嵌入式復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)

1、一、基本概念1、嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2、嵌入式處理器可以分為以下幾大類：嵌入式微處理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統(tǒng)（SOC。3、對(duì)基于芯片的開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用程序一般是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，可稱為前后臺(tái)系統(tǒng)或超循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成后臺(tái)行為，后臺(tái)也可以叫做任務(wù)級(jí)。中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺(tái)行為，前臺(tái)也叫中斷級(jí)。4、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是一段在嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序，用戶的應(yīng)用程序是運(yùn)行于RTO史上的各個(gè)任務(wù)，R

2、TOS艮據(jù)各個(gè)任務(wù)的要求，進(jìn)行資源（包括存儲(chǔ)器、外設(shè)等）管理、消息管理、任務(wù)調(diào)度、異常處理等工作。5、常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)有：嵌入式Linux；WindowsCE；VxWorks；OSE；Nucleus；eCos；cC/OS-II;uITRON6、可以把嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)看作對(duì)一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施。項(xiàng)目的生命周期一般分為識(shí)別需求、提出解決方案、執(zhí)行項(xiàng)目和結(jié)束項(xiàng)目4個(gè)階段。7、ARM7TDME理器使用流水線來(lái)增加處理器指令流的速度。這樣可使幾個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，并使處理和存儲(chǔ)器系統(tǒng)連續(xù)操作，ARM7TDM6流水線分3級(jí)，分別為：取指；譯碼；執(zhí)行。8、ARM7TDMlt理器內(nèi)核使用V4T版本的ARM吉構(gòu)，該2

3、構(gòu)包含32位ARM旨令集和16位Thum時(shí)旨令集。9、ARM體系結(jié)才支持7種處理器模式，分別為：用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。10、 在ARM7TDME理器內(nèi)部有37個(gè)用戶可見(jiàn)的寄存器。在不同的工作模式和處理器狀態(tài)下，程序員可以訪問(wèn)的寄存器也不盡相同。11、 寄存器CPS財(cái)程序狀態(tài)寄存器，在異常模式中，另外一個(gè)寄存器“程序狀態(tài)保存寄存器（SPSR”可以被訪問(wèn)。每種異常都有自己的SPSR在進(jìn)入異常時(shí)它保存CPSR勺當(dāng)前值，異常退出時(shí)可通過(guò)它恢復(fù)CPSR12、 在異常發(fā)生后，ARM7TDMfi核會(huì)作以下工作：在適當(dāng)?shù)腖R中保存下一條指令的地址；將CPSF

4、fe制到適當(dāng)?shù)腟PSRh將CPSR奠式位強(qiáng)制設(shè)置為與異常類型相對(duì)應(yīng)的值；強(qiáng)制PC從相關(guān)的異常向量處取指。13、 當(dāng)異常結(jié)束時(shí)，異常處理程序必須：將LR中的值減去偏移量后存入PC,偏移量根據(jù)異常的類型而有所不同；將SPSR的值復(fù)制回CPSR清零在入口置位的中斷禁止標(biāo)志；恢復(fù)CPSR勺動(dòng)作會(huì)將T、F和I位自動(dòng)恢復(fù)為異常發(fā)生前的值。14、 當(dāng)nRESETW號(hào)被拉低時(shí)，ARM7TDME理器復(fù)位；當(dāng)nRESETt號(hào)再次變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，ARMt理器執(zhí)行下列操作：強(qiáng)制M4:0變?yōu)閎10011（管理模式）；置位CPSRfr的I和F位；清零CPSRfr的T位；強(qiáng)制PC從地址0x00開(kāi)始對(duì)下一條指令進(jìn)行取指；返回到

5、ARM犬態(tài)并恢復(fù)執(zhí)行。15、 基于ARMft核的芯片具有許多的外設(shè)，這些外設(shè)訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法是使用存儲(chǔ)器映射的I/O，為外設(shè)的每個(gè)寄存器都分配一個(gè)地址。通常，從這些地址裝載數(shù)據(jù)用于讀入，向這些地址保存數(shù)據(jù)用于輸出。16、 ARM7TDMI（-限有32位ARM旨令集和16位Thum時(shí)旨令集，ARM旨令集效率高，但是代碼密度低；而Thumbf旨令集具有較高的代碼密度，卻仍然保持ARM勺大多數(shù)性能上的優(yōu)勢(shì)，它是ARM旨令集的子集。17、 ARMft理器具有9種基本尋址方式。寄存器尋址；立即尋址；寄存器移位尋址；寄存器間接尋址；基址尋址；多寄存器尋址；堆棧尋址；塊拷貝尋址；相對(duì)尋址。18、 LPC200

6、0系歹U微控制器包含四大部分：ARM7TDMI-SCPUARM扃部總線及相關(guān)部件；AHBt性能總線及相關(guān)部件；VLSI外設(shè)總線及相關(guān)部件19、 LPC200陳歹U微控制器將ARM7TDMI-配置為小端模式（Little-endian）。20、 AH陟卜設(shè)分配了2M字節(jié)的地址范圍，它位于4G字節(jié)ARMt址空間的最頂端。每個(gè)AH附卜設(shè)都分配了16KB的地址空間。21、 LPC2000系列微控制器的外設(shè)功能（除中斷控制器）都連接到VPB總線。AHBSJVPB的橋?qū)PB總線與AHB總線相連。VPB外設(shè)也分配了2M字節(jié)的地址范圍，從3.5GB地址點(diǎn)開(kāi)始。每個(gè)VPB外設(shè)都分配了16KB的地址空間。22、

7、 LPC2000系歹微控制器的向量中斷控制器（VIC）可以減少中斷的響應(yīng)時(shí)問(wèn)，最多可以管理32各中斷請(qǐng)求；外部存儲(chǔ)器控制器（EMC支持4個(gè)BANK的外部SRAKFlash,每個(gè)BANK多16MB23、 LPC2000系歹1微控制器片內(nèi)Flash編程方法：通過(guò)內(nèi)置JTAG®口；使用UART0!信，通過(guò)在系統(tǒng)編程（ISP）;通過(guò)在應(yīng)用編程（IAP）;24、 對(duì)于Philips的LPC系列ARM散控制器，存儲(chǔ)器重新映射區(qū)域一共為64字節(jié)，分別為異常向量區(qū)（32字節(jié)）和緊隨其后的32字節(jié)。存儲(chǔ)器重新映射的方法允許在不同模式下處理中斷，重新映射的存儲(chǔ)器區(qū)域在地址0x000000000X0000

8、003F處。25、 CPUE常工作需要有合適的時(shí)鐘信號(hào)，包括ARM衲核使用的CCLK寸鐘，和芯片外設(shè)使用的PCLK寸鐘。26、 芯片上電后，晶體振蕩器開(kāi)始振蕩。因?yàn)檎袷帍拈_(kāi)始到穩(wěn)定需要一過(guò)程，所以外部復(fù)位信號(hào)至少要保持10msi在晶體振蕩器保持穩(wěn)定振蕩，或者使用有源鐘振時(shí)，外部復(fù)位信號(hào)可以縮短到不小于300ns；27、 EMC奠塊支持4個(gè)獨(dú)立配置的存儲(chǔ)器組，每個(gè)存儲(chǔ)器組的總線寬度可設(shè)置為8、16或者32位，但是同一個(gè)存儲(chǔ)器組的器件必須寬度相同。每個(gè)存儲(chǔ)器組最大支持16MBe址空間。28、 LPC2000系列作為“微控制器”，其GPIO特性就顯得很重要。它具有如下的特性：可以獨(dú)立控制每個(gè)GPIO

9、口的方向（輸入/輸出模式）；可以獨(dú)立設(shè)置每個(gè)GPIO的輸出狀態(tài)（高/低電平）；所有GPIO口在復(fù)位后默認(rèn)為輸入狀態(tài)。29、 SPI（SerialPeripheralInterface串行外設(shè)接口）總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，一般使用4條線：串行時(shí)鐘線SCK主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線SSEL。30、 FLASH存儲(chǔ)器主要分為兩種，一種為NORSFLASH另一種為NANDfiFLASH;NORfc要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NANDS合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，31、 nC/OS-II是一個(gè)完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。32、

10、 nC/OS-II可以管理64個(gè)任務(wù)，然而，CC/OS-II的作者建議用戶保留8個(gè)給以C/OS-II。這樣，留給用戶的應(yīng)用程序最多可有56個(gè)任務(wù)。33、 根據(jù)pC/OS-II的要求，移植以C/OS-II到一個(gè)新的體系結(jié)構(gòu)上需要提供2個(gè)或3個(gè)文件：它們是：OS_CPU.HC語(yǔ)言頭文件）；OS_CPU_C.CC程序源文件）；OS_CPU_A.ASM匯編程序源文件）二、硬件設(shè)計(jì)1、請(qǐng)用結(jié)構(gòu)框圖的形式描述出LPC2000系列ARM散處理器內(nèi)部的各組成部分及它們之間的相互關(guān)系。2、用圖描述出LPC2000系列微處理器存器存儲(chǔ)器地址空間分布圖4GOxFFFFFFFF2MBAHB外設(shè)OxFOOOOOOOOx

11、EOOOOOOOOx8OOOOOOO3.5G-*2G2MBVPB外設(shè)DC4保留給外部?jī)?chǔ)器使用2G.8KBBootBlock1G保留給片內(nèi)存儲(chǔ)器使用ACOx4OOOOOOO16KBSRAM1G*1G保留給片內(nèi)存儲(chǔ)器使用OxOOO2OOOOOxOOOOOOOO256KBFlash(LPC2124/2214)128KBFlash(LPC2114/2212)地址空間3、圖為L(zhǎng)PC2000系列處理器鎖相環(huán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，若系統(tǒng)要求：FOSC=10MHzCCLK=60MHz;FCCOE圍：156MH320MHz請(qǐng)確定回路鎖定后，PLL配置寄存器(PLLCFG"MSE:和PSEL位。答：回路鎖定后，由

12、反饋控制理論知識(shí)可推導(dǎo)出:FOSC=FCCO(2PXM)FCLK=FOSC計(jì)算M化Mf=CCLK/FOSC=6;設(shè)置MSE:：寫入值為(M-1)=5;設(shè)置PSEL位：P=FCCO/(CCLK2)=(156320)/120=1.32.67所以P取整數(shù)2,PSEL寫入值為2。4、嵌入式最小系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成？請(qǐng)畫出最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。5、LPC2000系列處理器的外部存儲(chǔ)器控制器包含4個(gè)寄存器BCFG0BCFG1BCFG2和BCFG3它們分別對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)器組，請(qǐng)寫出每個(gè)寄存器組的地址范圍。Bank地址范圍配置寄存器00x800000000x80FFFFFFBCFG010x810000000x81FF

13、FFFFBCFG120x820000000x82FFFFFFBCFG230x830000000x83FFFFFFBCFG3三、軟件設(shè)計(jì)1、在ARMK式下，請(qǐng)編寫一個(gè)完整的匯編語(yǔ)言程序，要求：實(shí)現(xiàn)地址0x40003100中的內(nèi)容從0開(kāi)始,進(jìn)行遞增加1操作，當(dāng)其內(nèi)容大于100時(shí)，又重新為0，開(kāi)始下一次循環(huán)。COUNTEQU0x40003100;定義一個(gè)變量，地址為0x40003100AREAExample,CODE,READONLY;聲明代碼段ExampleENTRY;標(biāo)識(shí)程序入口CODE32;聲明32位ARM旨令STARTLDRR1,=COUNT;R1<=COUNTMOVR0,#0;R0&

14、lt;=0STRR0,R1;R1<=R0，即設(shè)置COUNT0LOOPLDR R1,=COUNTLDRR0,R1; R0 <= R1ADDR0,R0,#1; R0 <= R0 + 1CMPR0,#100; R0 與 10 比較，影響條件碼標(biāo)志MOVHS R0,#0;若R0大于等于10,則此指令執(zhí)行，R0 <= 0STR R0,R1; R1 <= R0 ，即保存 COUNTLOOPEND2、X和n均為無(wú)符號(hào)整數(shù)，計(jì)算X的n次方的值，要求采用ARME編語(yǔ)言和子函數(shù)調(diào)用的模塊化結(jié)構(gòu)形式編寫一個(gè)完整的匯編程序。功能：計(jì)算X的n次方的值說(shuō)明：X和n均為無(wú)符號(hào)整數(shù)XEQU9;定

15、義X的值為9nEQU8;定義n的值為8AREAExample4,CODE,READONLY;聲明代碼段Example4ENTRY;標(biāo)識(shí)程序入口CODE32;聲明32位ARM旨令STARTLDRSP,=0x40003F00;設(shè)置堆棧（滿遞減堆棧，使用STMFD/LMDF©令）LDRR0,=XLDRR1,=nBLPOWHALTBHALT;名稱：POW;功能：整數(shù)乘方運(yùn)算。;入口參數(shù)：R0底數(shù);R1指數(shù);出口參數(shù)：R0運(yùn)算結(jié)果;說(shuō)明：本子程序不考慮溢出問(wèn)題POWSTMFDSP!,R1-R12,LRMOVSR2,R1MOVEQR0,#1BEQPOW_END調(diào)用子程序POWV返回值為R0寄存器

16、入棧保護(hù)將指數(shù)值復(fù)制到R2,并影響條件碼標(biāo)志; 若指數(shù)為 0，則設(shè)置 R0=1; 若指數(shù)為0，則返回CMPR2,#1BEQPOW_END;若指數(shù)為1,則返回。（此時(shí)R0沒(méi)有被更改）MOVR1,R0;設(shè)置DO_Mg程序的入口參數(shù) R0和R1SUBR2,R2,#1;計(jì)數(shù)器R2 =指數(shù)值減1POWL1 BLDOMUL；調(diào)用DO_MUL程序,R0 = R1 * R0SUBSR2,R2,#1；每循環(huán)一次，計(jì)數(shù)器R2減1BNEPOWL1；若計(jì)數(shù)器R2不為0,跳轉(zhuǎn)到POW L1POW_END LDMFD SP!,R1-R12,PC；寄存器出棧,;名稱：DO_MUL;功能：32位乘法運(yùn)算。;入口參數(shù)：R0乘數(shù)

17、R1被乘數(shù);出口參數(shù)：R0計(jì)算結(jié)果;說(shuō)明：本子程序不會(huì)破壞R1DO_MUL MUL R0,R1,R0;R0 = R1 * R0MOVPC,LREND3、采用如圖所示的硬件電路對(duì)蜂鳴器B進(jìn)行控制，采用軟件延時(shí)方法，控制蜂鳴器發(fā)出周期性的蜂鳴聲0#include"config.h"/ P0.7引腳控制B1,低電平蜂鳴#defineBEEPCON0x00000080voidDelayNS(uint32dly)uint32i;for(;dly>0;dly-)for(i=0;i<5000;i+);intmain(void)PINSEL0=0x00000000;/設(shè)置管腳連

18、接GPIOIO0DIR=BEEPCON;/設(shè)置I/O為輸出while(1)/ BEEPCON = 1/ BEEPCON = 0IO0SET=BEEPCON;DelayNS(10);IO0CLR=BEEPCON;DelayNS(10);return(0);LED ILED*4、電路如下圖所示，用處理器的GPI3：接驅(qū)動(dòng)LER當(dāng)IO口輸出高電平時(shí)LED息滅，輸出低電平時(shí)LEDK亮。請(qǐng)編寫相應(yīng)的程序，控制4個(gè)LEk生流水燈效果，即LED1,LED2,LED3,LED4次點(diǎn)亮。FIP0.01+7口FTP0.1:I臼口1P0.247DR,P0.34I+70#include"config.h&q

19、uot;#defineLEDCON0x0000000fconstuint32DISP_TAB8=0xfffffff1,0xfffffff2,0xfffffff4,0xfffffff8;voidDelayNS(uint32dly)uint32i;for(;dly>0;dly-)for(i=0;i<5000;i+);intmain(void)uint8i;PINSEL0&=0xffffff00;/配置P0.0,P0.1,P0.2,P0.3為GPIOIO0DIR|=LEDCON;/配置LED空制I/O方向while(1)1 =0;for(i=0;i<4;i+)IO0CLR=

20、DISP_TABi;/輸出LED顯示數(shù)據(jù)DelayNS(10);/延時(shí)IO0SET=0xffffffff;return(0);5、某系統(tǒng)的鍵盤硬件電路如圖所示，采用的處理器為L(zhǎng)PC2000系列處理器，請(qǐng)編寫該系統(tǒng)的鍵盤服務(wù)程序i4iKEY5022ORoR2P0.20KEY4220R.OR3PO.21KEY522ORKRJP0.22,-KEY6220RvoidKeylnit(void)PINSEL1&=(0xff<<6);/設(shè)置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為GPIO模式FIO0DIR&=(0x0f<<19);/設(shè)置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為GPIO輸入模式PINMODE1&=(0xff<<6);/設(shè)置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為片內(nèi)上拉電阻uint32ReadKeyValue(void)return(FIO0PIN>>19)&0x0