2022年嵌入式系统知识点.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载第一章 嵌入式系统概述1 嵌入式系统的定义及特点定义：嵌入式系统源于微型运算机,是嵌入到对象体系中,实现嵌入对象智能化的运算机；可以将嵌入式系统定义成“ 嵌入到对象体系中的专用运算机应用系统” ；特点：嵌入性、内含运算机、专用性；P11 2 常见的嵌入式实时操作系统（1） Clinux 含义：微掌握领域中的 Linux 系统；（2）Windows CE含义：微软公司开发的一个开放的、可升级的 的电子设备操作；（3）VxWorks32 位嵌入式操作系统,是基于掌上型电脑类含义：一种嵌入式实时操作系统,是嵌入式开发环境的关键组成部

2、分；摸索与练习 1、举出 3 个书本中未提到的嵌入式系统的例子；答：机顶盒、红绿灯掌握、数字空调；2、什么叫嵌入式系统？答：嵌入式系统是以应用为中心,以运算机技术为基础,软件、 硬件可裁减, 适应应用系统,对功能、牢靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用运算机系统；3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理分别为哪几类？答：嵌入式处理器为完成特别的应用而设计的特别目的的处理器；嵌入式处理器分为嵌入式微处理器、嵌入式微掌握器、嵌入式 统；4: 、什么是嵌入式操作系统？为何要用嵌入式操作系统？DSP 处理器、嵌入式片上系操作系统负责运算机系统中全部软硬资源的安排回收、掌握与和谐等开发的活动；操作系统供应了用

3、户接口, 使用户获得良好的工作环境；平台；是一段在嵌入式系统启动后第一执行的背景程序,操作系统为用户扩展新的系统功能供应软件第一,嵌入式实时操作系统提高了系统的牢靠性；其次,提高了开发效率,缩短了开发周期；再次,嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位 CPU 的多任务潜力；其次章 ARM7体系结构1 RISC 结构特性： ARM内核采纳精简指令集运算机体系结构,是一款小门数的运算机2 ARM公司开发了一系列 ARM处理器,应用较多的是 ARM7系列, ARM9系列, ARM10系列,ARM11系列,仍有针对低端 8 位 MCU市场推出的 Cortex 系列,其具有 32 位 CPU的性能, 8位

4、 MCU的价格；3 ARM7TDMI中名师归纳总结 T：高密度 16 位 Thumb指令集扩展 D：支持片上调试硬件仿真功能模块第 1 页,共 7 页M：64 位乘法指令 I:Embedded ICE- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载4 ARM 处理器使用了冯 诺依曼结构,指令和数据共用一条 储和交换指令可以对储备器中的数据进行拜访；32 位总线；因此只有装载,存5 ARM处理器直接支持 8 位字节、 16 位半或者 32 位字的数据类型；明白：地址方式半字对齐字对齐省略号省略号特点0x4002 0x4004 0x4004 0x400

5、8 0x4006 0x400C 0x4008 0x4010 省略号省略号Bit0=0 Bit1=0,bit0=0 其他位为任意值其他位为任意值表 2.1 ARM 指令的长度是一个字,6 3 级流水线的 3 个阶段：Thumb指令的长度是半字；（1）取指 从储备器装载一条指令（2）译码 识别将要被执行的指令（前一条指令）（3）执行 处理指令并将结果写回寄存器（再之前一条指令）7 ARM处理器的 2 种操作状态分别为：（1）ARM状态： 32位处理器执行字方式的ARM指令,处理器在系统上电时默认为ARM状态；（2）Thumb状态： 16 位 处理器执行半字方式的 Thumb指令8 ARM处理器内部

6、共有 37 个用户可拜访的 32 位寄存器,期中有 6 个 32 位宽的状态集训期目前只使用了其中 12 位；9 P26 表 2.2 ARM 处理器模式 P27 ARM 内部寄存器10 P28 表 2.3 明白各模式下的寄存器11 需要记得：堆栈指针 R13（SP）链接寄存器 R14（LR）程序计数器 R15（ PC）指到哪儿,执行到哪儿12 CPSR与 SPSR状态寄存器相互之间的关系：（a）当一个特定的反常中断发生时,讲CPSR的当前值储存到相应反常模式下的SPSR,然后设置 CPSR为相应的反常模式（b）从反常中断程序退出返回时,可通过储存在 SPSR中的值来复原 CPSR 13 中断禁

7、止标志位：I 和 F 都是中断禁止为标志,用来使能或者禁止 ARM的 2 种外部中断源,详细设置如下：（1）当 I 置位（置 1）时, IRQ 中断被禁止,否就（2）当 F置位（置 1）时, FIQ 中断被禁止,否就（14 掌握位 T 反映了正在操作的状态：I 置 0）IRQ 中断使能 I 置 0）FIQ 中断使能（1）当掌握位T 置位（置 1）时,处理器正在Thumb状态下运行；（2）当掌握位T 清零（置 0）时,处理器正在ARM状态下运行；15 模式掌握位： M4,M3, M2.M1和 M0即 M4:0 16 记 0x0000 0000 是复位反常向量地址名师归纳总结 17 反常优先级：复

8、位最高,FIQ 高于 IRQ,软件中断SWI最低第 2 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载18 储备器格式： 大端格式和小端格式,最高地址的字节被看做是最高位字节；字节储存在最高地址；摸索与练习1（1）T D M I的含义略小端格式中, 最低地址的字节被看做是最低字节位,大端格式中,最高位字节储存在最低地址,最低位（2）ARM7TDMI采纳几级流水线？使用何种储备器编址方式？ 3 级 采纳冯 诺依曼结构（指令和数据共用一条 32 位总线）3ARM 处理器模式和 ARM 处理器状态有何区分？答： ARM 处理器模式指的是处

9、理器在执行程序是在不同时刻所在的不同状态,ARM处理器状态是指处理器当前所执行的指令集4 分别列举 ARM 的处理器模式和状态？答： ARM 的处理器模式：用户模式、系统模式、治理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式；ARM 的处理器状态 :ARM 状态、 Thumb 状态；5PC 和 LR 分别使用哪个寄存器？答： PC:： R15 作用：程序计数器LR: ：R14 ；作用：链接寄存器6R13 寄存器的通用功能是什么？答：堆栈指针 SP ；7CPSR 寄存器中哪些位用来定义处理器状态？答：在 CPSR中, T 位反应正在操作的状态,当 T 位置位时,处理器正在 Thumb 状态运行

10、,当 T 为清零时,处理器正在 ARM 状态下运行8 描述一下如何禁止 IRQ 和 FIQ 的中断；答：当掌握位 I 置位时, IRQ 中断被禁止,否就答应 IRQ 中断使能；当掌握位 F 置位时,FIQ 中断被禁止,否就答应 FIQ 中断使能；2. 储备器格式定义 R0=0x12345678, 假设使用储备指令将R0 的值放在 0x4000 单元中； 假如储备器格式为大端格式,请写出在执加载在指令将储备器 0x4000 单元的内容的取出存放到 R2 寄存器操作后所得 R2 的值；假如储备器格式改为小端格式,所得的 R2 的值又为多少？低地址 0x4000单元的字节内容分别是多少？答：无论是大

11、端格式仍是小端格式,R2的值与 R1一样 R2=0x12345678; 地址 0x4000 单元的字节：大端：0x12 、小端： 0x78 ；第三章 ARM7TDMI-S指令系统1 寻址方式是依据指令中给出的地址码字段来实现查找真实操作数地址的方式,ARM 处理器具有 8种基本寻址方式：（a）寄存器寻址（b）立刻寻址 c寄存器移位寻址（d）寄存器间接寻址（e）基址寻址：例如 LDR R2,R3 ,#0x0C（f）多寄存器寻址（g）堆栈寻址（h）相对寻址2 ARM7TDMI-S 的指令集, 包括 ARM 指令集和 Thumb 指令集 P58-P59+P60 表3.1+P61表3.2自己看名师归纳

12、总结 另：表 3.2 LDR ：加载字数据即把源地址储备器放入目标寄存器第 3 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - STR：储备字数据学习必备欢迎下载即把目标地址寄存器放入源寄存器3 乘法指令, ARM 分支指令, ARM 杂项指令, ARM 伪指令做明白 P72-P80摸索与练习1.1ARM7TDMI-S 有几种寻址方式？“ LDR R1,R0,#0x08”属于哪种寻址方式？答：有 8 种寻址方式： 1.寄存器寻址 2.立刻寻址 3.寄存器移位寻址 4.寄存器间接寻址 5.基址寻址 6. 多寄存器寻址 7.堆栈寻址 8.相对寻址；“ LD

13、R R1,R0,#0x08”属于基址寻址；2ARM 指令的条件码有多少个？默认条件码是什么？答： 16 个； AL ；5 请指出 MOV 指令与 LDR 加载指令的区分及用途？答： MOV 将立刻数或寄存器传送到目标寄存器（Rd）,可用于移位运算等操作,即将一个数据从一个寄存器传送到另一个寄存器中,或讲一个常数传送到一个寄存器中；LDR 用于读取指定地址上的储备器单元内容（内存数据）放入寄存器中7 调用子程序是用 B 指令仍是用 BL 指令？请写出返回子程序的指令；答：用 BL； MOV PC,R14 ；9ARM 状态与 Thumb 状态的切换指令是什么？请举例说明；答： BX（ARM与 Th

14、umb 状态的切换指令）第四章 LPC2000 系列 ARM 硬件结构1LPC2114/2124/2210/2220/2212/2214 有较小的 64 和 144 脚封装,多个 32 位定时器, 4 路10 位 ADC 或 8 路 10 位 ADC 及 9 个中断；2、片内储备器 LPC2114/2212 集成了一个 128KB 的 Flash 储备器系统片外储备器 在 CPU 外部扩展连接的储备器芯片称为片外储备器,这些器件通常都具有数据线、地址线和掌握线等；3、P104 图 4.4 LPC2000 系列 ARM 的内部储备器大小4P115 图为 LPC2000 内部的时钟发生系统5使用外

15、部时钟源时,称之为“ 从属模式”；使用外部晶体时,称之为“ 振荡模式”6复位是指将运算机系统中的硬件规律归位到一个初始的状态；7LPC2000 系列 ARM 有 2 个复位源,外部复位和看门狗复位；8LPC2114/2124/2210/2220/2212/2214 支持两种节电模式：闲暇模式和掉电模式；1 在闲暇模式下,处理器停止执行指令；2 在掉电模式下,振荡器关闭；9P172 图 4.60 通过引脚连接模块掌握引脚功能10 LPC2000 系列 ARM 具有 3 个 PINSEL 寄存器,它们是32 位宽度的,其中PINSEL0 和PINSEL1 掌握端口 0,PINSEL2 依据芯片的不

16、同掌握的端口数量也不同；11P173 表 4.52：引脚挑选寄存器 0（PINSEL0 ）12 LPC2000 系列 ARM 的 GPIO 具有如下特性：名师归纳总结 1可以独立掌握每个GPIO 口的方向（输入/输出模式）第 4 页,共 7 页2可以独立设置每个GPIO 的输出状态（高/低电平）3全部 GPIO 口在复位后默认为输入状态- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载LPC2114 和 LPC2124 具有两个端口P0 和 P1,它们最多具有 46 个 I/O 口可供使用；13 P184 程序清单 4.10 设置 P0.0 为输出模

17、式程序清单 4.11 掌握蜂鸣器报警14 LPC2000 系列 ARM 中的 VIC 模块具有如下特性：1 ARM PrimeCell 向量中断掌握器2 最多 32 个中断恳求输入3 16 个向量 IRQ 中断4 16 个优先级,可动态安排优先级5 可产生软件中断15 ARM 内核含有 7 种模式,全部模式全部共享一个程序状态寄存器-CPSR CPSR 寄存器中“I ” 标志位和“F” 标志位分别用来掌握 IRQ 模式和 FIQ 模式的使能 : 1 当 I=1 时,禁止 IRQ 中断,反之 IRQ 中断使能；2 当 F=1 时,禁止 FIQ 中断,反之 FIQ 中断使能；16快速中断恳求：具有

18、最高优先级,中断响应最快,常用于处理特别重要、特别紧急的事件向量 IRQ ：具有中等优先级和16 个通道,最多可安排16 个向量 IRQ 中断；向量IRQ 中断对外部大事响应比较准时,常用于处理重要大事非向量IRQ ：优先级最低,中断延时时间比较长,常用于处理一般大事中断；非向量IRQ中断也属于IRQ 中断；17 P213 图 4.88 边沿触发中断示意图LPC2000 系列 ARM 含有 4 个外部中断输入,外部中断可以分为 4 个中断源；18 LPC 定时器 0 和定时器 1 特性：1两个 32 位定时器 /计数器各含有一个可编程32 位预分频器也可挑选捕捉大事2具有多大 4 路捕捉通道；

19、 当输入信号跳变时可取得定时器的瞬时值,产生中断34 个 32 位匹配寄存器,匹配时的动作有3 种：匹配时定时器连续工作,可挑选产生中断；匹配时停止定时器,可挑选产生中断；44 个对应于匹配寄存器的外部输出,匹配时的输出有4 种：匹配时设置为低电平；匹配时设置为高电平；匹配时翻转,匹配时无动作；19 I2C 接口特性：1 标准的 I2C 总线接口；2 可配置为主机、从机或主 /从机3 可编程时钟可实现通用速率掌握4 主、从机之间双向数据传输5 多主机总线（无中心主机）6 同时发送的主机之间进行仲裁,防止了总线数据的冲突7 LPC2000 系列 ARM 在告知模式下,数据传输的速率为 0400k

20、bit/s 20 UART0 只供应 TXD 和 RXD 信号引脚,而 UART0 增加了一个调制解调器（Modem ）接口21 P315 程序清单 4.52 看门狗喂狗时序22 PWM 的特性名师归纳总结 1带可编程 32 位预分频器的32 位定时器 /计数器PWM 输出这两第 5 页,共 7 页27 个匹配寄存器,可实现6 个单边沿掌握PWM 输出和 3 个双边沿掌握- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 种类型的混合输动身生匹配大事时,学习必备欢迎下载可挑选产生中可挑选的操作： 匹配时复位定时器,断；匹配时停止定时器,可挑选产生中断；匹配时定时器连续运

21、行,可挑选传声中断；3假如不使能PWM 模式, PWM 定时器可作为一个标准定时器使用；23实时时钟特性1 带日历和时钟功能2 超低功耗设计,支持电池供电系统3 供应秒、分、小时、日、月、年和星期4课后习题：（1）LPC2114 可使用的外部晶振频率范畴是多少（使用 /不使用 PLL 功能时）？晶振频率范畴：130 MHz ,如使用 PLL 或 ISP 功能为： 10 25MHz ；（2）描述一下 LPC2210 的 PO.14 、P1.20 、P1.26 、BOOT1 和 BOOT0 引脚在芯片复位时分别有什么作用？并简洁说明 LPC2000 系列 ARM7 微掌握器的复位处理流程；P0.1

22、4 的低电平强制片内引导装载程序复位后掌握器件的操作,即进入 ISP 状态；P1.20 的低电平使 P1.25 P1.16 复位后用作跟踪端口；P1.26 的低电平使 P1.31 P1.26 复位后用作一个调试端口；当 RESET 为低时, BOOT0 与 BOOT1 一同掌握引导和初始操作；引脚的内部上拉电阻确保了引脚未连接时出现高电平；外部复位输入：当该引脚为低电平常,器件复位,I/O 口和外围功能进入默认状态,处理器从地址 0 开头执行程序；复位信号是具有迟滞作用的 TTL 电平；LPC2000 系统芯片有 2 个复位源： 1 外部复位 2 看门狗复位复位流程： * （3）LPC2000

23、系列 ARM7 微掌握器对向量表有何要求（向量表中的保留字）？,向量表全部数据32 位累加和为零 0x00000000 0x0000001C 的 8 个字的机器码累加才能脱机运行用户程序（4）如何启动 LPC2000 系列 ARM7 微掌握器的 ISP 功能？相关电路应当如何设计？有 2 种情形可以使用芯片进入 ISP 状态：1.将芯片的 P0.14 引脚拉低后,复位芯片进入 ISP 状态2.在芯片内部无有效用户代码时,BootBlock 自动进入 ISP 状态（5）LPC2000 系列 ARM7 微掌握器片内 Flash 是多位宽度的接口？它是通过哪个功能模块来提高 Flash 的拜访速度？

24、128 位, 通过储备器加速模块（MAM ）来提高 Flash 的拜访速度（6）如 LPC2210 的 BANK0 储备块使用 32 位总线,拜访 BANK0 时,地址线 A1 、A0 是否有效？ EMC 模块中的 BLSOBLS4 具有什么功能？无效 , 假如储备器组配置成 16 位宽 ,就不需要 A0 ；8 位宽的储备器组需要使用 A0 ；字节定位挑选信号；（7）LPC2000 系列 ARM7 微掌握器具有引脚功能复用特性,那么如何设置某个引脚为指定功能？通过引脚功能挑选寄存器的设定来设置某个引脚为指定功能（8）FIQ 、IRQ 有什么不同？向量 IRQ 和非向量 IRQ 有什么不同？FI

25、Q 中断：具有最高优先级 向量 IRQ 中断：具有中等优先级和 16 个通道 非向量 IRQ 中断：具有最低优先级；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - （9）在使能、禁止学习必备欢迎下载CPSR 寄存器？FIQ 和 IRQ 时,为什么操作SPSR 寄存器而不操作在用户模式下,无法修改 CPSR ,只有在特权模式下修改 SPSR 后,通过退出特权模式,然后复原 SPSR 到 CPSR ,才能实现修改 CPSR （10 ）ARM 内核对 FIQ、向量 IRQ 和非向量IRQ 的响应过程有何不同？共同点 P199 ；发生反常

26、中断时,ARM 处理器硬件会自动响应如下过程（假设中断未屏蔽）不同点： 1 优先级不同； FIR 具有最高优先级2 入口地址不同；* （13 ）设置引脚为 GPIO 功能时,如何掌握某个引脚单独输入 /输出？当需要知道某个引脚当前的输出状态时,是读取 IOPIN 寄存器仍是读取 IOSET 寄存器？使用 GPIO 引脚输入 /输出方向掌握寄存器I0Xdir ,当需要知道某个引脚当前的输出状态时,读取 IOPIN 寄存器 IOSET 是掌握引脚输出高电平；（14 ）P0.2 和 P0.3 口是 I2C 接口,当设置它们为 输出高电平？需要外接上拉电阻GPIO 时,是否需要外接上拉电阻才能（18

27、）LPC2114 具有几个 32 位定时器？ PWM 定时器是否可以作通用定时器使用？两个 32 位定时器, PWM 定时器 可以 用作通用定时器使用（19 ）LPC2000 系列 ARM7 微掌握器具有哪两种低耗模式？如何降低系统的功耗？2 个低功耗模式：闲暇和掉电；第五章硬件电路与接口技术 一个嵌入式处理器自己是不能独立工作的,必需给它供电, 加上时钟信号, 并供应复位信号,假如芯片没有片内程序储备器,就仍要加上储备器系统,然后嵌入式处理器芯片才可能工作；这些供应嵌入式处理器运行所必需的条件的电路与嵌入式处理器共同构成了这个嵌入式处理器的最小系统；电源系统为整个系统供应能量,是整个系统工作的基础；课后习题（1）写出最小系统的定义,并画出最小系统原理框图；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页