安装交叉编译工具链 

a. 为什么安装

因为arm公司的指令集在不断迭代升级，指令集日益增多,而架构是基于指令集研发的，所以架构不一样，指令集也不一样

eg:arm架构使用的是arm指令集 

x86架构使用的是x86指令集

而我们日常开发环境中linux的架构为x86架构  而开发板子的架构为arm架构他们两者的架构不一样，指令集不一样所以需要交叉编译工具链开弥补这个问题，使不同的架构环境下可以去开发板子

b. 步骤

1.~目录下创建一个文件夹

2.压缩包放到这个文件夹中

3.然后解压到这个文件夹中

4.配置环境变量（四种方法   使用当前用户有效的那种方法 sudo  vi  ~/.bashrc,path后添加:/路径 ）

5.source重启环境变量   source ~/.bashrc

6.查看自己是否完成安装 (环境变量下路径名字 -v)

c. 版本gcc-7.5.0

ARM相关概念

a. 汇编指令

编辑器将汇编指令生成代码，占用代码段空间

b. 指令集

很多的汇编指令的集合

eg：

特殊寄存器操作（msr/mrs）

跳转操作指令（b/bl）

伪指令(ldr)

数据搬移指令(mov/mvn)

移动操作指令（lsl/lsr/ror/asr）

位运算指令(add/adc/sub/sbc/mul)

比较指令(cmp)

c. 架构

arm公司随指令集的不断迭代，会根据不同的指令集设计出不同的架构，因此架构不一样对应的指令集不一样

d. 内核

arm公司会根据不同的架构来设计内核

eg:

stm32mp157aaa=cortex-A7核*2+cortex-M4核

e. SoC

soc又称片上系统，大家一般喜欢叫做芯片，arm公司其实不生产芯片，而是将内核生产并授权给各个合作的厂商，厂商将这个内核加上一些外设之类的附加控制器（外设），进行二次开发就是所说的芯片了

RISC和CISC指令集区别

RISC精简指令集（arm架构）

对复杂指令集进行提取一些简单且常用指令且指令宽度和指令周期是固定的

指令宽度：指令编译器形成机器码所占空间大小

指令周期：执行一条指令所需要的时间

验证

arm-linux-gnueablinf-gcc -marm test.c

arm-linux-gnueabinf-objdump -D a.out > a.dis

vi a.dis

我们会发现从main函数入口后开始 地址偏移的大小都是4

CISC复杂指令集(x86架构)

对着指令的性能有着较高的要求而指令宽度和指令周期没有固定的要求

验证:

arm-linux-gnueablinf-gcc  test.c

arm-linux-gnueabinf-objdump -D a.out > a.dis

vi a.dis

我们会发现从main函数入口后开始 地址偏移大小都不一样

ARMv7架构和ARMv8架构区别

ARMv7架构是32位架构，而ARMv8架构是64位架构且向下兼容ARMv7架构

ARMv7架构是寻址地址是2^32大小，ARMv8架构寻址地址是2^64大小

ARMv7和ARMv8生成一条汇编指令的大小都是4字节

ARM处理器工作模式

ARM处理器首先分为特权模式和非特权模式

而非特权模式只有user模式

特权模式则又分为异常模式和非异常模式

其中非异常模式只有system模式

而其中异常模式又分为：

FIQ

IRQ

undef模式

SVC模式

data abort模式

prefech adbort模式

而cortex处理器多一个monitor模式（安全监测模式）

以上模式都可以通过软件和硬件的方式进行切换

且cortex处理器比arm处理器多一个monitor安全检测模式

寄存器

a. 位置

arm公司会根据不同的指令集设计不同的架构，而根据不同的软件架构生产不同的内核

而寄存器就存在于内核之中的储存器之中

访问 寄存器通过加关键词register进行访问，只可以用寄存器编号进行，地址不可以

b. 特点

短暂存储数据，运算速度极快，每个模式都有对应的寄存器，user和system模式公用一个寄存器 

c. 特殊功能寄存器

i. sp

栈指针寄存器，数据入栈和数据出栈时候需要移动栈指针（数据初始化）

ii. lr

链接寄存器，用于保存返回地址

iii. pc

程序计数寄存器，用于记录下一条指令运行的位置

iv. cpsr

用于保存当前程序状态的寄存器

v. spsr

用于保存cpsr寄存器的数值

d. cpsr寄存器中高4位，低8位作用

n[31]:是否负数标志位

z[30]:是否为0标志位

c[29]:是否进位标志位

v[28]:是否溢出标志位

为1都是确认

I[7]：是否屏蔽IRQ

F[6]：是否屏蔽FIQ

T[5]：状态位

M[4:0]:模式位

汇编指令格式

数据操作指令

a. 数据搬移指令mov mvn ldr

mov ：将立即数，有效数（取反为立即数），寄存器放入目标寄存器中

mvn:取反后放入目标寄存器中

ldr：伪指令，因为大部分的数不是一个有效数和立即数，需要赋值的话可以借助ldr伪指令来实现

b. 移位操作指令lsl lsr asr ror

lsl:逻辑左移,移出补0

lsr:逻辑右移,移出补0

asr:循环右移,低位移出，高位补0 

ror:算术右移,低位移出，高位补符号位

c. 位运算操作指令and orr bic eor

and：与运算， 与0为0 ，与1不变

orr：或运算，或0不变，或1为1 

eor：异或运算，异或0不变，异或1取反

bic：按位清除

d. 算数运算操作指令add adc sub sbc mul

add:相加不考虑进位

adc:相加考虑进位

sub:相减不考虑借位

sbc:相减考虑借位

mul:相乘

e. 比较指令cmp

本质上就是做相减运算，比较两个数大小关系

跳转指令 b bl

b：有去无回

bl:有去有回

回的表现在lr寄存器会不会记录返回地址

特殊功能寄存器操作指令 mrs msr

mrs:向cpsr的值读到目标寄存器中

msr:向目标寄存器的值写入目标寄存器中

内存操作指令

a. 单寄存器操作指令ldr str

ldr rd，[rm]向rm值读入rd中

str rd，[rm]将rd的值写入rm中

b. 多寄存器操作指令ldm stm

ldm rd，{r0-r5}：将rd的值读到r0-r5

stm rd，{r0-r5}：将r0-r5的值写到rd中

c. 栈指针操作指令ldmfd stmfd

栈指针操作指令  

ldmfd sp！，{寄存器列表} :将栈指针寄存器sp中的值读到寄存器列表中

stmfd sp！，{寄存器列表}：将寄存器列表中的值依次写入sp寄存器中

混合编程

a. ATPCS规范

ATPCS是Arm Thumb Produce Call  standard

arm默认使用的是满减栈

传参时默认使用r0-r3寄存器，参数最好不要超过4个

返回值使用r0进行返回

b. 汇编调用C

c. C调用汇编

d. 内联汇编

Cortex-A7核LED灯实验

a. 分析硬件电路图

b. 分析框图

c. 分析RCC章节

d. 分析GPIO章节

e. 编写程序

f. 通过串口工具下载程序，观察实验现象

如何封装函数，实现LED灯点亮 PE10 PF10 PE8

a. GPIO引脚初始化函数

b. GPIO引脚操作函数

Cortex-A7核UART实验

a. 总线概念

b. 连接方式(ST-LINK仿真器)

c. 配置信息

d. 协议

e. 分析框图

f. 分析RCC章节

g. 分析GPIO章节

h. 分析UART章节

i. 使用串口做过实验

异常处理流程

a. 异常源

b. 异常源和异常模式之间对应关系

c. 异常处理流程

d. 异常向量表

e. 软中断指令

f. 编写异常处理流程代码  

17. Cortex-A7核中断实验

a. 分析电路图: 操作的对应引脚编号

b. 分析框图: 分析芯片手册章节

c. 分析芯片手册:

i. 分析RCC章节: 使能对应组控制器

ii. 分析GPIO章节: 设置引脚为输入模式

iii. 分析EXTI章节: 设置引脚触发方式

iv. 分析GIC章节

d. 编写代码

e. 下载调试

18. Cortex-A7核IIC实验

a. 同步串行半双工总线:

i. SCL时钟线

ii. 只有一根双向的数据线SDA

iii. 按位进行数据传输(先发送高位，在发送低位)

b. 外接两个上拉电阻，作用：在总线为空闲状态时，总线默认为高电平状态

c. 单主机多从机模式，在总线上，每一个从机都有自己唯一的7位从机地址

d. 发送器、接收器、主机、从机

e. 时序：起始信号、停止信号、数据传输信号、应答/非应答信号

f. 协议:

i. 主机给从机发送一个字节

ii. 主机给从机发送多个连续的字节

iii. 从机给主机发送一个字节

iv. 从机给主机发送多个连续的字节

g. 分析温湿度传感器芯片si7006

h. 编写采集程序:

i. 时序：起始信号、停止信号、数据传输信号、应答/非应答信号

ii. 协议:

1. 初始化si7006芯片

2. 采集温湿度传感器协议

iii. 通过公式，完成数字量到模拟量之间转换

19. Cortex-A7核SPI实验

a. 同步串行全双工三线/四线总线

b. 主机产生时钟信号，作用给从机完成数据收发同步

c. 2根单向数据信号线(MOSI / MISO)

d. 单主机多从机模式

e. 四线制单主机多从机:

i. NSS

ii. SCL

iii. MOSI

iv. MISO

f. 三线制单主机单从机

g. SPI总线协议/通信模式: SPI总线边沿触发，边沿采样

h. IIC总线和SPI总线相同点/不同点

i. 分析M74HC595芯片:

i. 移位寄存器: 移位寄存器时钟源(上升沿)

ii. 锁存器: 锁存时钟源(上升沿)

iii. 串行一位一位写入到移位寄存器=>锁存器=>并行数据输出

20. Cortex-A7核PWM实验

a. PWM相关概念：脉冲、周期、频率、占空比

b. 分析框图(rcc / gpio / tim4)

c. RCC章节：使能对应组控制器

d. GPIO章节：设置复用功能模式，以及对应复用功能

e. TIM章节：方波信号