内存：
	SRAM	静态内存	特点就是容量小、价格高，优点是不需要软件初始化直接上电就能用
	DRAM	动态内存	特点就是容量大、价格低，缺点就是上电后不能直接使用，需要软件初始化后才可以使用。
单片机中：内存需求量小，而且希望开发尽量简单，适合全部用SRAM
嵌入式系统：内存需求量大，而且没有NorFlash等可启动介质
PC机：	  内存需求量大，而且软件复杂，不在乎DRAM的初始化开销，适合全部用DRAM

外存：
	NorFlash：特点是容量小，价格高，优点是可以和CPU直接总线式相连，CPU上电后可以直接读取，所以一般用作启动介质。
	NandFlash（跟硬盘一样）：特点是容量大，价格低，缺点是不能总线式访问，也就是说不能上电CPU直接读取，需要CPU先运行一些初始化软件，然后通过时序接口读写。

所以一般PC机都是：很小容量的BIOS（NorFlash）+ 很大容量的硬盘（类似于NandFlash）+ 大容量的DRAM
一般的单片机：	  很小容量的NorFlash + 很小容量的SRAM
嵌入式系统：因为NorFlash很贵，随意现在很多嵌入式系统倾向于不用NorFlash，
			直接用：外接的大容量Nand + 外接大容量DRAM + SoC内置SRAM

			
S5PV210使用的启动方式是：外接的大容量Nand + 外接大容量