Cortex-M3学习：AMBA总线AHB与APB解析

"Cortex-M3学习小结" 在嵌入式系统中，Cortex-M3是一种广泛应用的微处理器核心，以其高效能和低功耗特性而著名。它基于ARMv7-M架构，适用于实时操作系统（RTOS）和微控制器设计。在深入理解Cortex-M3之前，我们需要了解其运行环境中的关键组件，如AMBA总线架构，特别是AHB总线，以及相关的硬件组件。 **AHB组成部分** - **AHB主设备（master）**: AHB主设备负责启动读写操作，每次只有一个主设备能够占用总线进行通信。常见的主设备包括CPU（如Cortex-M3）、DMA控制器、DSP和LCD控制器等。这些设备通过总线发起请求，与其他设备交换数据。 - **AHB从设备（slave）**: AHB从设备响应主设备的读写请求，每个从设备都有独立的地址空间。常见的从设备有外部存储器控制器、APB桥、UART等。从设备根据接收到的地址来确定如何处理传输的数据。 - **AHB仲裁器（arbiter）**: 仲裁器的任务是决定哪个主设备可以在任何特定时刻使用总线。在AMBA协议中，仲裁算法的具体实现未作规定，这允许设计者根据具体应用定制仲裁策略。 - **AHB译码器（decoder）**: 地址译码器根据输入的地址信号来选择应该与哪个从设备建立连接。译码器确保地址正确地路由到对应的从设备，使得数据传输有效且无冲突。 **Cortex-M3特性** - **操作模式和特权级别**: Cortex-M3有线程模式和处理器模式两种，线程模式支持用户级和特权级，而处理器模式（如handler模式）始终处于特权级。处理器在复位后默认进入线程模式的特权级。 - **寄存器组**: 包括通用寄存器R0-R15和特殊功能寄存器。R0-R7是低组寄存器，常用于16位指令，而R13（堆栈指针）、R14（连接寄存器）和R15（程序计数器）有特定的功能。R13有两个用途：主堆栈指针MSP和进程堆栈指针PSP，分别用于不同场景的堆栈操作。 - **流水线技术**: Cortex-M3采用多级流水线技术，提高了指令执行效率。当读取程序计数器R15时，返回的是当前指令地址加4，这是因为内部指令流水线已经在预取下一条指令。 - **异常和中断**: Cortex-M3支持多种异常和中断处理，包括系统调用、硬件故障、软件中断等。处理器能够快速响应中断，切换到handler模式以处理中断服务例程。 - **与ARM7的比较**: 虽然两者都属于ARM架构，但Cortex-M3相比ARM7，提供了更强大的硬件除法器、增强的调试功能、更好的中断处理机制，并且专门针对嵌入式应用进行了优化，更适合实时系统的运行。 Cortex-M3在嵌入式系统中扮演着重要角色，其高效的体系结构和丰富的外设接口，使其成为众多嵌入式设计的首选。了解其工作原理和AMBA总线架构有助于更好地设计和优化基于Cortex-M3的系统。