Arm Cortex-M23和Cortex-M33微处理器权威指南

本书着重介绍Armv8-M架构以及Cortex-M23和Cortex-M33处理器的可用功能。该书涵盖了一系列主题内容，包括指令集、程序员模型、中断处理、操作系统支持和调试功能。本书通过一系列实例演示了如何为Cortex-M23和Cortex-M33处理器创建软件，使嵌入式软件开发人员对Armv8-M架构有所了解。本书还详细介绍了TrustZone?技术，包括该技术如何有利于物联网应用的安全、操作、该技术如何影响处理器的硬件（如内存架构、中断处理等），以及创建安全软件的各种其他注意事项。

目　　录<br />译者序<br />前言<br />致谢<br />第1章　概述　　1<br />1.1　微控制器与处理器　　1<br />1.2　处理器分类　　2<br />1.3　Cortex-M23和Cortex-M33处理器<br />与Armv8-M架构　　3<br />1.4　Cortex-M23和Cortex-M33处理器<br />的特性　　4<br />1.5　为什么有两种不同的处理器　　5<br />1.6　Cortex-M23和Cortex-M33应用　　6<br />1.7　技术特征　　7<br />1.8　与前几代Cortex-M处理器的对比　　8<br />1.9　Cortex-M23和Cortex-M33处理器的优势　　10<br />1.10　了解微控制器编程　　12<br />1.11　延伸阅读　　13<br />参考文献　　15<br />第2章　Cortex-M编程入门　　16<br />2.1　概述　　16<br />2.2　基本概念　　18<br />2.3　Arm Cortex-M编程简介　　23<br />2.4　软件开发流程　　33<br />2.5　Cortex微控制器软件接口标准　　35<br />2.6　软件开发的附加说明　　41<br />参考文献　　41<br />第3章　Cortex-M23与Cortex-M33<br />处理器技术概述　　42<br />3.1　Cortex-M23与Cortex-M33<br />处理器的设计原则　　42<br />3.2　结构图　　43<br />3.3　处理器　　45<br />3.4　指令集　　46<br />3.5　内存映射　　47<br />3.6　总线接口　　48<br />3.7　内存保护　　49<br />3.8　中断与异常处理　　50<br />3.9　低功耗特性　　51<br />3.10　操作系统支持　　51<br />3.11　浮点运算单元　　52<br />3.12　协处理器接口与Arm自定义<br />指令　　52<br />3.13　 调试与跟踪支持　　52<br />3.14　多核系统设计支持　　53<br />3.15　Cortex-M23与Cortex-M33<br />处理器的关键功能增强　　53<br />3.16　与其他Cortex-M系列处理器的<br />兼容性　　57<br />3.17　处理器配置选项　　57<br />3.18　TrustZone功能介绍　　59<br />3.19　为什么TrustZone能带来更好的<br />安全性　　65<br />3.20　使用仅执行内存保护固件　　68<br />参考文献　　69<br />第4章　架构　　70<br />4.1　Armv8-M指令集架构简介　　70<br />4.2　编程者模型　　72<br />4.3　内存系统　　94<br />4.4　异常与中断　　105<br />4.5　调试　　112<br />4.6　复位与复位顺序　　114<br />4.7　其他架构相关内容　　117<br />参考文献　　118<br />第5章　指令集　　119<br />5.1　背景　　119<br />5.2　Cortex-M系列处理器的指令集<br />特征　　120<br />5.3　了解汇编语言语法　　123<br />5.4　指令后缀的使用　　127<br />5.5　统一汇编语言　　128<br />5.6　指令集—处理器内部数据传送<br />指令　　129<br />5.7　指令集—内存访问　　134<br />5.8　指令集—算术运算　　153<br />5.9　指令集—逻辑运算　　157<br />5.10　指令集—移位和循环操作　　158<br />5.11　指令集—数据转换（扩展和<br />反向排序）　　160<br />5.12　指令集—位域处理　　162<br />5.13　指令集—饱和操作　　163<br />5.14　指令集—程序流程控制　　165<br />5.15　指令集—DSP扩展　　174<br />5.16　指令集—浮点支持指令　　182<br />5.17　指令集—异常相关指令　　187<br />5.18　指令集—睡眠模式相关<br />指令　　189<br />5.19　指令集—内存屏障指令　　190<br />5.20　指令集—TrustZone支持<br />指令　　192<br />5.21　指令集—协处理器和Arm<br />自定义指令支持　　193<br />5.22　指令集—其他函数　　197<br />5.23　基于CMSIS-CORE访问特殊<br />寄存器　　199<br />参考文献　　201<br />第6章　内存系统　　202<br />6.1　内存系统概述　　202<br />6.2　内存映射　　204<br />6.3　内存类型和内存属性　　206<br />6.4　访问权限管理　　210<br />6.5　内存中的字节顺序　　213<br />6.6　数据对齐和非对齐数据的访问<br />支持　　216<br />6.7　独占访问支持　　217<br />6.8　内存排序和内存屏障指令　　220<br />6.9　总线等待状态和错误支持　　221<br />6.10　单周期I/O端口（仅限于Cortex-M23）　　223<br />6.11　微控制器中的内存系统　　224<br />6.12　软件方面的考虑　　229<br />参考文献　　230<br />第7章　在内存系统中支持TrustZone　　231<br />7.1　概览　　231<br />7.2　SAU与IDAU　　232<br />7.3　备份与不备份的寄存器　　234<br />7.4　测试目标指令与分区ID编号　　236<br />7.5　内存保护控制器与外设保护<br />控制器　　241<br />7.6　安全自适应外设　　243<br />参考文献　　244<br />第8章　异常与中断—架构<br />概述　　245<br />8.1　异常与中断概述　　245<br />8.2　异常类型　　248<br />8.3　异常与中断管理概述　　250<br />8.4　异常序列　　252<br />8.5　异常优先级定义　　255<br />8.6　中断向量表与中断向量表偏移<br />寄存器　　260<br />8.7　中断输入与中断挂起行为　　262<br />8.8　安全TrustZone系统中的异常与<br />中断目标状态　　266<br />8.9　栈帧　　268<br />8.10　EXC_RETURN　　277<br />8.11　同步异常与异步异常分类　　281<br />参考文献　　282<br />第9章　异常和中断管理　　283<br />9.1　异常和中断管理概述　　283<br />9.2　用于中断管理的NVIC寄存器　　287<br />9.3　用于系统异常管理的SCB<br />寄存器　　293<br />9.4　用于异常或中断屏蔽的特殊<br />寄存器　　300<br />9.5　编程中的向量表定义　　306<br />9.6　中断延迟和异常处理优化　　309<br />9.7　提示与技巧　　313<br />参考文献　　314<br />第10章　低功耗及系统控制<br />特性　　315<br />10.1　低功耗需求　　315<br />10.2　Cortex-M23/M33的低功耗<br />特性　　316<br />10.3　WFI、WFE、SEV的更多指令<br />介绍　　327<br />10.4　开发低功耗应用　　332<br />10.5　系统控制块和系统控制特性　　334<br />10.6　辅助控制寄存器　　341<br />10.7　系统控制块中的其他寄存器　　342<br />第11章　支持操作系统的特性　　343<br />11.1　支持操作系统的特性概述　　343<br />11.2　系统计时器　　344<br />11.3　栈指针备份　　352<br />11.4　栈限制检查　　356<br />11.5　SVCall与PendSV异常　　360<br />11.6　非特权执行等级与内存保护<br />单元　　367<br />11.7　独占访问　　368<br />11.8　如何在支持TrustZone安全功能<br />扩展的系统环境运行RTOS　　370<br />11.9　Cortex-M系列处理器中的RTOS<br />操作概念　　372<br />参考文献　　383<br />第12章　内存保护单元　　384<br />12.1　内存保护单元概述　　384<br />12.2　MPU寄存器　　386<br />12.3　MPU配置　　393<br />12.4　TrustZone和MPU　　400<br />12.5　Armv8-M架构与前几代架构关于MPU的主要区别　　402<br />参考文献　　403<br />第13章　故障异常与故障处理　　404<br />13.1　概述　　404<br />13.2　故障的产生原因　　406<br />13.3　启用故障异常事件　　412<br />13.4　故障处理程序的设计考虑　　413<br />13.5　故障状态与其他信息　　415<br />13.6　死锁　　422<br />13.7　故障事件分析　　424<br />13.8　栈跟踪　　426<br />13.9　在故障处理程序中抽取栈帧并<br />打印故障状态　　428<br />参考文献　　431<br />第14章　Cortex-M33处理器的<br />浮点单元　　 432<br />14.1　浮点数　　432<br />14.2　Cortex-M33中的浮点运算<br />单元　　436<br />14.3　Cortex-M33 FPU和Cortex-M4 <br />FPU的主要区别　　448<br />14.4　延迟入栈详解　　449<br />14.5　使用FPU　　455<br />14.6　浮点异常　　460<br />14.7　提示与技巧　　463<br />参考文献　　463<br />第15章　协处理器接口与Arm<br />自定义指令　　464<br />15.1　概述　　464<br />15.2　架构概述　　470<br />15.3　在C语言中通过内建函数访问<br />协处理器指令　　470<br />15.4　在C语言中通过内建函数使用<br />Arm自定义指令　　472<br />15.5　启用协处理器和Arm自定义<br />指令时要采取的软件步骤　　474<br />15.6　协处理器功耗控制　　474<br />15.7　提示与技巧　　475<br />参考文献　　476<br />第16章　调试和跟踪功能　　477<br />16.1　概述　　477<br />16.2　调试架构细节　　482<br />16.3　调试组件简介　　493<br />16.4　启动调试会话　　523<br />16.5　闪存编程支持　　524<br />16.6　软件设计注意事项　　525<br />参考文献　　525<br />第17章　软件开发　　526<br />17.1　概述　　526<br />17.2　Keil MDK入门　　528<br />17.3　Arm架构的过程调用标准　　562<br />17.4　软件场景　　564<br />参考文献　　566<br />第18章　安全软件开发　　567<br />18.1　安全软件开发概述　　567<br />18.2　TrustZone技术细节　　569<br />18.3　安全软件开发流程　　580<br />18.4　在Keil MDK中创建安全<br />项目　　595<br />18.5　其他工具链中的CMSE支持　　605<br />18.6　安全软件设计考虑　　606<br />参考文献　　620<br />第19章　Cortex-M33处理器中的数字信号处理　　621<br />19.1　为何微控制器中需要DSP　　621<br />19.2　使用Cortex-M系列处理器开发DSP应用的理由　　622<br />19.3　点乘案例　　624<br />19.4　利用SIMD指令获得更高的<br />性能　　626<br />19.5　处理溢出　　628<br />19.6　用于数字信号处理的数据类型　　631<br />19.7　Cortex-M33 DSP指令　　634<br />19.8　针对Cortex-M33处理器编写<br />优化的DSP代码　　647<br />参考文献　　664<br />第20章　使用Arm CMSIS-<br />DSP库　　665<br />20.1　库概述　　665<br />20.2　函数命名约定　　667<br />20.3　获取帮助　　667<br />20.4　示例1—DTMF演示　　667<br />20.5　示例2—通过最小二乘法实现<br />运动跟踪　　678<br />20.6　示例3—实时滤波器设计　　682<br />20.7　如何确定基于Cortex-M33的<br />系统所支持的指令集特性　　705<br />参考文献　　706<br />第21章　进阶主题　　707<br />21.1　关于栈内存保护的更多信息　　707<br />21.2　信号量、加载获取和存储释放<br />指令　　708<br />21.3　非特权中断处理程序　　711<br />21.4　中断处理程序重入　　717<br />21.5　软件优化主题　　721<br />参考文献　　731<br />第22章　IoT安全和PSA <br />Certified框架简介　　732<br />22.1　从处理器架构到IoT安全　　732<br />22.2　PSA Certified简介　　733<br />22.3　TF-M项目　　741<br />22.4　附加信息　　746<br />参考文献　　747