CM3技术参考手册.pdf

发布时间：2022-04-01 发布人：admin 分类：互联网资料大小：1.67M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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第1章概述

1.1 关于处理器

1.2 处理器的组件

1.2.1 Cortex-M3 的层次和实现的选项

1.2.2 处理器内核

1.2.3 NVIC

1.2.4 总线矩阵

1.2.5 FPB

1.2.6 DWT

1.2.7 ITM

1.2.8 MPU

1.2.9 ETM

1.2.10 TPIU

1.2.11 SW/JTAG-DP

1.3 可配置的选项

1.3.1 中断

1.3.2 MPU

1.3.3 ETM

1.4 指令集汇总

第2章编程模型（programmer's model）

2.1 关于编程模型

2.1.1 工作模式

2.1.2 工作状态

2.2 特权访问和用户访问

2.2.1 主堆栈和进程堆栈

2.3 寄存器

2.3.1 通用寄存器

2.3.2 特殊用途的程序状态寄存器（xPSR）

2.4 数据类型

2.5 存储器格式

2.6 指令集

第3章系统控制

3.1 处理器寄存器汇总

3.1.1 嵌套向量中断控制器的寄存器

3.1.2 内核调试寄存器

3.1.3 系统调试寄存器

3.1.4 调试接口的端口寄存器

3.1.5 存储器保护单元的寄存器

3.1.6 跟踪端口接口单元的寄存器

第4章存储器映射

4.1 关于存储器映射

4.2 Bit-banding

4.2.1 直接访问别名区

4.2.2 直接访问bit-band 区

4.3 ROM 存储器表

第5章异常

5.1 关于异常模型

5.2 异常类型

5.3 异常优先级

5.3.1 优先级

5.3.2 优先级分组

5.4 特权和堆栈

5.4.1 堆栈

5.4.2 特权

5.5 占先

5.5.1 堆栈

5.6 末尾连锁（Tail-chaining）

5.7 迟来

5.8 退出

5.8.1 异常退出

5.8.2 处理器从ISR 中返回

5.9 复位

5.9.1 向量表和复位

5.9.2 预期的启动顺序（boot up sequence）

5.10 异常的控制权转移

5.11 设置多个堆栈

5.12 中止(abort)模型

5.12.1 硬故障

5.12.2 局部故障和升级

5.12.3 故障状态寄存器和故障地址寄存器

5.13 激活等级(activation level)

5.14 流程图

5.14.1 中断处理

5.14.2 占先

5.14.3 返回

第6章时钟和复位

6.1 Cortex-M3 时钟

6.2 Cortex-M3 复位

6.3 Cortex-M3 复位方式

6.3.1 上电复位

6.3.2 系统复位

6.3.3 JTAG-DP 复位

6.3.4 SW-DP 复位

6.3.5 正常工作

第7章电源管理

7.1 电源管理概述

7.2 系统电源管理

7.2.1 SLEEPING

7.2.2 SLEEPDEEP

第8章嵌套向量中断控制器

8.1 NVIC 概述

8.2 NVIC 编程器模型

8.2.1 NVIC 寄存器映射

8.2.2 NVIC 寄存器描述

8.3 电平中断与脉冲中断

第9章存储器保护单元

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目录目录前言...................................................................................................................................................1 关于本手册...............................................................................................................................1 第 1 章概述.....................................................................................................................................3 1.1 关于处理器........................................................................................................................3 1.2 处理器的组件....................................................................................................................4 1.2.1 Cortex-M3 的层次和实现的选项 ...........................................................................5 1.2.2 处理器内核.............................................................................................................6 1.2.3 NVIC ........................................................................................................................7 1.2.4 总线矩阵.................................................................................................................7 1.2.5 FPB...........................................................................................................................8 1.2.6 DWT.........................................................................................................................8 1.2.7 ITM...........................................................................................................................8 1.2.8 MPU .........................................................................................................................8 1.2.9 ETM .........................................................................................................................8 1.2.10 TPIU .......................................................................................................................8 1.2.11 SW/JTAG-DP .........................................................................................................9 1.3 可配置的选项....................................................................................................................9 1.3.1 中断.........................................................................................................................9 1.3.2 MPU .........................................................................................................................9 1.3.3 ETM .........................................................................................................................9 1.4 指令集汇总........................................................................................................................9 第 2 章编程模型（programmer's model） ...............................................................................17 2.1 关于编程模型..................................................................................................................17 2.1.1 工作模式...............................................................................................................17 2.1.2 工作状态...............................................................................................................17 2.2 特权访问和用户访问......................................................................................................17 2.2.1 主堆栈和进程堆栈...............................................................................................18 2.3 寄存器..............................................................................................................................18 2.3.1 通用寄存器...........................................................................................................18 2.3.2 特殊用途的程序状态寄存器（xPSR） ..............................................................19 2.4 数据类型..........................................................................................................................22 2.5 存储器格式......................................................................................................................22 2.6 指令集..............................................................................................................................24 第 3 章系统控制...........................................................................................................................26 3.1 处理器寄存器汇总..........................................................................................................26 3.1.1 嵌套向量中断控制器的寄存器 ...........................................................................26 3.1.2 内核调试寄存器...................................................................................................28 3.1.3 系统调试寄存器...................................................................................................28 3.1.4 调试接口的端口寄存器 .......................................................................................31 3.1.5 存储器保护单元的寄存器 ...................................................................................32 3.1.6 跟踪端口接口单元的寄存器 ...............................................................................32 3.1.7 嵌入式跟踪宏单元的寄存器 ...............................................................................33

目录第 4 章存储器映射.......................................................................................................................35 4.1 关于存储器映射..............................................................................................................35 4.2 Bit-banding........................................................................................................................37 4.2.1 直接访问别名区...................................................................................................38 4.2.2 直接访问 bit-band 区............................................................................................38 4.3 ROM 存储器表.................................................................................................................39 第 5 章异常...................................................................................................................................40 5.1 关于异常模型..................................................................................................................40 5.2 异常类型..........................................................................................................................41 5.3 异常优先级......................................................................................................................42 5.3.1 优先级...................................................................................................................43 5.3.2 优先级分组...........................................................................................................43 5.4 特权和堆栈......................................................................................................................44 5.4.1 堆栈.......................................................................................................................44 5.4.2 特权.......................................................................................................................44 5.5 占先..................................................................................................................................45 5.5.1 堆栈.......................................................................................................................45 5.6 末尾连锁（Tail-chaining）.............................................................................................47 5.7 迟来..................................................................................................................................48 5.8 退出..................................................................................................................................49 5.8.1 异常退出...............................................................................................................49 5.8.2 处理器从 ISR 中返回...........................................................................................50 5.9 复位..................................................................................................................................51 5.9.1 向量表和复位.......................................................................................................51 5.9.2 预期的启动顺序（boot up sequence） ...............................................................52 5.10 异常的控制权转移........................................................................................................54 5.11 设置多个堆栈 ................................................................................................................54 5.12 中止(abort)模型 .............................................................................................................56 5.12.1 硬故障.................................................................................................................56 5.12.2 局部故障和升级.................................................................................................56 5.12.3 故障状态寄存器和故障地址寄存器 .................................................................58 5.13 激活等级(activation level).............................................................................................59 5.14 流程图............................................................................................................................60 5.14.1 中断处理.............................................................................................................60 5.14.2 占先.....................................................................................................................61 5.14.3 返回.....................................................................................................................62 第 6 章时钟和复位.......................................................................................................................64 6.1 Cortex-M3 时钟 ................................................................................................................64 6.2 Cortex-M3 复位 ................................................................................................................65 6.3 Cortex-M3 复位方式 ........................................................................................................65 6.3.1 上电复位...............................................................................................................65 6.3.2 系统复位...............................................................................................................66 6.3.3 JTAG-DP 复位 .......................................................................................................67 6.3.4 SW-DP 复位...........................................................................................................67

目录 6.3.5 正常工作...............................................................................................................67 第 7 章电源管理...........................................................................................................................68 7.1 电源管理概述..................................................................................................................68 7.2 系统电源管理..................................................................................................................68 7.2.1 SLEEPING .............................................................................................................69 7.2.2 SLEEPDEEP ..........................................................................................................69 第 8 章嵌套向量中断控制器.......................................................................................................70 8.1 NVIC 概述 ........................................................................................................................70 8.2 NVIC 编程器模型 ............................................................................................................70 8.2.1 NVIC 寄存器映射 .................................................................................................70 8.2.2 NVIC 寄存器描述 .................................................................................................73 8.3 电平中断与脉冲中断......................................................................................................97 第 9 章存储器保护单元...............................................................................................................98 9.1 MPU 概述 .........................................................................................................................98 9.2 MPU 编程器模型 .............................................................................................................98 9.2.1 MPU 寄存器纵览 ..................................................................................................98 9.2.2 描述 MPU 寄存器 ................................................................................................99 9.2.3 使用重叠寄存器访问 MPU ...............................................................................105 9.2.4 子区域.................................................................................................................105 9.3 MPU 访问权限 ...............................................................................................................106 9.4 MPU 异常中止 ...............................................................................................................107 9.5 更新 MPU 区域 .............................................................................................................107 9.5.1 使用 CP15 等效代码更新 MPU 区域................................................................107 9.5.2 使用两个或三个字来更新 MPU 区域...............................................................108 9.6 中断和更新 MPU ..........................................................................................................109 第 10 章内核调试.......................................................................................................................110 10.1 关于内核调试..............................................................................................................110 10.1.1 停止模式调试...................................................................................................110 10.1.2 退出内核调试...................................................................................................110 10.2 内核调试寄存器.......................................................................................................... 111 10.2.1 调试停止控制和状态寄存器 ........................................................................... 111 10.2.2 调试内核选择寄存器 .......................................................................................113 10.2.3 调试内核寄存器的数据寄存器 .......................................................................114 10.2.4 调试异常和监控控制寄存器 ...........................................................................115 10.3 内核调试访问实例......................................................................................................117 10.4 在内核调试中使用应用寄存器 ..................................................................................117 第 11 章系统调试.......................................................................................................................118 11.1 关于系统调试 ..............................................................................................................118 11.2 系统调试访问 ..............................................................................................................119 11.3 系统调试的编程模型 ..................................................................................................120 11.4 Flash 修补和断点 .........................................................................................................121 11.4.1 FPB 的编程模型................................................................................................121 11.5 数据观察点和跟踪 ......................................................................................................125 11.5.1 DWT 寄存器总结及描述 ..................................................................................125

目录 11.6 仪表跟踪宏单元 ..........................................................................................................135 11.6.1 ITM 寄存器总结和描述....................................................................................135 11.7 AHB 访问端口..............................................................................................................141 11.7.1 AHB-AP 处理类型.............................................................................................141 11.7.2 AHB-AP 寄存器总结和描述.............................................................................141 第 12 章调试端口.......................................................................................................................145 12.1 关于调试端口..............................................................................................................145 12.2 JTAG-DP.......................................................................................................................146 12.2.1 扫描链接口.......................................................................................................146 12.2.2 IR 扫描链和 IR 指令 .........................................................................................148 12.2.3 DR 扫描链和 DR 寄存器..................................................................................151 12.3 SW-DP...........................................................................................................................157 12.3.1 时钟...................................................................................................................157 12.3.2 调试接口概述...................................................................................................158 12.3.3 协议操作概述...................................................................................................159 12.3.4 协议描述...........................................................................................................162 12.3.5 传输时序...........................................................................................................169 12.4 调试端口（DP）的通用特性.....................................................................................170 12.4.1 Sticky 标志和 DP 错误响应..............................................................................170 12.4.2 读和写错误.......................................................................................................171 12.4.3 溢出检测...........................................................................................................171 12.4.4 协议错误，只用于 SW-DP..............................................................................172 12.4.5 推动比较和推动验证操作 ...............................................................................172 12.5 调试端口的编程模型..................................................................................................174 12.5.1 JTAG-DP 寄存器 ...............................................................................................174 12.5.2 SW-DP 寄存器...................................................................................................175 12.5.3 调试端口（DP）的寄存器描述......................................................................176 第 13 章跟踪端口的接口单元...................................................................................................186 13.1 关于跟踪端口的接口单元 ..........................................................................................186 13.1.1 TPIU 方框图 ......................................................................................................186 13.1.2 TPIU 组件 ..........................................................................................................187 13.1.3 TPIU 输入和输出 ..............................................................................................188 13.2 TPIU 寄存器 .................................................................................................................189 13.2.1 TPIU 寄存器汇总 ..............................................................................................189 13.2.2 TPIU 寄存器描述 ..............................................................................................189 第 14 章总线接口.......................................................................................................................194 14.1 关于总线接口..............................................................................................................194 14.2 ICode 总线接口 ............................................................................................................194 14.2.1 分支状态信号...................................................................................................195 14.3 DCode 总线接口...........................................................................................................195 14.3.1 专用...................................................................................................................195 14.3.2 存储器属性.......................................................................................................196 14.4 系统接口......................................................................................................................196 14.4.1 不对齐访问.......................................................................................................196

目录 14.4.2 Bit-band 访问.....................................................................................................196 14.4.3 Flash 修补重新映射 ..........................................................................................196 14.4.4 独占访问（exclusive access）.........................................................................196 14.4.5 存储器属性.......................................................................................................196 14.4.6 流水线式取指...................................................................................................196 14.5 外部专用外设接口......................................................................................................197 14.6 访问的对齐情况..........................................................................................................197 14.7 横跨区域的不对齐访问..............................................................................................198 14.8 Bit-band 访问................................................................................................................198 14.9 写缓冲区......................................................................................................................199 14.10 存储器属性................................................................................................................199 第 15 章嵌入式跟踪宏单元.......................................................................................................200 15.1 ETM 概述 .....................................................................................................................200 15.1.1 ETM 框图...........................................................................................................200 15.1.2 ETM 资源...........................................................................................................201 15.2 数据跟踪......................................................................................................................202 15.3 ETM 资源 .....................................................................................................................202 15.3.1 周期性同步（periodic synchronization）........................................................202 15.3.2 数据和指令地址比较资源 ...............................................................................202 15.3.3 FIFO 功能 ..........................................................................................................203 15.4 跟踪输出......................................................................................................................203 15.5 ETM 结构 .....................................................................................................................203 15.5.1 可重新开始的指令...........................................................................................203 15.5.2 异常返回...........................................................................................................203 15.5.3 异常跟踪...........................................................................................................204 15.6 ETM 编程器模型..........................................................................................................205 15.6.1 APB 接口 ...........................................................................................................205 15.6.2 ETM 寄存器列表...............................................................................................206 15.6.3 描述 ETM 寄存器.............................................................................................207 第 16 章嵌入式跟踪宏单元的接口...........................................................................................209 16.1 ETM 接口概述 .............................................................................................................209 16.2 CPU ETM 接口端口描述.............................................................................................209 16.3 分支状态接口..............................................................................................................210 第 17 章指令周期定时...............................................................................................................213 17.1 关于指令周期定时......................................................................................................213 17.2 处理器的指令周期定时..............................................................................................213 17.3 加载/存储（Load-store）执行时序............................................................................216 附录 A 信号描述 .........................................................................................................................218 A.1 时钟...............................................................................................................................218 A.2 复位...............................................................................................................................218 A.3 杂项...............................................................................................................................218 A.4 中断接口.......................................................................................................................219 A.5 ICode 接口 .....................................................................................................................219 A.6 DCode 接口....................................................................................................................220

目录 A.7 系统总线接口...............................................................................................................221 A.8 专用外设总线接口 .......................................................................................................221 A.9 ITM 接口........................................................................................................................222 A.10 AHB-AP 接口 ..............................................................................................................222 A.11 ETM 接口.....................................................................................................................223 A.12 测试接口.....................................................................................................................223 附录 B 术语表 .............................................................................................................................224 附录 C 周立功公司相关信息.....................................................................................................236

前言前言部分概述了 Cortex-M3 r0p0 技术参考手册，包括以下内容：前言关于本手册信息反馈关于本手册本手册是关于 Cortex-M3 处理器的技术参考手册。产品修订状态 rnpn 标识符表示本手册中所述产品的修订状态。 rn 表示产品的主要修改。 pn 表示产品的细微修改。目标读者本手册是为基于 Cortex-M3 处理器来实现片上系统（SoC）器件的系统设计人员，系统整合人员，以及验证工程师而写的。本手册的使用本手册按以下章节组织：第 1 章概述本章描述了 Cortex-M3 处理器的组件以及处理器的指令集。第 2 章编程模型（programmer’s model）本章描述了 Cortex-M3 的寄存器集，工作模式，和其它与 Cortex-M3 处理器的编程相关的信息。第 3 章系统控制本章描述了系统控制的寄存器和编程模型。第 4 章存储器映射本章描述了处理器映射和 bit-banding 特性。第 5 章异常本章描述了处理器的异常。第 6 章时钟与复位本章描述了处理器的时钟和复位。第 7 章功率管理本章描述了处理器功率管理和节电技术第 8 章嵌套向量中断控制器本章描述了处理器中断处理和控制 1

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