Arm Cortex-M23和Cortex-M33微處理器權威指南

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　為什麼有兩種不同的處理器　　5
1.6　Cortex-M23和Cortex-M33應用　　6
1.7　技術特徵　　7
1.8　與前幾代Cortex-M處理器的對比　　8
1.9　Cortex-M23和Cortex-M33處理器的優勢　　10
1.10　瞭解微控制器編程　　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　軟件開發流程　　33
2.5　Cortex微控制器軟件介面標準　　35
2.6　軟件開發的附加說明　　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　結構圖　　43
3.3　處理器　　45
3.4　指令集　　46
3.5　記憶體映射　　47
3.6　匯流排界面　　48
3.7　記憶體保護　　49
3.8　中斷與異常處理　　50
3.9　低功耗特性　　51
3.10　作業系統支援　　51
3.11　浮點運算單元　　52
3.12　輔助處理器介面與Arm自訂指令　　52
3.13　 調試與跟蹤支持　　52
3.14　多核系統設計支援　　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系列處理器的相容性　　57
3.17　處理器配置選項　　57
3.18　TrustZone功能介紹　　59
3.19　為什麼TrustZone能帶來更好的安全性　　65
3.20　使用僅執行記憶體保護固件　　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　記憶體系統　　94
4.4　異常與中斷　　105
4.5　調試　　112
4.6　重定與重定順序　　114
4.7　其他架構相關內容　　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徵　　120
5.3　瞭解匯編語言語法　　123
5.4　指令尾碼的使用　　127
5.5　統一匯編語言　　128
5.6　指令集—處理器內部數據傳送指令　　129
5.7　指令集—記憶體訪問　　134
5.8　指令集—算數運算　　153
5.9　指令集—邏輯運算　　157
5.10　指令集—移位元和迴圈操作　　158
5.11　指令集—數據轉換（擴展和反向排序）　　160
5.12　指令集—位元域處理　　162
5.13　指令集—飽和操作　　163
5.14　指令集—程式流程控制　　165
5.15　指令集—DSP擴展　　174
5.16　指令集—浮點支援指令　　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—記憶體屏障指令　　190
5.20　指令集—TrustZone支援指令　　192
5.21　指令集—輔助處理器和Arm自訂指令支援　　193
5.22　指令集—其他函數　　197
5.23　基於CMSIS-CORE訪問特殊寄存器　　199
參考文獻　　201

第6章　記憶體系統　　202
6.1　記憶體系統概述　　202
6.2　記憶體映射　　204
6.3　記憶體類型和記憶體屬性　　206
6.4　存取權限管理　　210
6.5　記憶體中的位元組順序　　213
6.6　數據對齊和非對齊數據的訪問支持　　216
6.7　獨佔訪問支持　　217
6.8　記憶體排序和記憶體屏障指令　　220
6.9　匯流排等候狀態和錯誤支援　　221
6.10　單週期I/O埠（僅限於Cortex-M23）　　223
6.11　微控制器中的記憶體系統　　224
6.12　軟件方面的考慮　　229
參考文獻　　230

第7章　在記憶體系統中支援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ID編號　　236
7.5　記憶體保護控制器與外設保護控制器　　241
7.6　安全自我調整外設　　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　異常優先順序定義　　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系統中的異常與中斷目標狀態　　266
8.9　棧幀　　268
8.10　EXC_RETURN　　277
8.11　同步異常與非同步異常分類　　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　用於中斷管理的NVIC寄存器　　287
9.3　用於系統異常管理的SCB寄存器　　293
9.4　用於異常或中斷遮罩的特殊寄存器　　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化　　309
9.7　提示與技巧　　313
參考文獻　　314

第10章　低功耗及系統控制特性　　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　開發低功耗應用　　332
10.5　系統控制塊和系統控制特性　　334
10.6　輔助控制寄存器　　341
10.7　系統控制塊中的其他寄存器　　342

第11章　支援作業系統的特性　　343
11.1　支援作業系統的特性概述　　343
11.2　系統計時器　　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　非特權執行等級與記憶體保護單元　　367
11.7　獨佔訪問　　368
11.8　如何在支持TrustZone安全功能擴展的系統環境運行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　記憶體保護單元　　384
12.1　記憶體保護單元概述　　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於MPU的主要區別　　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　故障的產生原因　　406
13.3　啟用故障異常事件　　412
13.4　故障處理常式的設計考慮　　413
13.5　故障狀態與其他資訊　　415
13.6　鎖死　　422
13.7　故障事件分析　　424
13.8　棧跟蹤　　426
13.9　在故障處理常式中抽取棧幀並列印故障狀態　　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　　432
14.2　Cortex-M33中的浮點運算單元　　436
14.3　Cortex-M33 FPU和Cortex-M4FPU的主要區別　　448
14.4　延遲入棧詳解　　449
14.5　使用FPU　　455
14.6　浮點異常　　460
14.7　提示與技巧　　463
參考文獻　　463

第15章　輔助處理器介面與Arm
自訂指令　　464
15.1　概述　　464
15.2　架構概述　　470
15.3　在C語言中通過內建函數訪問輔助處理器指令　　470
15.4　在C語言中通過內建函數使用Arm自訂指令　　472
15.5　啟用輔助處理器和Arm自訂指令時要採取的軟件步驟　　474
15.6　輔助處理器功耗控制　　474
15.7　提示與技巧　　475
參考文獻　　476

第16章　調試和跟蹤功能　　477
16.1　概述　　477
16.2　調試架構細節　　482
16.3　調試組件簡介　　493
16.4　啟動調試會話　　523
16.5　快閃記憶體編程支持　　524
16.6　軟件設計注意事項　　525
參考文獻　　525

第17章　軟件開發　　526
17.1　概述　　526
17.2　Keil MDK入門　　528
17.3　Arm架構的程序呼叫標準　　562
17.4　軟件場景　　564
參考文獻　　566

第18章　安全軟件開發　　567
18.1　安全軟件開發概述　　567
18.2　TrustZone技術細節　　569
18.3　安全軟件開發流程　　580
18.4　在Keil MDK中創建安全項目　　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　用於數字信號處理的數據類型　　631
19.7　Cortex-M33 DSP指令　　634
19.8　針對Cortex-M33處理器編寫優化的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運動跟蹤　　678
20.6　示例3—即時濾波器設計　　682
20.7　如何確定基於Cortex-M33的系統所支援的指令集特性　　705
參考文獻　　706

第21章　進階主題　　707
21.1　關於棧記憶體保護的更多資訊　　707
21.2　信號量、載入獲取和存儲釋放指令　　708
21.3　非特權中斷處理常式　　711
21.4　中斷處理常式重入　　717
21.5　軟件優化主題　　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　附加資訊　　746
參考文獻　　747