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嵌入式开发技巧:如何将8051应用程序迁移到Cortex-M处理器

2013-12-18 11:23
老猫
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  Cortex-M处理器系列包括广泛使用的Cortex-M3处理器、针对FPGA的Cortex-M1处理器、2009年初推出的Cortex-M0处理器(最小的 ARM 处理器)和2010年初推出的 C o r tex-M4处理器(支持浮点和数字信号处理增强指令)。这些处理器具有先进的功能特点和简单易用的编程模型,对于想从8051微控制器迁移到ARM架构的开发人员来说,极具吸引力。本文是一篇入门指南,目的是帮助8051微控制器的开发人员了解8051和A R M Cor tex-M处理器系列在架构、软件和硬件设计上的主要差异,从而加快迁移过程。

  架构概述

  对于一些嵌入式程序员(尤其是那些习惯使用汇编语言编程的程序员),首先要做的事情就是了解编程模型。

  寄存器

  ARM Cortex-M处理器具有一个32位寄存器库和一个xPSR(组合程序状态寄存器)。而8051具有ACC(累加器)、B、DPTR(数据指针)、P SW(处理器状态字)和四个各含八个寄存器的寄存器库 (R0-R7)。

嵌入式开发技巧:如何将8051应用程序迁移到Cortex-M处理器

(点击查看大图)

  在8051中,一些指令会频繁使用某些寄存器,如ACC和 DPTR。

  这种相关性会极大降低系统的性能,而在ARM处理器中,指令可使用不同的寄存器来进行数据处理、内存存取和用作内存指针,因此不会有这个问题。

  从根本上说,ARM 架构是一个基于加载(Load)和存储(Store)的RI S C架构,处理器寄存器加载数据,然后将数据传给A LU进行单周期执行。而8051寄存器(ACC、B、PSW、SP和DPTR)可在SFR(特殊功能寄存器)的内存空间中访问。

  为了确保普通的C函数能够用作中断处理程序,在需要处理中断时,C o r t e x- M的寄存器(R 0 - R 3、R12、L R、P C和xPSR)会被自动压入堆栈,而软件仅需在必要时将其他寄存器压入堆栈。虽然8051具有4个寄存器库,但是ACC、B、D P T R和PSW寄存器并不会自动压栈,因此通常需要通过中断处理程序对这些寄存器进行软件压栈。

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