ARM Cortex-M0权威指南

Joseph Yiu是英国ARM公司微控制器系统级设计专家，是ARM Cortex-M3和Cortex-M0设计者，作者高屋建瓴，创作了基于Cortex-M0的重量级作品——《ARM Cortex-M0XX指南》，这也是全球首本系统论述Cortex-M0的内核、体系结构、指令集、编译器、程序设计及软件移植的经典。作者配套提供了大量源代码（可到图书封底网址下载）。《ARM Cortex-M0XX指南》得到了五大专业机构六位知名专家的鼎力推荐。非常值得开发者珍藏！

本书是全球首本系统论述ARM Cortex-M0处理器及其编程的图书。本书既有ARM Cortex-M0处理器内核、体系结构及其应用的详尽论述，也有指令集、编译器、软件开发的基本论述，甚至也涵盖如何定位程序代码中的错误和软件移植等方面的知识。本书适合的读者对象包括：嵌入式产品设计工程师、嵌入式软件开发人员、电子爱好者以及学习嵌入式系统课程（ARM Cortex-M0）的高年级本科生及研究生等。

"对于微控制器使用者来说，现在是让人非常兴奋的时期，许多供应商推出的ARM Cortex-M设备的种类越来越多，而且应用范围也越来越广泛。许多使用8位和16位控制器的用户转而使用基于ARM Cortex-M的设备，有了对ARM Cortex-M0的介绍，他们都很惊讶这些设备这么容易使用而且32位机的性价会这么高。因此，我很荣幸Joseph Yiu为用户写了这样一份ARM Cortex-M0设备指南，Joseph在指导新用户接触ARM Cortex微控制器，以及给高级用户分享Cortex-M0的细节知识方面，确实有独到之处。

——Dominic Pajak博士 （ARM Cortex-M0产品经理）

本书的作者Joseph Yiu在ARM公司剑桥总部的处理器部门担任MCU技术专家多年，他对Cortex-M系列的理解正如书名所述。因此本书的英文版一经推出即在使用Cortex-M0处理器的技术人员中广受好评和追捧。书中深度解析了Cortex-M0处理器的各个技术方面及应用开发，提供了很多高级技术细节，并配套了大量作者编写的源码供理解和参考，堪称内核分析与实战开发的完美结合。本书的中文版经过清华出版社和译者的精心工作后，现在终于推出，相信对于高校师生、嵌入式研发人员和爱好者、甚至半导体公司的技术人员，本书都是一本不可多得的宝典！

——时昕博士（ARM大中华区大学计划）

本书的作者Joseph Yiu是ARM公司微控制器系统级设计专家，本书的专业性毋庸置疑！该书首次揭秘Cortex-M0的内核，全面剖析介绍其体系结构与开发方法，并不吝篇幅介绍从其他架构处理器进行软件移植的方法，包括ARM7TDMI、ARM Cortex-M3以及8051微控制器移植的实例。，并配套提供作者亲自编写的大量实例源码，堪称一本Cortex-M0芯片内核分析与编程实战的完美学习解决方案！必将成为广大嵌入式产品设计工程师、嵌入式软件开发人员、电子爱好者以及嵌入式课程学习者的阅读“圣经”！

——与非网 创始人（苏公雨）

本书终于有了中文版，这是学习ARM Cortex-M0人的福音！该书深度剖析了系统模型、指令集以及中断处理，全面把握ARM Cortex-M0的工作方式；综合运用汇编语言和C语言实现的丰富的ARM Cortex-M0编程案例，便于读者快速动手实践；并系统论述软件的开发流程，并以常用软件开发工具为例，介绍程序设计的实战案例；涵盖如何定位程序代码中的bug和软件移植等方面的知识；尤其适合真正想从事Cortex-M0系统设计实战的开发人员阅读学习。

——电子发烧友网站（陈峰）

本书细致入微地介绍了ARM公司Cortex-M0处理器。本书较大的亮点就是讲述了如何将从基于传统MCU的嵌入式设计过渡到基于Cortex-M0的嵌入式设计。该书的出版将极大推动Cortex-M0在中国嵌入式设计领域的应用，为中国“智造”添砖加瓦。

——何宾博士

译者序
推荐序
前言
致谢
本书约定
缩写术语

第1章 绪论
1.1为什么要选择CortexM0
1.1.1能耗效率
1.1.2代码密度
1.1.3易于使用
1.2CortexM0处理器的应用
1.3ARM和ARM处理器的背景
1.4CortexM0处理器说明和ARM体系结构
1.5ARM处理器和ARM生态系统
1.6开始使用CortexM0处理器
1.7本书的结构和资源

第2章 CortexM0技术综述
2.1CortexM0处理器简介
2.2ARM CortexM0处理器的特性
2.2.1系统特性
2.2.2应用特性
2.2.3调试特性
2.2.4其他特性
2.3CortexM0处理器的优势
2.3.1能耗效率
2.3.28位和16位架构的局限性
2.3.3易于使用，软件可移植
2.3.4选择多样化
2.4低功耗应用
2.4.1门数量低
2.4.2高效率
2.4.3低功耗特性
2.4.4逻辑单元提升
2.5CortexM0的软件可移植性

第3章 体系结构
3.1概述
3.2系统模型
3.2.1操作模式和状态
3.2.2寄存器和特殊寄存器
3.2.3R0R12
3.2.4R13，栈指针（SP）
3.2.5R14，链接寄存器（LR）
3.2.6R15，程序计数器（PC）
3.2.7xPSR，组合程序状态寄存器
3.2.8应用程序状态寄存器（APSR）的行为
3.2.9PRIMASK： 中断屏蔽特殊寄存器
3.2.10CONTROL： 特殊寄存器
3.3存储器系统
3.4栈空间操作
3.5异常和中断
3.6嵌套向量中断控制器（NVIC）
3.6.1灵活的中断管理
3.6.2支持嵌套中断
3.6.3向量化的异常入口
3.6.4中断屏蔽
3.7系统控制块（SCB）
调试系统
3.8程序映像和启动流程

第4章 CortexM0编程入门
4.1嵌入式系统编程入门
4.1.1微控制器是如何启动的
4.1.2嵌入式程序设计
4.2输入和输出
4.3开发流程
4.4C编程和汇编编程
4.5什么是程序映像
4.5.1向量表
4.5.2C启动代码
4.5.3程序代码
4.5.4C库代码
4.5.5RAM中的数据
4.6C编程： 数据类型
4.7用C语言操作外设
4.8Cortex微控制器软件接口标准（CMSIS）
4.8.1CMSIS介绍
4.8.2CMSIS中有什么是标准化的
4.8.3CMSIS的组织结构
4.8.4使用CMSIS
4.9CMSIS的优势

第5章 指令集
5.1ARM和Thumb指令集的背景
5.2汇编基础
5.2.1汇编语法一览
5.2.2后缀的使用
5.2.3Thumb代码和统一汇编语言（UAL）
5.2.4指令列表
5.2.5处理器内移动数据
5.2.6存储器访问
5.2.7栈空间访问
5.2.8算术运算
5.2.9逻辑运算
5.2.10移位和循环操作
5.2.11展开和顺序反转操作
5.2.12程序流控制
5.2.13存储器屏障指令
5.2.14异常相关指令
5.2.15休眠模式特性相关指令
5.2.16其他指令
5.3伪指令

第6章 指令集使用实例
6.1概述
6.2程序控制
6.2.1IfElse
6.2.2循环
6.2.3进一步了解跳转指令
6.2.4跳转条件的典型用法
6.2.5函数调用和函数返回
6.2.6跳转表
6.3数据访问
6.3.1简单数据访问
6.3.2使用存储器访问指令的例子
6.4数据类型转换
6.4.1数据大小的转换
6.4.2大小端转换
6.5数据处理
6.5.164位/128位加法
6.5.264位/128位减法
6.5.3整数除法
6.5.4无符号整数开方根
6.5.5位和位域运算

第7章 存储器系统
7.1概述
7.2存储器映射
7.3程序存储器，Boot Loader和存储器重映射
7.4数据存储器
7.5支持小端和大端
7.5.1数据类型
7.5.2硬件行为对编程的影响
7.5.3数据对齐
7.5.4访问非法地址
7.5.5多寄存器加载和存储指令的使用
7.6存储器属性

第8章 异常和中断
8.1什么是异常和中断
8.2CortexM0处理器的异常类型
8.2.1不可屏蔽中断（NMI）
8.2.2硬件错误
8.2.3SVC（请求管理调用）
8.2.4PendSV（可挂起的系统调用）
8.2.5系统节拍
8.2.6中断
8.3异常优先级定义
8.4向量表
8.5异常流程概述
8.5.1接受异常请求
8.5.2压栈和出栈
8.5.3异常返回指令
8.5.4末尾连锁
8.5.5延迟到达
8.6EXC_RETURN
8.7异常入口流程的细节
8.7.1压栈
8.7.2取出向量并更新PC
8.7.3寄存器更新
8.8异常退出流程的细节
8.8.1寄存器出栈
8.8.2从返回地址取值并执行

第9章 中断控制和系统控制
9.1NVIC和系统控制块特性
9.2中断使能和清除使能
9.3中断挂起和清除挂起
9.4中断优先级
9.5中断控制的通用汇编代码
9.5.1使能和禁止中断
9.5.2设置和清除中断挂起状态
9.5.3设置中断优先级
9.6异常屏蔽寄存器（PRIMASK）
9.7中断输入和挂起行为
简单的中断处理
9.8中断等待
9.9系统异常的控制寄存器
9.10系统控制寄存器
9.10.1CPU ID基址寄存器
9.10.2应用中断和复位控制寄存器
9.10.3配置和控制寄存器

第10章 支持操作系统的特性
10.1支持操作系统的特性概述
为什么要使用嵌入式操作系统
10.2SysTick定时器
10.3SysTick寄存器
10.3.1设置SysTick
10.3.2SysTick用于时间测量
10.4进程栈和进程栈指针
10.5SVC
10.6PendSV

第11章 低功耗特性
11.1低功耗嵌入式系统概述
11.2CortexM0处理器的低功耗优势
11.3低功耗特性概述
11.4休眠模式
11.5等待事件（WFE）和等待中断（WFI）
11.5.1等待事件（WFE）
11.5.2等待中断（WFI）
11.5.3唤醒条件
11.6退出休眠特性
11.7唤醒中断控制器

第12章 错误处理
12.1错误异常概述
错误是怎么发生的
12.2分析错误
12.3意外切换至ARM状态
12.4实际应用中的错误处理
12.5锁定
12.5.1锁定的原因
12.5.2锁定期间发生了什么
12.6防止锁定

第13章 调试特性
13.1软件开发和调试特性
13.2调试特性一览
13.3调试接口
13.4暂停模式和调试事件
13.5调试系统

第14章 Keil MDK入门
14.1Keil MDK介绍
14.2使用Keil MDK的
第一步
14.2.1创建Blinky工程
14.2.2创建工程代码
14.2.3工程设置
14.2.4编译和建立程序
14.2.5使用调试器
14.3其他的工程配置
14.3.1目标，源文件组
14.3.2编译器和代码生成选项
14.3.3模拟器
14.3.4在RAM中运行
14.4定制Keil中的启动代码
14.5使用Keil中的分散加载特性

第15章 简单应用程序开发
15.1使用CMSIS
15.2将SysTick用作单发定时器
15.3UART示例
15.3.1简单的输入和输出
15.3.2重定向
15.3.3开发自己的输入和输出函数
15.4简单中断编程
15.4.1中断编程概述
15.4.2度盘控制接口实例
15.4.3中断控制函数
15.5CMSIS的不同版本

第16章 汇编工程和C与汇编混合工程
16.1用汇编开发工程
16.2汇编编程的建议规则
16.3汇编函数的结构
16.4简单的汇编工程实例
16.5为变量分配数据空间
16.6用汇编实现UART
16.7其他的文字输出函数
复杂的跳转处理
16.8混合语言工程
16.8.1在汇编中调用C函数
16.8.2在C代码中调用汇编函数
16.9嵌入汇编
16.10使用特殊指令
16.11习语识别

第17章 在编程中使用低功耗特性
17.1概述
17.2CortexM0处理器的休眠模式回顾
17.3在程序中使用WFE和WFI
17.4使用挂起发送事件特性
17.5使用退出休眠特性
17.6唤醒中断控制器（WIC）特性
17.7事件通信接口
17.8开发低功耗应用程序
17.9LPC111x的低功耗特性使用示例

第18章 使用SVC、PendSV和Keil RTX Kernel
18.1概述
18.2使用SVC异常
18.3使用PendSV异常
18.4使用嵌入式OS
18.5Keil RTX实时内核
18.6OS启动流程
18.6.1简单的OS实例
18.6.2任务间通信
18.6.3事件通信
18.6.4互斥体
18.6.5信号量
18.6.6信箱消息
18.6.7周期时间间隔
18.6.8其他的RTX特性
18.6.9应用程序实例

第19章 ARM RealView开发组件入门
19.1概述
19.2简单的应用程序实例
19.3使用分散加载文件
19.4用C实现的含有向量表的实例
19.5在RVDS中使用MicroLIB
19.6在RVDS中使用汇编进行应用程序开发
19.7Flash编程
19.8使用RealView调试器进行调试
19.9使用RealView调试器的串行线调试
19.10RVDS中的重定向

第20章 GNU C编译器入门
20.1概述
20.2典型的开发流程
20.3简单的C程序开发
20.4CodeSourcery通用启动代码
20.5使用用户定义的向量表
20.6在gcc中使用Printf
20.7内联汇编
20.8gcc中的SVC实例
20.9硬件错误异常实例
20.10Flash编程和调试

第21章 软件移植
21.1概述
21.2ARM处理器
21.3ARM7TDMI和CortexM0之间的差异
21.3.1操作模式
21.3.2寄存器
21.3.3指令集
21.3.4中断
21.4从ARM7TDMI向CortexM0移植软件
21.4.1启动代码和向量表
21.4.2中断
21.4.3C程序代码
21.4.4汇编代码
21.4.5原子操作
21.4.6优化
21.5CortexM1和CortexM0之间的差异
21.5.1指令集
21.5.2NVIC
21.5.3系统级特性
21.6在CortexM0和CortexM1之间移植软件
21.7CortexM3和CortexM0之间的差异
21.7.1系统模型
21.7.2NVIC和异常
21.7.3指令集
21.7.4系统级特性
21.7.5调试特性
21.8在CortexM0和CortexM3之间移植软件
21.9在CortexM0和CortexM4处理器之间移植软件
21.10从8位机/16位机往CortexM0移植程序
21.10.1通用改动
21.10.2存储器需求
21.10.38位机和16位机不再适用的优化
21.10.4实例： 从8051移植到ARM CortexM0

第22章 CortexM0产品
22.1概述
22.2微控制器产品和专用标准产品（ASSP）
22.2.1NXP CortexM0微控制器
22.2.2NuMicro微控制器
22.2.3Mocha1 ARM CortexM0可配置阵列
22.2.4Melfas MCS7000系列触摸屏控制器
22.3编译器和软件开发组件
22.3.1Keil微控制器开发套件（MDK）
22.3.2TASKING VXToolset for ARM
22.3.3IAR Embedded Workbench for ARM
22.3.4CrossWorks for ARM
22.3.5Red Suite
22.3.6LabVIEW C代码生成器
22.4开发板
22.4.1LPCXpresso
22.4.2IAR的LPC1114入门套件
22.4.3LPC1114 CortexM0模块
22.4.4Keil CortexM0开发板

附录ACortexM0指令集
附录BCortexM0异常类型快速参考
B.1异常类型
B.2异常压栈后的栈内容
附录C软件接口标准（CMSIS）快速参考
C.1数据类型
C.2异常枚举
C.3NVIC操作函数
C.4系统和SysTick操作函数
C.5内核寄存器操作函数
C.6特殊指令操作函数
附录DNVIC、SCB以及SysTick寄存器快速参考
D.1NVIC寄存器一览
D.2中断设置使能寄存器（NVIC->ISER）
D.3中断清除使能寄存器（NVIC->ICER）
D.4中断设置挂起寄存器（NVIC->ISPR）
D.5中断清除挂起寄存器（NVIC->ICPR）
D.6中断优先级寄存器（NVIC->IRP［0］到NVIC->IRP［7］）
D.7SCB寄存器一览
D.8CPU ID基地址寄存器（SCB->CPUID）
D.9中断控制状态寄存器（SCB->ICSR）
D.10应用中断和控制状态寄存器（SCB->AIRCR）
D.11系统控制寄存器（SCB->SCR）
D.12配置控制寄存器（SCB->CCR）
D.13系统处理优先级寄存器2（SCB->SHR［0］）
D.14系统处理优先级寄存器3（SCB->SHR［1］）
D.15系统处理控制和状态寄存器
D.16SysTick寄存器一览
D.17SysTick控制和状态寄存器（SysTick->CTRL）
D.18SysTick重装载值寄存器（SysTick->LOAD）
D.19SysTick当前值寄存器（SysTick->VAL）
D.20SysTick校准值寄存器（SysTick->CALIB）
附录E调试寄存器快速参考
E.1概述
E.2内核调试寄存器
E.3断点单元
E.4数据监视点单元
E.5ROM表寄存器
附录F调试接头分配
F.110针Cortex调试连接头
F.220针Cortex调试+ETM接头
F.3老式的20针IDC接头排列
附录GCodeSourcery G++ Lite的链接器脚本
附录H实例代码文件
H.1system_LPC11xx.c
H.2system_LPC11xx.h
H.3LPC11xx.hs
H.4uart_test.s
H.5RTX_config.c
附录I疑难解答
I.1程序不运行/启动
I.1.1向量表丢失或位置错误
I.1.2使用了错误的C启动代码
I.1.3复位向量中的值错误
I.1.4程序映像没有正确地编程到Flash中
I.1.5错误的工具链配置
I.1.6错误的栈指针初始值
I.1.7错误的大小端设置
I.2程序启动，却进入了硬件错误
I.2.1非法存储器访问
I.2.2非对齐数据访问
I.2.3从总线返回错误
I.2.4异常处理中的栈被破坏
I.2.5程序在某些C函数中崩溃
I.2.6意外地试图切换至ARM状态
I.2.7在错误的优先级上执行SVC
I.3休眠问题
I.3.1执行WFE不进入休眠
I.3.2退出休眠过早地引起休眠
I.3.3中断已经在挂起态时SEVONPEND不工作
I.3.4由于休眠模式可能禁止了某些时钟，处理器无法唤醒
I.3.5竞态
I.4中断问题
I.4.1执行了多余的中断处理
I.4.2执行了额外的SysTick处理
I.4.3在中断处理中禁止中断
I.4.4错误的中断返回指令
I.4.5异常优先级设置的数值
I.5其他问题
I.5.1错误的SVC参数传递方法
I.5.2调试连接受到I/O设置或低功耗模式的影响
I.5.3调试协议选择
I.5.4使用事件输出作为脉冲I/O
附录J实用参考文档