Arm Cortex-M23和Cortex-M33微處理器權威指南

目　　錄
譯者序
前言
致謝
第1章　概述　　1
1.1　微控制器與處理器　　1
1.2　處理器分類　　2
1.3　Cortex-M23和Cortex-M33處理器
與Armv8-M架構　　3
1.4　Cortex-M23和Cortex-M33處理器
的特性　　4
1.5　為什么有兩種不同的處理器　　5
1.6　Cortex-M23和Cortex-M33應用　　6
1.7　技術特征　　7
1.8　與前幾代Cortex-M處理器的對比　　8
1.9　Cortex-M23和Cortex-M33處理器的優(yōu)勢　　10
1.10　了解微控制器編程　　12
1.11　延伸閱讀　　13
參考文獻　　15
第2章　Cortex-M編程入門　　16
2.1　概述　　16
2.2　基本概念　　18
2.3　Arm Cortex-M編程簡介　　23
2.4　軟件開發(fā)流程　　33
2.5　Cortex微控制器軟件接口標準　　35
2.6　軟件開發(fā)的附加說明　　41
參考文獻　　41
第3章　Cortex-M23與Cortex-M33
處理器技術概述　　42
3.1　Cortex-M23與Cortex-M33
處理器的設計原則　　42
3.2　結(jié)構圖　　43
3.3　處理器　　45
3.4　指令集　　46
3.5　內(nèi)存映射　　47
3.6　總線接口　　48
3.7　內(nèi)存保護　　49
3.8　中斷與異常處理　　50
3.9　低功耗特性　　51
3.10　操作系統(tǒng)支持　　51
3.11　浮點運算單元　　52
3.12　協(xié)處理器接口與Arm自定義
指令　　52
3.13　 調(diào)試與跟蹤支持　　52
3.14　多核系統(tǒng)設計支持　　53
3.15　Cortex-M23與Cortex-M33
處理器的關鍵功能增強　　53
3.16　與其他Cortex-M系列處理器的
兼容性　　57
3.17　處理器配置選項　　57
3.18　TrustZone功能介紹　　59
3.19　為什么TrustZone能帶來更好的
安全性　　65
3.20　使用僅執(zhí)行內(nèi)存保護固件　　68
參考文獻　　69
第4章　架構　　70
4.1　Armv8-M指令集架構簡介　　70
4.2　編程者模型　　72
4.3　內(nèi)存系統(tǒng)　　94
4.4　異常與中斷　　105
4.5　調(diào)試　　112
4.6　復位與復位順序　　114
4.7　其他架構相關內(nèi)容　　117
參考文獻　　118
第5章　指令集　　119
5.1　背景　　119
5.2　Cortex-M系列處理器的指令集
特征　　120
5.3　了解匯編語言語法　　123
5.4　指令后綴的使用　　127
5.5　統(tǒng)一匯編語言　　128
5.6　指令集—處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送
指令　　129
5.7　指令集—內(nèi)存訪問　　134
5.8　指令集—算術運算　　153
5.9　指令集—邏輯運算　　157
5.10　指令集—移位和循環(huán)操作　　158
5.11　指令集—數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（擴展和
反向排序）　　160
5.12　指令集—位域處理　　162
5.13　指令集—飽和操作　　163
5.14　指令集—程序流程控制　　165
5.15　指令集—DSP擴展　　174
5.16　指令集—浮點支持指令　　182
5.17　指令集—異常相關指令　　187
5.18　指令集—睡眠模式相關
指令　　189
5.19　指令集—內(nèi)存屏障指令　　190
5.20　指令集—TrustZone支持
指令　　192
5.21　指令集—協(xié)處理器和Arm
自定義指令支持　　193
5.22　指令集—其他函數(shù)　　197
5.23　基于CMSIS-CORE訪問特殊
寄存器　　199
參考文獻　　201
第6章　內(nèi)存系統(tǒng)　　202
6.1　內(nèi)存系統(tǒng)概述　　202
6.2　內(nèi)存映射　　204
6.3　內(nèi)存類型和內(nèi)存屬性　　206
6.4　訪問權限管理　　210
6.5　內(nèi)存中的字節(jié)順序　　213
6.6　數(shù)據(jù)對齊和非對齊數(shù)據(jù)的訪問
支持　　216
6.7　獨占訪問支持　　217
6.8　內(nèi)存排序和內(nèi)存屏障指令　　220
6.9　總線等待狀態(tài)和錯誤支持　　221
6.10　單周期I/O端口（僅限于Cortex-M23）　　223
6.11　微控制器中的內(nèi)存系統(tǒng)　　224
6.12　軟件方面的考慮　　229
參考文獻　　230
第7章　在內(nèi)存系統(tǒng)中支持TrustZone　　231
7.1　概覽　　231
7.2　SAU與IDAU　　232
7.3　備份與不備份的寄存器　　234
7.4　測試目標指令與分區(qū)ID編號　　236
7.5　內(nèi)存保護控制器與外設保護
控制器　　241
7.6　安全自適應外設　　243
參考文獻　　244
第8章　異常與中斷—架構
概述　　245
8.1　異常與中斷概述　　245
8.2　異常類型　　248
8.3　異常與中斷管理概述　　250
8.4　異常序列　　252
8.5　異常優(yōu)先級定義　　255
8.6　中斷向量表與中斷向量表偏移
寄存器　　260
8.7　中斷輸入與中斷掛起行為　　262
8.8　安全TrustZone系統(tǒng)中的異常與
中斷目標狀態(tài)　　266
8.9　棧幀　　268
8.10　EXC_RETURN　　277
8.11　同步異常與異步異常分類　　281
參考文獻　　282
第9章　異常和中斷管理　　283
9.1　異常和中斷管理概述　　283
9.2　用于中斷管理的NVIC寄存器　　287
9.3　用于系統(tǒng)異常管理的SCB
寄存器　　293
9.4　用于異常或中斷屏蔽的特殊
寄存器　　300
9.5　編程中的向量表定義　　306
9.6　中斷延遲和異常處理優(yōu)化　　309
9.7　提示與技巧　　313
參考文獻　　314
第10章　低功耗及系統(tǒng)控制
特性　　315
10.1　低功耗需求　　315
10.2　Cortex-M23/M33的低功耗
特性　　316
10.3　WFI、WFE、SEV的更多指令
介紹　　327
10.4　開發(fā)低功耗應用　　332
10.5　系統(tǒng)控制塊和系統(tǒng)控制特性　　334
10.6　輔助控制寄存器　　341
10.7　系統(tǒng)控制塊中的其他寄存器　　342
第11章　支持操作系統(tǒng)的特性　　343
11.1　支持操作系統(tǒng)的特性概述　　343
11.2　系統(tǒng)計時器　　344
11.3　棧指針備份　　352
11.4　棧限制檢查　　356
11.5　SVCall與PendSV異常　　360
11.6　非特權執(zhí)行等級與內(nèi)存保護
單元　　367
11.7　獨占訪問　　368
11.8　如何在支持TrustZone安全功能
擴展的系統(tǒng)環(huán)境運行RTOS　　370
11.9　Cortex-M系列處理器中的RTOS
操作概念　　372
參考文獻　　383
第12章　內(nèi)存保護單元　　384
12.1　內(nèi)存保護單元概述　　384
12.2　MPU寄存器　　386
12.3　MPU配置　　393
12.4　TrustZone和MPU　　400
12.5　Armv8-M架構與前幾代架構關于MPU的主要區(qū)別　　402
參考文獻　　403
第13章　故障異常與故障處理　　404
13.1　概述　　404
13.2　故障的產(chǎn)生原因　　406
13.3　啟用故障異常事件　　412
13.4　故障處理程序的設計考慮　　413
13.5　故障狀態(tài)與其他信息　　415
13.6　死鎖　　422
13.7　故障事件分析　　424
13.8　棧跟蹤　　426
13.9　在故障處理程序中抽取棧幀并
打印故障狀態(tài)　　428
參考文獻　　431
第14章　Cortex-M33處理器的
浮點單元　　 432
14.1　浮點數(shù)　　432
14.2　Cortex-M33中的浮點運算
單元　　436
14.3　Cortex-M33 FPU和Cortex-M4
FPU的主要區(qū)別　　448
14.4　延遲入棧詳解　　449
14.5　使用FPU　　455
14.6　浮點異?！　?60
14.7　提示與技巧　　463
參考文獻　　463
第15章　協(xié)處理器接口與Arm
自定義指令　　464
15.1　概述　　464
15.2　架構概述　　470
15.3　在C語言中通過內(nèi)建函數(shù)訪問
協(xié)處理器指令　　470
15.4　在C語言中通過內(nèi)建函數(shù)使用
Arm自定義指令　　472
15.5　啟用協(xié)處理器和Arm自定義
指令時要采取的軟件步驟　　474
15.6　協(xié)處理器功耗控制　　474
15.7　提示與技巧　　475
參考文獻　　476
第16章　調(diào)試和跟蹤功能　　477
16.1　概述　　477
16.2　調(diào)試架構細節(jié)　　482
16.3　調(diào)試組件簡介　　493
16.4　啟動調(diào)試會話　　523
16.5　閃存編程支持　　524
16.6　軟件設計注意事項　　525
參考文獻　　525
第17章　軟件開發(fā)　　526
17.1　概述　　526
17.2　Keil MDK入門　　528
17.3　Arm架構的過程調(diào)用標準　　562
17.4　軟件場景　　564
參考文獻　　566
第18章　安全軟件開發(fā)　　567
18.1　安全軟件開發(fā)概述　　567
18.2　TrustZone技術細節(jié)　　569
18.3　安全軟件開發(fā)流程　　580
18.4　在Keil MDK中創(chuàng)建安全
項目　　595
18.5　其他工具鏈中的CMSE支持　　605
18.6　安全軟件設計考慮　　606
參考文獻　　620
第19章　Cortex-M33處理器中的數(shù)字信號處理　　621
19.1　為何微控制器中需要DSP　　621
19.2　使用Cortex-M系列處理器開發(fā)DSP應用的理由　　622
19.3　點乘案例　　624
19.4　利用SIMD指令獲得更高的
性能　　626
19.5　處理溢出　　628
19.6　用于數(shù)字信號處理的數(shù)據(jù)類型　　631
19.7　Cortex-M33 DSP指令　　634
19.8　針對Cortex-M33處理器編寫
優(yōu)化的DSP代碼　　647
參考文獻　　664
第20章　使用Arm CMSIS-
DSP庫　　665
20.1　庫概述　　665
20.2　函數(shù)命名約定　　667
20.3　獲取幫助　　667
20.4　示例1—DTMF演示　　667
20.5　示例2—通過最小二乘法實現(xiàn)
運動跟蹤　　678
20.6　示例3—實時濾波器設計　　682
20.7　如何確定基于Cortex-M33的
系統(tǒng)所支持的指令集特性　　705
參考文獻　　706
第21章　進階主題　　707
21.1　關于棧內(nèi)存保護的更多信息　　707
21.2　信號量、加載獲取和存儲釋放
指令　　708
21.3　非特權中斷處理程序　　711
21.4　中斷處理程序重入　　717
21.5　軟件優(yōu)化主題　　721
參考文獻　　731
第22章　IoT安全和PSA
Certified框架簡介　　732
22.1　從處理器架構到IoT安全　　732
22.2　PSA Certified簡介　　733
22.3　TF-M項目　　741
22.4　附加信息　　746
參考文獻　　747