ARM

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ARM工作模式根据功能不同，可分为7类：

User Mode：用户模式。操作系统的Task一般以这种模式执行。User Mode是ARM唯一的非特权模式，这表示如果CPU处于这种模式下，很多指令将不能够执行，因此操作系统的资源得以保护。

• System Mode：这是V4及其以上版本所引入的特权模式。
• IRQ Mode：中断模式。中断（不包括软中断）处理函数在这种模式下执行。
• FIQ Mode：快速中断模式。除了多了几个寄存器外，其他同IRQ一样。
• Supervisor Mode：监视模式。软中断（SWI)处理函数在这种模式下执行。
• Abort Mode：所有同内存保护相关的异常均在这种模式下执行。
• Undefined Mode：处理无效指令的异常处理函数在这种模式下执行。

ARM工作模式也可分为3大类：

• 用户模式：User Mode
• 系统模式：System Mode
• 异常模式：所有其它5种模式

ARM Linux启动过程分析是本文要介绍的内容，嵌入式 Linux 的可移植性使得我们可以在各种电子产品上看到它的身影。对于不同体系结构的处理器来说Linux的启动过程也有所不同。

本文以S3C2410 ARM处理器为例，详细分析了系统上电后 bootloader的执行流程及 ARM Linux的启动过程。

<strong>1、引 言</strong>

Linux 最初是由瑞典赫尔辛基大学的学生 Linus Torvalds在1991 年开发出来的，之后在 GNU的支持下，Linux 获得了巨大的发展。虽然 Linux 在桌面 PC 机上的普及程度远不及微软的 Windows 操作系统，但它的发展速度之快、用户数量的日益增多，也是微软所不能轻视的。而近些年来 Linux 在嵌入式领域的迅猛发展，更是给 Linux 注入了新的活力。

一个嵌入式 Linux 系统从软件角度看可以分为四个部分：引导加载程序（bootloader）， Linux 内核，文件系统，应用程序。

其中 bootloader是系统启动或复位以后执行的第一段代码，它主要用来初始化处理器及外设，然后调用 Linux 内核。

<strong>引 言</strong>

运动控制器是运动控制系统的核心部件。目前，国内的运动控制器大致可以分为3类：

第1类是以单片机等微处理器作为控制核心的运动控制器。这类运动控制器速度较慢、精度不高、成本相对较低，只能在一些低速运行和对轨迹要求不高的轮廓运动控制场合应用。

第2类是以专用芯片(ASIC)作为核心处理器的运动控制器，这类运动控制器结构比较简单，大多只能输出脉冲信号，工作于开环控制方式。由于这类控制器不能提供连续插补功能，也没有前馈功能，特别是对于大量的小线段连续运动的场合不能使用这类控制器。

第3类是基于PC总线的以DSP或FPGA作为核心处理器的开放式运动控制器。这类开放式运动控制器以DSP芯片作为运动控制器的核心处理器，以PC机作为信息处理平台，运动控制器以插件形式嵌入PC机，即“PC+运动控制器”的模式。这样的运动控制器具有信息处理能力强，开放程度高，运动轨迹控制准确，通用性好的特点。但是这种方式存在以下缺点：运动控制卡需要插入计算机主板的PCI或者ISA插槽，因此每个具体应用都必须配置一台PC机作为上位机。这无疑对设备的体积、成本和运行环境都有一定的限制，难以独立运行和小型化。

运动控制系统已被广泛应用于工业控制领域。近年来，工业控制对运动控制系统的要求越来越高。传统的基于PC及低端微控制器日渐暴露出高成本、高消耗、低可靠等问题，已经不能满足现代制造的要求 。随着嵌入式技术的日益成熟，嵌人式运动控制器已经初露锋芒。基于ARM技术的微处理器具有体积小、低成本、低功耗的特点，决定其在运动控制领域具有良好的发展前景。

PCL6045BL是一种新型专用DSP运动控制芯片，它具有强大的数据处理能力和较高的运行速度，可以实现高精度的多轴伺服控制。为解决精密制造对低成本、可移植性强的通用型多轴数控系统的迫切需求，文中给出一种基于ARM 微处理器S3C2440与DSP专业运动控制芯片PCL6045BL构成的嵌入式四轴运动控制器。该运动控制器具有高性能、低成本、体积小、可独立运行等特点，可以满足运动控制系统高速、高精度的 要求。它可广泛应用于雕刻机、机器人、绣花机以及数控加工等工业控制领域。

众所周知，ARM公司在经典处理器ARM11以后的产品改用Cortex命名，并分成A、R和M三类，旨在为各种不同的市场提供服务，正好是ARM公司英文简写的三个字母。Cortex系列属于ARMv7架构，这是到2010年为止ARM公司最新的指令集架构。（2011年，ARMv8 架构在TechCon 上推出）ARMv7架构定义了三大分工明确的系列：“A”系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用；“R”系列针对实时系统；“M”系列对微控制器。OK，我们下面要介绍的“猪脚”是Cortex系列下的Cortex-M家族处理器，看官且听我娓娓道来。

<strong>一，Cortex M家族发展</strong>

经过多年的发展，Cortex-M家族下已从最初的讲究最低成本的Cortex-M0和追求最高能效的Cortex-M0+型号处理器，到目前讲究灵活性的Cortex-M33以及有着最高性能Cortex-M7型号处理器，已繁衍出7种型号的处理器产品，且性能参数各不相同，如性能比较下图所示，

人机交互界面的种类较多，如键盘、数码管显示器、液晶显示器及带触摸的液晶屏等。决定人机交互接口方式的主要因素是成本和实际应用的需要。近十年来，液晶触摸屏以功耗低、重量轻、精度高和良好的人机界面等技术特点， 在电子设备特别是手持类电子产品中得到了普遍应用。带触摸的液晶屏，只要能测量出触摸点的坐标位置，即可根据屏上对应坐标点的显示内容或图符获知触摸者的意图， 通过微处理器处理声音、图像、文字及触摸输入控制等信息，使之成为能进行信息存取、输入和输出的集成系统。基于微控制器与液晶模块的硬件接口设计及软件编程在智能系统设计中有着重要的应用价值。

ARM 微处理器，运算速度快、资源丰富、性价比高，是当前较为流行的嵌入式控制器。

本文介绍的一款基于ARM7微处理器LPC2148 接口的3.2 寸液晶触摸屏，具有精度高、彩色显示逼真、应用灵活等特点，可作为中高档电子产品字符、图像的显示及人机对话的窗口。

现有的数控系统中多采用工控机加运动控制卡的计算机数控系统方案进行运动控制器的设计。随着工控机整体功能日趋复杂，对运动控制系统的体积、成本、功耗等方面的要求越来越苛刻。现有计算机数控系统在运动控制方面逐渐呈现出资源浪费严重、实时性差的劣势。此外，数控系统的开放性、模块化和可重构设计是目前数控技术领域研究的热点，目的是为了适应技术发展和便于用户开发自己的功能。

本文基于ARM和FPGA的硬件平台，采用策略和机制相分离的设计思想，设计了一种具有高开放性特征的嵌入式数控系统。该数控系统不仅具备了以往大型数控系统的主要功能，还具备了更好的操作性和切割性能，而且在开放性方面优势更为突出，使数控系统应用软件具有可移植性和互换性。

• Arm平台安全架构(PSA)采用高性价比、领先技术全面提升物联网市场的安全技术支持

• 基于STM32H7系列开发的Arm® Cortex®-M7微控制器整合PSA概念和先进的安全功能服务

意法半导体（STMicroelectronics，简称ST；纽约证券交易所代码：STM），今天发布了平台安全架构(PSA)。 PSA是实现同级最佳的普适网络安全的关键技术。意法半导体的STM32H7高性能微控制器采用与PSA框架相同的安全概念，并将这些概念与STM32产品家族的强化安全功能和服务完美融合。

个人用户和组织机构越来越依赖通过互联电子产品管理时间，监测健康状况，处理社交活动，享受或提供服务，提高工作效率。防止与未经授权的设备与互动，对于保护设备身份、个人信息、实体资产和知识产权极其重要。随着物联网的规模和普及率提高，公民安全和国家安全均受到威胁。设备厂商为打击黑客层出不穷的入侵手段而必须不断地创新安保系统，PSA让他们能够以适当的成本在资源有限的小设备上实现最尖端的安全机制。

TrustZone是ARM对ARM6的扩展，其实只是增加了一条指令，一个配置状态位，以及一个新的有别于核心态和用户态的安全态。ARM并没有把TrustZone设计成能够解决所有的安全问题，它的目标是希望TrustZone能把一些安全性要求高的代码放在安全区域里执行，这也就是TrustZone名字的由来。

ARM把TrustZone固化在硬件里的道理是，系统的安全性不能全靠软件来保证，而且改写现有的不安全的软件，使之更安全也不大可行。较为可行的方案就是引入一块安全的硬件逻辑，并且只让一小块软>件控制此安全逻辑。这样既保护了既有投资，也把系统的安全风险降到最小。

因为操作系统和普通应用都可以运行在安全态，所以安全态不同于传统的运行态环状的特权划分，因此ARM把安全态描述成一个平行区域，称之为安全区，又称为安全监控模式。

核心态程序要进入到安全区运行，必须执行安全监控中断( secure monitor interrupt, SMI)指令，而应用程序则必须通过API 函数来调用SMI 指令，此时，操作系统要负责检查应用程序是否安全，若通过检查则执行SMI指令进入到安全区。这样，整个系统的安全性就全由操作系统负责了。换句话说，TrustZone需要软件的支持，才能达到安全目标。

<strong>ARM CPU现在分为3种型号：</strong>
<font color="blue">A系列：</font>主要是用在智能手机上，代表的系统是Andrios和IOS。
<font color="blue">R系列：</font>和M系列一样，更注重实时功能，军工和航天的实时嵌入式设备 arm+ucos或者arm+vxWorks
<font color="blue">M系列：</font>类似于C51单片机，物联网终端数据采集设备，代表的系统是ucos。

<strong>现在市场的主流arm产品分析：</strong>

智能手机，大部分是arm A+andriod和arm A+ios
平板电脑，大部分是arm A+andriod和arm A+ios
互联网电视机顶盒，是arm A+andriod（裁剪）和arm A+ios（裁剪）
智能手表，是arm A+andriod（裁剪）和arm A+ios（裁剪）