Cortex-A 系列处理器

ARM Cortex™-A5 处理器是能效最高、成本最低的处理器，能够向最广泛的设备提供 Internet 访问:从入门级智能手机、低成本手机和智能移动终端到普遍采用的嵌入式、消费类和工业设备。

Cortex-A5 处理器可为现有 ARM926EJ-S™ 和 ARM1176JZ-S™ 处理器设计提供很有价值的迁移途径。它可以获得比 ARM1176JZ-S 更好的性能，比 ARM926EJ-S 更好的功效和能效以及 100% 的 Cortex-A 兼容性。

这些处理器向特别注重功耗和成本的应用程序提供高端功能，其中包括:

多重处理功能，可以获得可伸缩、高能效性能

用于媒体和信号处理的可选浮点或 NEON™ 单元

与 Cortex-A8、Cortex-A9 和经典 ARM 处理器的完全应用兼容性

高性能内存系统，包括高速缓存和内存管理单元

ARM Cortex™-A7 MPCore™ 处理器是 ARM 迄今为止开发的最有效的应用处理器，它显著扩展了 ARM 在未来入门级智能手机、平板电脑以及其他高级移动设备方面的低功耗领先地位。

Cortex-A7 处理器的体系结构和功能集与 Cortex-A15 处理器完全相同，不同这处在于，Cortex-A7 处理器的微体系结构侧重于提供最佳能效，因此这两种处理器可在 big.LITTLE 配置中协同工作，软件可以在高能效 Cortex-A7 处理器上运行 也可以在需要时在高性能 Cortex-A15 处理器上运行 无需重新编译,从而提供高性能与超低功耗的终极组合。

作为独立处理器，单个 Cortex-A7 处理器的能源效率是 ARM Cortex-A8 处理器(支持如今的许多最流行智能手机)的 5 倍，性能提升 50%，而尺寸仅为后者的五分之一。

Cortex-A7 可以使 2013-2014 年期间低于 100 美元价格点的入门级智能手机与 2010 年 500 美元的高端智能手机相媲美。这些入门级智能手机在发展中世界将重新定义连接和 Internet 使用。

该处理器与其他 Cortex-A 系列处理器完全兼容并整合了高性能 Cortex-A15 处理器的所有功能，包括虚拟化、大物理地址扩展 (LPAE) NEON 高级 SIMD 和 AMBA 4 ACE 一致性。

最佳的功效和占用空间，可作为独立的应用处理器 性能高于 2011 年主流智能手机 CPU 性能提升高达 20% 而功耗降低 60%AMBA 4 ACE 一致性接口支持大小 CPU 群集之间 20us 以下的上下文迁移

ARM公司的Cortex-A系列处理器适用于具有高计算要求、运行丰富操作系统以及提供交互媒体和图形体验的应用领域。从最新技术的移动Internet必备设备(如手机和超便携的上网本或智能本)到汽车信息娱乐系统和下一代数字电视系统。也可以用于其他移动便携式设备，还可以用于数字电视、机顶盒、企业网络、打印机和服务器解决方案。这一系列的处理器具有高效低耗等特点，比较适合配置于各种移动平台。

虽然Cortex-A处理器正朝着提供完全的Internet体验的方向发展，但其应用也很广泛，包括:

32位RISCCPU开发领域中不断取得突破，其设计的微处理器结构已经从v3发展到现在的v7。Cortex系列处理器是基于ARMv7架构的，分为Cortcx-M、Cortex-R和Cortex-A三类。ARMCortex-A和Cortex-R系列处理器还支持ARM32位指令集，向后完全兼容早期的ARM处理器，包括从1995年发布的ARM7TDMI处理器到2002年发布的ARMll处理器系列。由于应用领域的不同，基于v7架构的Cortex处理器系列所采用的技术也不相同。基于v7A的称为"Cortex-A系列。高性能的Cortex-A15、可伸缩的Cortex-A9、经过市场验证的Cortex-A8处理器以及高效的Cortex-A7和Cortex-A5处理器均共享同一体系结构，因此具有完整的应用兼容性，支持传统的ARM、Thumb指令集和新增的高性能紧凑型Thumb-2指令集。

Cortex-A15和Cortex-A7都支持ARMv7A体系结构的扩展，从而为大型物理地址访问和硬件虚拟化以及启用big.LITTLE处理的AMBA4ACE一致性提供支持。

ARM Cortex™-A9 处理器提供了史无前例的高性能和高能效，从而使其成为需要在低功耗或散热受限的成本敏感型设备中提供高性能的设计的理想解决方案。 它既可用作单核处理器，也可用作可配置的多核处理器，同时可提供可合成或硬宏实现。该处理器适用于各种应用领域，从而能够对多个市场进行稳定的软件投资。

与高性能计算平台消耗的功率相比，ARM Cortex-A9 处理器可提供功率更低的卓越功能，其中包括:

无与伦比的性能，2GHz 标准操作可提供 TSMC 40G 硬宏实现

以低功耗为目标的单核实现，面向成本敏感型设备

利用高级 MPCore 技术，最多可扩展为 4 个一致的内核

可选 NEON™ 媒体和/或浮点处理引擎

Cortex-A72是ARM性能最出色的处理器，专为在ARM低功耗架构下要求高效能的各种设备所设计。

其目标应用市场包括:

高端智能手机

大屏幕的移动设备

企业网路设备

服务器

无线基台

数字电视

ARM Cortex™-A15 MPCore™ 处理器是业界迄今为止性能最高且可授予许可的处理器。它提供前所未有的处理功能，与低功耗特性相结合，在各种市场上成就了卓越的产品，包括智能手机、平板电脑、移动计算、高端数字家电、服务器和无线基础结构。Cortex-A15 MPCore 处理器提供了性能、功能和能效的独特组合，进一步加强了 ARM 在这些高价值和高容量应用细分市场中的领导地位。

ARM Cortex™-A15 MPCore™ 处理器提供前所未有的处理功能，与低功耗特性相结合，在 ARM 的各种新市场和现有市场上成就了卓越的产品，这些市场包括移动计算、高端数字家电、服务器和无线基础结构。

Cortex-A15 MPCore 处理器是 Cortex-A 系列处理器的最新成员，确保在应用方面与所有其他获得高度赞誉的 Cortex-A 处理器完全兼容。这样，就可以立即访问已得到认可的开发平台和软件体系，包括 Android™、Adobe® Flash® Player、Java Platform Standard Edition (Java SE)、JavaFX、Linux、Microsoft Windows Embedded、Symbian 和 Ubuntu 以及 700 多个 ARM Connected Community™ 成员，这些成员提供应用软件、硬件和软件开发工具、中间件以及 SoC 设计服务。

Cortex-A15 MPCore 处理器具有无序超标量管道，带有紧密耦合的低延迟 2 级高速缓存，该高速缓存的大小最高可达 4MB。浮点和 NEON™ 媒体性能方面的其他改进使设备能够为消费者提供下一代用户体验，并为 Web 基础结构应用提供高性能计算。

预计 Cortex-A15 MPCore 处理器的移动配置所能提供的性能是当前的高级智能手机性能的五倍还多。在高级基础结构应用中，Cortex-A15 的运行速度最高可达 2.5GHz，这将支持在不断降低功耗、散热和成本预算方面实现高度可伸缩的解决方案。

ARMCortex-A8处理器是一款适用于复杂操作系统及用户应用的应用处理器，其结构如图所示。支持智能能源管理(IEM，IntelligentEnergyManger)技术的ARMArtisan库以及先进的泄漏控制技术，使得Cortex-A8处理器实现了非凡的速度和功耗效率在65nm上艺下，ARMcortex-A8处理器的功耗不到300mW，能够提供高性能和低功耗它第一次为低费用、高容量的产品带来了台式机级别的性能

A8处理其结构

Cortex-A8处理器是第一款基于下一代ARMv7架构的应用处理器，使用了能够带来更高性能、更低功耗和更高代码密度的Thumb-2技术它首次采用了强大的NEON信号处理扩展集，为H.264和MP3等媒体编解码提供加速

Cortex-A8的解决方案还包括Jazelle-RCTJava加速技术，对实时(JIT)和动态调整编译(DAC)提供最优化，同时减少内存占用空间高达3倍该处理器配置了先进的超标量体系结构流水线，能够同时执行多条指令，并且提供超过2.0DMIPS/MHz的性能处理器集成了一个可调尺寸的二级高速缓冲存储器，能够同高速的16KB或者32KB一级高速缓冲存储器一起工作，从而达到最快的读取速度和最大的吞吐量新处理器还配置了用于安全交易和数字版权管理的TrustZone技术，以及实现低功耗管理的IEM功能

Cortex-A8处理器使用了先进的分支预测技术，并且具有专用的NEON整型和浮点型流水线进行媒体和信号处理在使用小于4mm2的硅片及低功耗的65nm工艺的情况下，Cortex-A8处理器的运行频率将高于600MHz(不包括NEON追踪技术和二级高速缓冲存储器)在高性能的90nm和65nm工艺下，Cortex-A8处理器运行频率最高可达1GHz，能够满足高性能消费产品设计的需要。

cortex-a57是ARM针对2013年、2014年和2015年设计起点的CPU产品系列的旗舰级CPU，它采用armv8-a架构，提供64位功能，而且通过Aarch32执行状态，保持与ARMv7架构的完全后向兼容性。在高于4GB的内存广泛使用之前，64位并不是移动系统真正必需的，即便到那时也可以使用扩展物理寻址技术来解决，但尽早推出64位，可以实现更长、更顺畅的软件迁移，让高性能应用程序能够充分利用更大虚拟地址范围来运行内容创建应用程序，例如视频编辑、照片编辑和增强现实。新架构可以运行64位操作系统，并在操作系统上无缝混合运行32位和64位应用程序。ARMv8架构可以实现状态之间的轻松转换。

除了ARMv8的架构优势之外，Cortex-A57还提高了单个时钟周期性能，比高性能的Cortex-A15CPU高出了20%至40%。它还改进了二级高速缓存的的设计以及内存系统的其他组件，极大的提高了能效。Cortex-A57将为移动系统提供前所未有的高能效性能水平，而借助big.LITTLE，SoC能以很低的平均功耗做到这一点。

《ADI Blackfin系列DSP处理器实验指导书》是基于Blackfin处理器的全系列实验指导教材。主要内容包括DSP处理器芯片概述、实验硬件平台ADSP-BF533 EZ-KIT Lite的使用、USB-LAN扩展板的使用、EBF-533数字音/视频实验开发系统的使用、软件开发工具VisualDSP++4.0的介绍和应用、JTAG仿真器的使用、内核基本运算、BF533处理器寻址方式及数据处理指令实验、嵌入式开发基础、接口与外设、基4-FFT算法在ADSP-BF533上的实现、快速傅里叶逆变换(IFFT)算法的实现、有限冲激响应FIR数字滤波器、IIR滤波器实现、DCT算法实现、程序优化和操作系统等。希望读者通过Blackfin处理器的全系列的实验，进一步加深对Blackfin处理器的理解，以提高应用Blackfin处理器进行项目研究和开发的能力。

第1章 嵌入式系统概述

1.1 嵌入式系统

1.1.1 嵌入式系统的定义

1.1.2 嵌入式系统的特点

1.1.3 嵌入式实时操作系统概述

1.2 嵌入式处理器

1.2.1 嵌入式处理器的分类

1.2.2 ARM微处理器

1.2.3 Cortex-M0处理器

习题1

第2章 LPC1100系列处理器的硬件结构

2.1 LPC1100系列处理器的简介

2.1.1 LPC1100系列处理器的特点

2.1.2 LPC1110系列处理器基本结构

2.1.3 引脚描述

2.2 总线结构

2.3 存储器管理

2.3.1 LPC1100系列处理器存储器地址映射

2.3.2 异常向量表及其重映射

2.3.3 Boot ROM

2.4 寄存器组织

2.4.1 通用寄存器

2.4.2 特殊功能寄存器

2.5 系统配置

2.5.1 时钟与PLL配置

2.5.2 外围电路复位配置

2.6 电源管理

2.6.1 系统工作模式

2.6.2 电源管理单元及其他相关寄存器

2.6.3 节电工作模式的配置

2.7 串行线调试(SWD)

2.7.1 串行线调试概述

2.7.2 串行线调试的连接

2.8 LPC1100最小系统

2.8.1 电源系统

2.8.2 复位系统

2.8.3 调试接口和ISP

2.8.4 时钟系统

习题2

第3章 Cortex-M0指令系统

3.1 Cortex-M0指令概述

3.2 Cortex-M0寻址方式

3.2.1 立即寻址

3.2.2 寄存器寻址

3.2.3 寄存器间接寻址

3.2.4 基址加变址寻址

3.2.5 多寄存器寻址

3.2.6 寄存器移位寻址

3.2.7 相对寻址

3.2.8 堆栈寻址

3.3 Cortex-M0常用指令集

3.3.1 存储器访问指令

3.3.2 通用数据处理指令

3.3.3 跳转与控制指令

3.3.4 综合指令

3.4 汇编应用程序举例

3.4.1 分支程序

3.4.2 循环程序

3.4.3 子程序调用

3.4.4 查表法

3.4.5 汇编语言与C/C++的混合编程

习题3

第4章 IAR集成开发环境应用

4.1 IAR EWARM集成开发环境与仿真工具

4.1.1 IAR EWARM软件的特点

4.1.2 仿真工具的介绍

4.2 基于LINPO-PS-LPC11xx实验环境的搭建

4.2.1 LINPO-PS-LPC11xx实验平台概述

4.2.2 J-Link仿真器的物理连接与驱动安装

4.3 工程的创建、编译与连接

4.3.1 在IAR EWARM生成项目

4.3.2 在IAR EWARM编译项目

4.3.3 在IAR EWARM连接项目

4.4 IAR C-SPY调试器

4.4.1 C-SPY调试器的启动

4.4.2 窗口介绍

4.4.3 断点的设置

4.4.4 其他功能

4.5 C语言与汇编语言混合编程模式

习题4

第5章 LPC1100系列处理器中断控制系统

5.1 NVIC概述

5.2 中断控制过程

5.2.1 异常类型及中断向量表

5.2.2 中断输入及挂起行为

5.2.3 中断优先级

5.2.4 中断响应及返回过程

5.3 中断源及NVIC相关寄存器

5.3.1 中断源

5.3.2 NVIC相关寄存器

5.4 Cortex微控制器软件接口标准(CMSIS)中的NVIC编程

习题5

第6章 LPC1100系列处理器I/O口配置及其应用

6.1 I/O口的配置

6.1.1 I/O口的引脚模式

6.1.2 I/O口的配置

6.1.3 I/O配置示例

6.2 GPIO口结构及功能

6.2.1 GPIO口的结构特点

6.2.2 GPIO口的配置

6.2.3 GPIO应用示例

习题6

第7章 LPC1100系列处理器定时/计数器及其应用

7.1 定时/计数器

7.1.1 定时/计数器概述

7.1.2 定时/计数器的配置

7.1.3 定时/计数器应用示例

7.2 系统节拍定时器

7.2.1 系统节拍定时器概述

7.2.2 系统节拍定时器的配置

7.2.3 系统节拍定时器应用示例

7.3 看门狗定时器

7.3.1 看门狗定时器概述

7.3.2 看门狗定时器的配置

7.3.3 看门狗定时器应用示例

习题7

第8章 LPC1100系列处理器串行总线通信及其应用

8.1 UART串口通信

8.1.1 UART概述

8.1.2 UART接口电路

8.1.3 UART功能寄存器

8.1.4 UART接口配置

8.1.5 接口函数

8.2 SPI接口

8.2.1 概述

8.2.2 SPI接口电路

8.2.3 SPI功能寄存器

8.2.4 SPI接口配置

8.2.5 接口函数

8.3 I2C总线

8.3.1 I2C概述

8.3.2 I2C接口电路

8.3.3 I2C功能寄存器

8.3.4 I2C接口配置

8.3.5 接口函数

8.4 CAN总线

8.4.1 CAN概述

8.4.2 CAN接口电路

8.4.3 CAN功能寄存器描述

8.4.4 CAN接口配置

8.4.5 接口函数

习题8

第9章 LPC1100系列处理器A/D转换器及其应用

9.1 概述

9.1.1 A/D转换器的分类

9.1.2 A/D转换器的主要性能指标

9.1.3 LPC1100系列处理器A/D转换器特性

9.2 A/D转换器接口电路

9.3 A/D转换器功能寄存器描述

9.3.1 寄存器总汇

9.3.2 寄存器描述

9.4 A/D转换器配置

9.4.1 A/D时钟配置

9.4.2 A/D中断配置

9.5 应用例程

9.5.1 A/D初始化

9.5.2 A/D数据采集

9.5.3 A/D中断服务程序

9.5.4 A/D转换主函数

习题9

第10章 LPC1100系列处理器应用开发实践

10.1 SPI Flash存储器的读写

10.1.1 W25X系列Flash存储器简介

10.1.2 W25X系列Flash存储器功能描述

10.1.3 W25X系列Flash存储器的应用

10.2 波形发生器的设计

10.2.1 程序流程

10.2.2 波形发生器的实现

10.3 矩阵键盘与显示

10.3.1 矩阵键盘扫描

10.3.2 按键扫描

10.3.3 键盘工作方式

10.4 温度采集

10.4.1 LM75A的功能介绍

10.4.2 LM75A的工作模式

10.4.3 LM75A应用

习题10

附录A LPC1100系列芯片各封装引脚图

附录B Cortex-M0指令系统

附录C LPC1100微处理器汇编启动代码

附录D LINPO-PS-LPC11xx实验平台电路图

参考文献

第1章 ARM系列微处理器简介

1.1 什么是ARM

1.2 ARM体系结构的命名规则

1.3 初识ARM系列处理器

1.4 ARM系列处理器的应用领域

1.5 ARM芯片的特点与选型

1.6 ARM开发工具

第2章 ARM体系结构

2.1 ARM体系结构的特点

2.2 流水线

2.3 ARM存储器

2.4 I/O管理

2.5 ARM开发调试方法

第3章 ARM微处理器的编程模型

3.1 数据类型

3.2 处理器工作模式

3.3 ARM寄存器组织

3.4 异常中断处理

第4章 ARM指令寻址方式

4.1 数据处理指令的寻址方式

4.2 内存访问指令寻址

第5章 数据传送指令

5.1 MOV指令

5.2 MVN指令

5.3 单寄存器的Load/Store指令

5.4 多寄存器Load/Store内存访问指令

5.5 单数据交换指令

5.6 程序状态寄存器指令

第6章 数据处理指令

第7章 乘法指令

第8章 跳转指令

第9章 协处理器及其他指令

第10章 ARM汇编程序设计

第11章 Tumb指令集

第12章 混合使用C、C++和汇编语言

第13章 嵌入式软件开发

第14章 高效的C编程

第15章 ARM存储器

第16章 ARM体系结构的发展

附录A ARM体系结构过程调用标准(AAPCS)

附录B ARM指令速查(按字母顺序)

附录C Thumb指令速查(按字母顺序)

附录D ARM汇编伪操作速查手册(按字母顺序)

附录E 向量浮点编程

参考文献