2022年嵌入式复习知识点 .pdf

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1、一、基本概念1、嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。2、嵌入式处理器可以分为以下几大类：嵌入式微处理器；嵌入式微控制器；嵌入式 DSP处理器；嵌入式片上系统（SOC ） 。3、对基于芯片的开发来说，应用程序一般是一个无限的循环，可称为前后台系统或超循环系统。循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为，后台也可以叫做任务级。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为，前台也叫中断级。4、实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行于 RTOS 之上

2、的各个任务，RTOS 根据各个任务的要求，进行资源 (包括存储器、外设等 )管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。5、常见的嵌入式操作系统有： 嵌入式 Linux ； Windows CE ； VxWorks ； OSE ； Nucleus ；eCos；C/OS-II ；uITRON 。6、可以把嵌入式系统的开发看作对一个项目的实施。项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。7、ARM7TDMI 处理器使用流水线来增加处理器指令流的速度。这样可使几个操作同时进行，并使处理和存储器系统连续操作，ARM7TDMI 的流水线分 3 级，分别为：取指；译码；执行。

3、8、ARM7TDMI 处理器内核使用 V4T版本的 ARM 结构，该结构包含32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb指令集。9、ARM 体系结构支持7 种处理器模式，分别为：用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。10、在 ARM7TDMI 处理器内部有 37 个用户可见的寄存器。在不同的工作模式和处理器状态下，程序员可以访问的寄存器也不尽相同。11、寄存器 CPSR 为程序状态寄存器， 在异常模式中， 另外一个寄存器“程序状态保存寄存器（ SPSR ）”可以被访问。每种异常都有自己的SPSR ，在进入异常时它保存 CPSR 的当前值，异常退出时可通过

4、它恢复CPSR 。12、在异常发生后， ARM7TDMI 内核会作以下工作：在适当的LR中保存下精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 一条指令的地址； 将 CPSR 复制到适当的 SPSR 中；将 CPSR 模式位强制设置为与异常类型相对应的值；强制PC从相关的异常向量处取指。13、当异常结束时，异常处理程序必须：将LR 中的值减去偏移量后存入PC ，偏移量根据异常的类型而有所不同；将SPSR的值复制回 CPSR ；清零在入口置位的中

5、断禁止标志；恢复CPSR 的动作会将 T、F 和 I 位自动恢复为异常发生前的值。14、当 nRESET 信号被拉低时， ARM7TDMI 处理器复位；当 nRESET 信号再次变为高电平时， ARM 处理器执行下列操作：强制M4:0 变为 b10011 （管理模式） ；置位 CPSR 中的 I 和 F 位；清零 CPSR 中的 T位；强制 PC从地址0 x00 开始对下一条指令进行取指；返回到ARM 状态并恢复执行。15、基于 ARM 内核的芯片具有许多的外设，这些外设访问的标准方法是使用存储器映射的I/O ，为外设的每个寄存器都分配一个地址。通常，从这些地址装载数据用于读入，向这些地址保存

6、数据用于输出。16、ARM7TDMI(-S) 具有 32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb指令集， ARM 指令集效率高，但是代码密度低 ; 而 Thumb指令集具有较高的代码密度， 却仍然保持ARM 的大多数性能上的优势，它是ARM 指令集的子集。17、ARM 处理器具有 9 种基本寻址方式。寄存器寻址；立即寻址；寄存器移位寻址；寄存器间接寻址；基址寻址；多寄存器寻址；堆栈寻址；块拷贝寻址；相对寻址。18、LPC2000系列微控制器包含四大部分：ARM7TDMI-S CPU；ARM7 局部总线及相关部件； AHB 高性能总线及相关部件；VLSI 外设总线及相关部件19、LPC200

7、0 系列微控制器将 ARM7TDMI-S 配置为小端模式（Little-endian） 。20、AHB 外设分配了 2M 字节的地址范围，它位于4G字节 ARM 寻址空间的最顶端。每个 AHB外设都分配了 16KB的地址空间。21、LPC2000系列微控制器的外设功能（除中断控制器）都连接到VPB总线。AHB到 VPB的桥将 VPB总线与 AHB总线相连。VPB外设也分配了 2M 字节的地址范围，从 3.5GB地址点开始。每个VPB外设都分配了 16KB的地址空间。22、LPC2000系列微控制器的向量中断控制器（VIC）可以减少中断的响应时间，最多可以管理 32 各中断请求；外部存储器控制器

8、（EMC ）支持 4 个 BANK精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 的外部 SRAM 或 Flash ，每个 BANK 最多 16MB ；23、LPC2000系列微控制器片内Flash 编程方法：通过内置JTAG接口；使用UART0 通信，通过在系统编程（ ISP） ；通过在应用编程（ IAP） ；24、对于 Philips的 LPC系列 ARM 微控制器，存储器重新映射区域一共为64字节，分别为异常向量区（32 字节）和紧随其后

9、的32 字节。存储器重新映射的方法允许在不同模式下处理中断，重新映射的存储器区域在地址0 x000000000 x0000003F处。25、CPU 正常工作需要有合适的时钟信号，包括 ARM7 内核使用的 CCLK 时钟，和芯片外设使用的PCLK时钟。26、芯片上电后，晶体振荡器开始振荡。 因为振荡从开始到稳定需要一过程，所以外部复位信号至少要保持10ms ；在晶体振荡器保持稳定振荡，或者使用有源钟振时，外部复位信号可以缩短到不小于300ns；27、EMC 模块支持 4 个独立配置的存储器组，每个存储器组的总线宽度可设置为 8、16 或者 32位，但是同一个存储器组的器件必须宽度相同。每个存储

10、器组最大支持 16MB寻址空间。28、LPC2000系列作为“微控制器”，其GPIO特性就显得很重要。它具有如下的特性： 可以独立控制每个GPIO口的方向（输入 / 输出模式）；可以独立设置每个 GPIO的输出状态（高 / 低电平） ；所有 GPIO口在复位后默认为输入状态。29、SPI（Serial Peripheral Interface串行外设接口）总线系统是一种同步串行外设接口，一般使用4 条线：串行时钟线 SCK 、主机输入 / 从机输出数据线 MISO 、主机输出 / 从机输入数据线 MOSI和低电平有效的从机选择线SSEL 。30、FLASH存储器主要分为两种，一种为NOR型 F

11、LASH ，另一种为NAND 型FLASH ；NOR 主要应用在代码存储介质中，NAND 适合于数据存储，31、C/OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式实时多任务内核。32、C/OS-II 可以管理 64 个任务，然而， C/OS-II 的作者建议用户保留8 个给 C/OS-II 。这样，留给用户的应用程序最多可有56 个任务。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 33、根据 C/OS-II 的要求，移植 C/OS-

12、II 到一个新的体系结构上需要提供2 个或 3 个文件：它们是： OS_CPU.H（C 语言头文件）；OS_CPU_C.C（C程序源文件） ； OS_CPU_A.ASM（汇编程序源文件）二、硬件设计1、请用结构框图的形式描述出LPC2000系列 ARM 微处理器内部的各组成部分及它们之间的相互关系。ARM7TDMI-S CPU AHB To VPB 桥EMC VIC I2C串行接口SPI 串行接口UART0 & 1 CAN 看门狗定时器系统控制外部中断TIMER0/1 ADC 通用I/O PWM0 实时时钟SRAM Flash AHB总线ARM7 局部总线系统功能精品资料 - - - 欢迎下载

13、 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 2、用图描述出 LPC2000系列微处理器存器存储器地址空间分布图。3、 图为 LPC2000系列处理器锁相环的内部结构， 若系统要求：FOSC 10MHz 、 CCLK 60MHz ；FCCO 范围：156MHz 320MHz ，请确定回路锁定后， PLL配置寄存器(PLLCFG) 的 MSEL 位和 PSEL位。答：回路锁定后，由反馈控制理论知识可推导出： FOSC = FCCO / (2P M) FCLK = FOSC

14、M 128KB Flash(LPC2114/2212) 256KB Flash(LPC2124/2214) 16KB SRAM 8KB BootBlock 2MB VPB 外设2MB AHB 外设0 x00000000 0 xFFFFFFFF 保留给片内存储器使用保留给片内存储器使用保留给外部储器使用0 x40000000 0 xE0000000 0 x80000000 0 xF0000000 0 x00020000 地址空间1G 1G 2G 3.5G 4G 2G 1G 相位频率检测CCO 1 2P 分频M 分频0 0 FOSC FCCO FCLK FCCO / 2P FCCO / (2P*M

15、) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 计算 M值：M CCLK/FOSC 6 ； 设置 MSEL 位：写入值为（ M 1）5； 设置 PSEL位：PFCCO/(CCLK 2) （156320）/1201.3 2.67 所以 P取整数 2，PSEL写入值为 2。4、嵌入式最小系统由哪几部分构成？请画出最小系统结构框图。5、 LPC2000系列处理器的外部存储器控制器包含4 个寄存器 BCFG0 、 BCFG1 、 BCFG2和 BC

16、FG3 ，它们分别对应一个存储器组，请写出每个寄存器组的地址范围。Bank 地址范围配置寄存器0 0 x8000 00000 x80FF FFFF BCFG0 1 0 x8100 00000 x81FF FFFF BCFG1 2 0 x8200 00000 x82FF FFFF BCFG2 3 0 x8300 00000 x83FF FFFF BCFG3 嵌入式控制器时钟系统调试测试复位及其存储器系供电系统精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 16 页 - - - - - - - -

17、 - - 三、软件设计1、 在 ARM 模式下，请编写一个完整的汇编语言程序， 要求：实现地址 0 x40003100中的内容从 0 开始, 进行递增加 1 操作，当其内容大于100 时，又重新为 0，开始下一次循环。COUNT EQU 0 x40003100 ; 定义一个变量，地址为0 x40003100 AREA Example,CODE,READONLY ; 声明代码段 Example ENTRY ; 标识程序入口CODE32 ; 声明 32 位 ARM 指令START LDR R1,=COUNT ; R1 = COUNT MOV R0,#0 ; R0 = 0 STR R0,R1 ; R

18、1 = R0，即设置 COUNT 为 0 LOOP LDR R1,=COUNT LDR R0,R1 ; R0 = R1 ADD R0,R0,#1 ; R0 = R0 + 1 CMP R0,#100 ; R0 与 10 比较，影响条件码标志MOVHS R0,#0 ; 若 R0大于等于 10，则此指令执行， R0 = 0 STR R0,R1 ; R1 0; dly-) for(i=0; i0; dly-) for(i=0; i5000; i+); P0.3 P0.2 P0.0 P0.1 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - -

19、- - - - - -第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - - int main(void) uint8 i; PINSEL0 &= 0 xffffff00; /配置 P0.0,P0.1,P0.2,P0.3为 GPIO IO0DIR |= LEDCON; / 配置 LED控制 I/O 方向 while(1) i = 0 ; for(i=0; i4; i+) IO0CLR = DISP_TABi; / 输出 LED显示数据 DelayNS(10); / 延时 IO0SET = 0 xffffffff; return(0); 5、某系统的键盘硬件电路如图所示，采用的处理器

20、为LPC2000 系列处理器，请精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 编写该系统的键盘服务程序。void KeyInit(void) PINSEL1 &= (0 xff6); /设置 P0.19,P0.20,P0.21,P0.22为 GPIO模式 FIO0DIR &= (0 x0f19); /设置 P0.19,P0.20,P0.21,P0.22为 GPIO输入模式 PINMODE1 &= (0 xff19) & 0 x0000000

21、f ); void CsyKeyServer( uint32 KeyValue ) /按键处理程序实体代码 uint32 InputKey; InputKey = KeyValue ; switch(InputKey) case ESCKEY: break; case UPKEY: / 状态 1，该键不响应精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - - break; case DOWNKEY: / 状态 1，该键不响应 break; case

22、 ENTERKEY: / 状态 1，该键不响应 break; default: break; void TaskKey(void *pdata) uint32 KeyValue=0 x0 ; pdata = pdata; while (1) OSTimeDly(1); KeyValue = ReadKeyValue(); if( (KeyValue = 0)|(KeyValue16) ) continue; /无键按下，退出本次循环，重新开始下一次循环/ 有键按下，点亮LCD背光；等待一段时间就熄灭 LCDCTRL_Set(); / P1.19控制 LCD的背光显示 sDispPicProp.

23、LcdBlackOutTimeCounter = 0 ; / 复位清 0 /LCD背光等待时间，该计数器达到一定值之后，LCD背光自动灭/按键具体处理代码 begin CsyKeyServer( KeyValue ); while(1) OSTimeDly(1); /延时 20ms去抖精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 16 页 - - - - - - - - - - KeyValue = ReadKeyValue(); if( (KeyValue = 0)|(KeyValue1

24、6) ) break; /按 键 已 经 释放，退出循环，等待下一次按键 OSTimeDly(OS_TICKS_PER_SEC/50); 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - - -