ARM

Mentor, a Siemens business 近日与 Arm® 深化合作，帮助集成电路 (IC) 设计人员优化基于Arm设计的功能验证。通过此次合作，Arm的设计评审计划 (Design Reviews program) 可以为客户提供Mentor功能验证工具的专业知识，助其优化基于Arm的芯片级系统 (SoC) 设计。

梳理下ARM代码编译链接的工作流程，以及过程中需要的相关概念信息，不具体关注编译链接的具体命令。

<strong>一、编译过程</strong>

编译过程就是把源代码编译生成目标代码的过程。而采用ARM编译命令，可以将源代码编译成带有ELF格式的目标文件。除了编译命令可以选择相应的编译选项之外，源代码中的pragmas以及特别的关键字也会对编译过程/结果产生一定影响。

<strong>1.makefile文件</strong>

Makefiile类似一个脚本文件，这个文件用来定义编译过程，其中包含了需要编译的文件、文件顺序，编译的宏定义等等，可以看做完整编译需要的信息及过程的集合。

<strong>2.ELF格式文件</strong>

ELF文件：(Executable and Linkable Format) ELF文件出了包含编译出的二进制代码，还包含其他链接需要信息，ELF格式提供了相应代码/数据对应编译出的地址信息、文件信息等内容。

<strong>二、链接过程</strong>

通常所说的JTAG大致分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于Debug；一般支持JTAG的CPU内都包含了这两个模块。

一个含有JTAG Debug接口模块的CPU，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM，SOC（比如4510B，44Box，AT91M系列）内置模块的寄存器，象UART，Timers，GPIO等等的寄存器。上面说的只是JTAG接口所具备的能力，要使用这些功能，还需要软件的配合，具体实现的功能则由具体的软件决定。例如下载程序到RAM功能。了解SOC的都知道，要使用外接的RAM，需要参照SOCDataSheet的寄存器说明，设置RAM的基地址，总线宽度，访问速度等等。有的SOC则还需要Remap，才能正常工作。运行Firmware时，这些设置由Firmware的初始化程序完成。但如果使用JTAG接口，相关的寄存器可能还处在上电值，甚至时错误值，RAM不能正常工作，所以下载必然要失败。要正常使用，先要想办法设置RAM。在ADW中，可以在Console窗口通过Let 命令设置，在AXD中可以在Console窗口通过Set命令设置。

通过一定的方法来编写C程序，可以帮助C编译器生成执行速度更快的ARM代码。下面就是一些与性能相关的关键点：

1.对局部变量、函数参数和返回值要使用signed和unsigned int类型。这样可以避免类型转换，而且可高效地使用ARM的32位数据操作指令。

2.最高效的循环体形式是减计数到零（counts down to zero）的do-while循环。

3.展开重要的循环来减少循环的开销。

4.不要依赖编译器来优化掉重复的存储器访问。指针别名会阻止编译器的这种优化。

5.尽可能把函数参数的个数限制在4个以内。如果函数参数都存放在寄存器内，那么函数调用就会快得多。

6.按元素尺寸从小到大排列的方法来安排结构体，特别是在thumb模式下编译。

7.不要使用位域，可以用掩码和逻辑操作来替代。

8.避免除法，可以用倒数的乘法来替代。

9.避免边界不对齐的数据。如果数据有可能边界不对齐，那么就要使用char *指针类型来访问。

10.在C编译器中使用内嵌汇编可以利用到C编译器本来不支持的指令或优化。

<strong>一、 数据类型使用上的优化</strong>

<strong>一、ARM处理器简介及RISC特点</strong>

<strong>ARM处理器简介</strong>

ARM（Advanced RISC Machines）是一个32位RISC（精简指令集）处理器架构，ARM处理器则是ARM架构下的微处理器。ARM处理器广泛的使用在许多嵌入式系统。ARM处理器的特点有指令长度固定，执行效率高，低成本等。

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<strong>RISC设计主要特点</strong>

<strong>单片机的特点：</strong>

(1)受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下；
(2)内RAM：256KB以内。
(3)可靠性高
(4)易扩展
(5)控制功能强
(6)易于开发

<strong>ARM的特点：</strong>

(1) 自带廉价的程序存储器(FLASH)和非易失的数据存储器(EEPROM)。这些存储器可多次电擦写，使程序开发实验更加方便，工作更可靠。

(2) 高速度，低功耗。在和M51单片机外接相同晶振条件下，AVR单片机的工作速度是M51单片机的30-40倍；并且增加了休眠功能及CMOS技术，使其功耗远低于M51单片机。

(3) 工业级产品。具有大电流输出可直接驱动SSR和继电器，有看门狗定时器，防止程序走飞，从而提高了产品的抗干扰能力。

(4) 超功能精简指令，具有32个通用工作寄存器，相当于M51单片机中32个累加器！从而克服了单一累加器工作的瓶颈效应。

(5) 程序下载方便。AVR单片机即可并行下载也可串行下载，无需昂贵的编程器。此外，还可以在线下载！也就是说可以直接在电路板上进行程序修改和烧录。

<strong>DSP</strong>

DSP(digital singnal processor)是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。

DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。

其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

安卓支持三类处理器(CPU)：ARM、Intel和MIPS。ARM无疑被使用得最为广泛。Intel因为普及于台式机和服务器而被人们所熟知，然而对移动行业影响力相对较小。MIPS在32位和64位嵌入式领域中历史悠久，获得了不少的成功，可目前Android的采用率在三者中最低。

总之，ARM现在是赢家而Intel是ARM的最强对手。那么ARM处理器和Intel处理器到底有何区别?为什么ARM如此受欢迎?你的智能手机或平板电脑用的是什么处理器到底重要不重要?

处理器(CPU)
中央处理器(CPU)是你智能设备的大脑。它的任务是通过执行一系列指令来驱动你的设备，包括显示屏、触摸屏、调制解调器等，让一坨塑料金属混合物变成闪亮的智能手机或者平板电脑。
移动设备非常复杂，其中的处理器需要执行数百万行指令才能完成人们希望这些设备去做的事。速度和功耗对处理器来说至关重要。速度影响用户体验，功耗影响电池寿命。完美的移动设备必须有好性能以及低功耗。
这就是为什么选择什么样的处理器很重要。一个超级耗电、反应迟钝的处理器会很快吸干你的电池，而一个考究的、高效的处理器给你带来高性能和长久的电池寿命。

资料介绍
基于ARM的嵌入式系统程序开发要点(一)——嵌入式程序开发基本概念
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