培训对象: 希望深入理解ARM处理器底层原理的嵌入式工程师,特别是从事底层驱动、BSP开发的工程师。
培训目标: 使学员掌握ARM Cortex-M系列内核的体系结构、工作模式和存储器映射,熟悉ARM汇编指令集,能够阅读和编写简单的汇编代码,深刻理解程序的启动、中断和异常处理过程。
培训内容介绍:
ARM处理器概述: 介绍ARM公司发展历程及Cortex系列分类(A/R/M),重点讲解Cortex-M3/M4/M7内核的特点与应用领域。
编程模型与寄存器: 深入讲解处理器的工作模式(线程模式、处理模式),通用寄存器组(R0-R15)、特殊功能寄存器(PSR, PRIMASK, FAULTMASK, BASEPRI)的用途。
存储器系统: 学习ARM的存储器映射,理解代码区、SRAM区、外设区的地址划分,以及位带操作(Bit-band)的原理。
ARM汇编基础: 从数据传输指令(MOV, LDR, STR)开始,逐步学习算术运算、逻辑运算指令,掌握常用伪指令(AREA, ENTRY, ALIGN)的用法。
指令集详解: 深入讲解常用指令,如压栈出栈指令(PUSH/POP)、跳转指令(B, BL, BX),以及Thumb/Thumb-2指令集的特点。
栈与函数调用规则(AAPCS): 讲解ATPCS(ARM-Thumb过程调用标准),分析函数调用时参数如何传递(R0-R3)、返回值如何传递、以及栈帧的建立与销毁过程。
异常与中断处理: 深入剖析ARM Cortex-M内核的异常向量表,讲解中断响应过程(入栈、取向量、执行ISR、出栈),以及咬尾中断、晚到中断等概念。
NVIC与中断控制: 学习嵌套向量中断控制器(NVIC)的寄存器,掌握中断优先级(抢占优先级和子优先级)的配置与分组。
启动流程详解: 以实际工程为例,逐行分析汇编启动文件(startup_xx.s),讲解如何设置堆栈指针、初始化中断向量表、跳转到SystemInit和__main。
汇编与C混合编程: 学习如何在C代码中调用汇编函数,如何在汇编代码中调用C函数,以及相互访问全局变量的方法。
内核特性(M4/M7): 介绍Cortex-M4/M7特有的DSP扩展指令集和浮点运算单元(FPU)的配置与使用,以及SIMD指令简介。
底层调试技巧: 利用IDE的寄存器窗口、反汇编窗口,结合汇编代码调试分析复杂问题,如HardFault异常的分析与定位。