嵌入式技术基础与实践-王宜怀复习指导

1、嵌入式复习整理第1章 概述1. 嵌入式系统定义：一种计算机硬件与软件的组合，也许还有机械装置，用于实现一个特定的功能。在某些特定情况下，嵌入式系统是一个大系统或产品的一部分。2. 微控制器的含义：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。 第2章 AW60硬件最小系统与S08CPU1. AW60的组成结构：S08CPU、存储器、定时器接口模块、定时器模块、看门狗模块、 通用IO模块、串口通信模块（SCI）、串行外设接口（SPI）、 IIC模块、A/D转换模块、键盘中断模块、时钟发生模块、复位与中断模

2、块等。2. AW60存储器映像：所谓存储器映像（Memory map），是指地址$0000 - $FFFF这个64KB空间，哪些地址被何种存储器或I/O寄存器所占用。(1) 2KB的RAM：地址为$0070 - $086F，用于存放用户数据（主要是全局变量）和堆栈空间。(2) 两段Flash存储器，$0870 - $17FF，$1860-$FFFF，存储程序、常量和中断向量。(3) I/O映像寄存器：直接页寄存器、高端页寄存器和非易失性寄存器。3. AW60引脚：电源类信号引脚、复位信号引脚、主要功能模块引脚和其他引脚。4. AW60最小硬件系统：包括电源及其滤波电路、复位电路、晶振电路及其P

3、LL滤波电路、写入器接口电路。5. S08CPU的特点：(1) 目标代码与M68HC05系列、M68HC08系列MCU向上兼容；(2) 具有16位堆栈指针SP、16位变址寄存器HX，16种寻址方式；(3) 最高达40MHz CPU内部总线频率、64KB程序/数据存储器空间；(4) 不经过累加器A的存储器之间数据直接传送；(5) 快速8位8位乘法指令、快速16位与8位相除指令，增强的BCD指令；(6) 模块化结构，可扩展的内部总线定义可使寻址范围超过64KB；(7) 低功耗的STOP、WAIT模式。6. S08CPU的内部寄存器：(1) 累加器A(Accumulator)：8位通用寄存器，用来存

4、放操作数和运算结果。(2) 变址寄存器HX(Index Pointer) ：16位寄存器，H是高8位，X是低8位，可单独使用。(3) 堆栈指针SP(Stack Pointer) ：指向下一个栈地址的16位寄存器，堆栈指针SP采用递减的结构，即进栈时SP减1，出栈时SP加1。(4) 程序计数器PC(Program Counter) ：也是16位的，可寻址范围达64KBPC存放下一条指令的地址，在执行转移指令时存放转移地址，在执行中断指令时存放中断子程序入口地址。(5) 条件码寄存器CCR(Condition Code Register) ：8位的寄存器，其中5位(除了中断屏蔽位I)用于指示执行完

5、指令的结果状态，这些位可由程序来测试。7. S08 CPU的寻址方式：(1) 内在寻址方式(INH)(2) 立即寻址方式(IMM)(3) 直接寻址方式(DIR)(4) 扩展寻址方式(EXT)(5) 无偏移量变址方式(IX)(6) 8位偏移量变址方式(IX1)(7) 16位偏移量变址方式(IX2)(8) 相对变址寻址方式(REL)(9) 存储器：直接地址直接地址寻址方式(DD)(10) 存储器：直接地址变址、变址加1的寻址方式(DIX+)(11) 存储器：立即数直接地址寻址方式(IMD)(12) 存储器：变址直接地址、变址加1的寻址方式(IX+D)(13) 无偏移量变址、变址加1寻址方式(IX+

6、)(14) 8位偏移量变址、变址加1寻址方式(IX1+)(15) 8位偏移量堆栈寻址方式(SP1)(16) 16位偏移量堆栈寻址方式(SP2)8. S08 CPU的指令系统：(1) 数据传送指令：取数指令、存数指令、堆栈操作指令、寄存器间数据传送指令、存储器间数据传送指令。(2) 算术运算指令：加减指令堆栈操作指令、乘/除法指令、加1/减1指令、取反/求补指令、比较指令、清零指令、测试是否为0指令、SP与HX增加指令。(3) 逻辑运算指令：完成逻辑与、或、异或等操作。(4) 位操作类指令：位测试、位置1、位清0等操作。(5) 移位类指令：单向移位指令、循环移位指令。(6) 程序控制指令：一般转

7、移指令、特殊转移指令、跳转指令 。(7) 其他指令。第3章 第一个样例程序及CodeWarrior工程组织1. 通用I/O接口：I/O接口，即输入输出接口，是微控制器同外界进行交互的重要通道。所谓通用I/O，也记为GPIO（General Purpose I/O），即基本的输入/输出，有时也称并行I/O，或普通I/O，它是I/O的最基本形式。2. 上拉电阻和下拉电阻：MCU的某个引脚通过一个电阻接到电源（Vcc）上，这个电阻被称为“上拉电阻”。与之相对应，若MCU的某个引脚通过一个电阻接到地（GND）上，则相应的电阻被称为“下拉电阻”。3. AW60的GPIO接口：AW60有7个GPIO口，每

8、个GPIO口的名称由一位英文字母组成，分别是A、B、C、D、E、F、G。GPIO模块的每个口最多对应8个GPIO引脚，但各个GPIO口的编程寄存器均为8位，没有对应引脚的位无效。GPIO的基本寄存器：(1) 端口数据方向寄存器(DDR)：若为0，则为输入，若为1，则为输出。(2) 端口数据寄存器：存放要输入或输出的数据。第4章 基于硬件构件的嵌入式系统开发方法1. 嵌入式系统开发主要存在以下两大问题:硬件设计缺乏重用支持驱动程序可移植性差 2. 根据接口之间的生产消费关系，接口可分为两类:提供接口和需求接口。根据所拥有接口类型的不同，硬件构件分为三类：核心构件、中间构件、终端构件。第5章 串行

9、通信接口SCI1. 串行通信的概念：SCI(standard non-return-zero mark/space data format) “标准不归零传号/空号数据格式，通常采用NRZ数据格式。“不归零”的最初含义是：用正、负电平表示二进制值，不使用零电平。“mark/space”即“传号/空号”分别是表示两种状态的物理名称，逻辑名称记为“1/0”。下图给出了8位数据、无校验情况的传送格式2. 奇偶校验：字符奇偶校验检查（character parity checking）称为垂直冗余检查（vertical redundancy checking，VRC），它是每个字符增加一个额外位使字符

10、中“1”的个数为奇数或偶数。奇校验：如果字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位应为“1”，如果“1”的数目是奇数，校验位应为“0”。偶校验：如果字符数据位中“1”的数目是偶数，则校验位应为“0”，如果是奇数则为“1”。3. 串行通信的传输方式：单工（Simplex）、全双工（Full-duplex）、半双工（Half-duplex）。4. AW60的SCI模块的编程结构：从程序员角度看，涉及SCI的有8个8位寄存器，其中2个波特率寄存器，1个数据寄存器，3个控制寄存器，2个状态寄存器。SCI波特率计算公式：SCI波特率= fBUSCLK/(16BR)，其中fBUSCLK为内部总线频率SCI控制

11、寄存器1（SCIxC1）用于设置SCI的工作模式，可选择运行模式、唤醒模式、空闲类型检测以及奇偶校验。SCI控制寄存器2（SCIxC2）用于收/发及相关中断控制的设置。5. SCI模块的编程结构：(1) SCI构件的初始化功能函数：void SCIInit(uint8 SCINo, uint8 sysclk, uint16 baud)uint16 ubgs = 0;if(SCINo 2)SCINo = 2;/ 若传进的通道号大于2，则按照2来处理/ 计算波特率并设置：ubgs=fsys/(波特率*16)(其中fsys=sysclk*1000000)ubgs = sysclk *(10000/(

12、baud/100)/16;/ 理解参考上一行，此处便于CPU计算SCI_BDH(SCINo) = (uint8)(ubgs & 0xFF00)8);SCI_BDL(SCINo) = (uint8)(ubgs & 0x00FF);/ 无校验，正常模式（开始信号+8位数据（先发最低位）+ 停止信号）SCI_C1(SCINo) = 0b00000000;/ 允许发送，允许接收，中断方式收发SCI_C2(SCINo) = 0b00001100;(2) SCI构件的单字节发送功能函数：void SCISend1(uint8 SCINo, uint8 ch)if(SCINo2)SCINo = 2;/ 若传

13、进的通道号大于2，则按照2来处理while(!SCI_S1(SCINo) & 0b1000000);/ 判断发送缓冲区是否为空SCI_D(SCINo) = ch;(3) SCI构件的单字节接收功能函数：uint8 SCIRe1(uint8 SCINo, uint8 *p)uint16 k;uint8 i;if(SCINo2)SCINo = 2;/ 若传进的通道号大于2，则按照2来处理for(k=0;k=0xFBBB)/ 接收失败i = 0xFF;*p = 0x01;return i;6. 中断向量表：中断向量表是一个指针数组，其中每一项都存放了中断处理函数的入口地址。7. 中断的处理过程一般为

14、： 关中断、保护现场、 执行中断服务程序、 恢复现场、开中断。8. AW60中断源：AW60有26个中断源，按优先级从高到低的顺序分别是：复位中断（1个）、SWI指令中断（1个）、 引脚中断（1个）、低电压检测中断（1个）、ICG中断（1个）、定时器中断（10个）、SPI中断（1个）、SCI中断（6个）、键盘输入中断（1个）、ADC转换完成中断（1个）、I2C中断（1个）和实时中断（1个）。26个中断源只有18个中断向量，有的是几个中断源使用同一个中断向量。第6章 GPIO的应用实例键盘、LED与LCD1. 键盘(1) AW60的键盘中断模块：AW60单片机上的PTG0 PTG4、PTD2 P

15、TD3、PTD7共8个引脚与键盘中断模块（KBI）的引脚复用。键盘中断矢量地址：$FFD2$FFD3。键盘中断初始化顺序：先设置键盘中断状态和控制寄存器(KBI1SC)，后设置键盘中断引脚使能寄存器(KBI1PE)。(2) 键盘编程扫描一次4X4键盘并返回扫描键值：uint8 KBScan1()uint8 line,i,tmp,tmp1,tmp2;line = 0b11111110;/ 是第一根行线为0（低电平）for(i = 0;i4;i+)/ 当前扫描的一行，输出低电平KB_GP = line;/ 输出开始扫描asm(“NOP”);asm(“NOP”);/ 读取键盘口数据寄存器tmp1 =

16、 KB_DP;/ 输入扫描结果tmp2 = KB_GP;/ 整合扫描结果，即键盘输入引脚的4位tmp = (tmp1 & 0x80);tmp1 &= 0x0C;tmp1 = (tmp13);tmp |= tmp1;tmp |= (tmp2 & 0x1F);/ 通过观察4根列线中是否出现低电平来判断当前行有无按键if(tmp & 0xF0) != 0xF0)/ 当前行有按键按下break;line = (line 1) | 0x01;return tmp;2. 数码管LED编程实例：(1) LED的引脚使用：利用MCU的PTB口控制8个位段（数据），PTB7 PTB0分别接h-a位段，PTD0，

17、PTD1，PTD4，PTD5作为片选端（位控制）。(2) LED编程结构：void LEDInit()/ LED初始化LEDdata_D = 0xFF;LEDcs_D = 0x33;void LEDshow1(uint8 I,uint8 c)/ 在LED上的第i位显示数字LEDcs = CStablei;LEDdata = Dtablei;void LEDshow(uint8 *Buf)/ 在LED上显示4个十进制数uint8 i,j,c;for(i=0;i4;i+)c = Bufi-0;LEDshow(3-I,c);/ 延时for(j=0;j100;j+);3. 液晶LCD编程实例(1) L

18、CD的基本特点和分类方法1）低电压微功耗，2）平板型结构，3）使用寿命长，4）被动显示，5）显示信息量大且易于彩色化，6）无电磁辐射LCD的分类：1） 按电光效应分类，LCD可分为电场效应类，电流效应类，电热效应类和热效应类。2） 按现实内容分类，LCD可分为字段型，点阵字符型，点阵图形型。3） 按LCD的采光方式分类，分为带背光源与不带背光源两大类。(2) HD44780：HD44780的外部引脚一般有14条，其中有8条数据线，3条控制线。HD44780指令集：（要求RS = 0）1) R/W = 0，DATA = 0000 0001 ，清屏2) R/W = 0，DATA = 0000 00

19、1* ，归位3) R/W = 1，读忙操作。(3) LCD的引脚使用在实验板上LCD数据线7-14引脚分别MCU的PTA0-PTA7连接，LCD的控制线RS，R/W，E（4,5,6引脚）分别与MCU的PTC4，PTC6，PTF6连接。(4) LCD编程结构：void LCDinit(void)uint16 i;/ 定义数据口（PTA0-PTA7）为输出LCDdata_D = 0b11111111;/ 定义控制口（PTC4，PTC6）为输出LCDctrlD1 |= (1LcdRS);LCDctrlD1 |= (1LcdRW);LCDctrl1 &= (1LcdRS);/ RS,R/W=00，写指

20、令LCDctrl1 &= (1LcdRW);/ 定义控制口（PTF6）为输出LCDctrlD2 |= (1LcdE);LCDctrl2 |= (1LcdE);/ E=1/ 1功能设置LCDcommand(0b00111000);/ 5*7点阵模式，2行显示，8位数据总线/ 2显示开关控制LCDcommand(0b00001000);/ 不闪烁，关光标显示，关显示/ 3清屏并等待结束LCDcommand(0b00000001);for(i=0;i40usfor(i =0;i1000;i+)asm(“NOP”);/ 2数据送到LCD数据线上LCDdata = cmd;/ 3给出E信号的下降沿，将数

21、据写入LCD中LCDctrl2 |= (1LcdE);asm(“NOP”);asm(“NOP”);asm(“NOP”);LCDctrl2 &= (140usfor(i =0;i2)TPMNo=2;else if(TPMNo= 60)/ 秒溢出*(p+1) += 1;/ 分加1*(p+2) = 0;/ 清秒if(*(p+1) = 60)/ 分溢出*p += 1;/ 时加1*(p+1) = 0;/ 清秒if(*p = 24)/ 时溢出*p = 0;/ 清时5. AW60定时器的脉宽调制（PWM）：分为两种模式，边沿对齐PWM和中心对齐PWMvoid PWM(uint8 TPMNo, uint8 C

22、HNo, uint16 Period, uint8 Duty)uint16 j;TPM_CSTR(TPMNo) = 0x00;/ 计数寄存器初值 = 0x0000TPM_CNTH(TPMNo) = 0x00;TPM_CNTL(TPMNo) = 0x00;/ 设置PWM波的周期 = PeriodTPM_MODH(TPMNo) = (uint8)(Period8);TPM_MODL(TPMNo) = (uint8)Period;if(Duty100)Duty = 100;else if(Duty0)Duty = 0;j = (Period/100)*Duty;if(TPMNo 5)CHNo = 5

23、;/ 根据占空比，设置相应通道数值寄存器TPM1_CHVH(CHNo) = (uint8)(j8);TPM1_CHVL(CHNo) = (uint8)j;/ 设置定时器1通道状态和控制寄存器TPM1_CHSCSTR(CHNo) = 0b00101000;else/ 定时器2if(CHNo2)CHNo = 2;/ 根据占空比，设置相应通道数值寄存器TPM2_CHVH(CHNo) = (uint8)(j8);TPM2_CHVL(CHNo) = (uint8)j;/ 设置定时器1通道状态和控制寄存器TPM2_CHSCSTR(CHNo) = 0b00101000;第8章 串行外设接口SPI1. 串行外

24、设概念：一种同步串行通讯接口，用于微处理器和外围扩展芯片之间的串行连接，现已发展成为一种工业标准。时钟极性（CPHA）：表示时钟信号在空闲时是高电平还是低电平。时钟相位（CPOL）：决定数据是在SPSCK的上升沿采样还是在SPSCK的下降沿采样。2. SPI模块的时序：确保发送数据在一周期开始的时刻上线，接收方在1/2周期的时刻从线上取数，这样是最稳定的通信方式。3. AW60 SPI模块编程SPI模块有5个8位寄存器，分别是2个控制寄存器，1个波特率寄存器，1个状态寄存器和1个数据寄存器。void SPIInit()SPI_CR1 = 0b01010000;/ 不产生中断，主机方式，时钟空闲

25、低电平SPI_CR2 = 0b00000000;SPI_BR = 0b01000001;void SPISendOntByte(uint8 data)SPI_DR = data;while(0=(SPI_SR & (1SPI_SendEmyptBit);/ 查询SPI状态寄存器是否发送成功void SPIRecvOneByte()while(0=(SPI_SR & (1SPI_ReceiveFullBit);/ 判断接收缓冲区是否满return SPI_DR;第9章 Flash存储器在线编程1. Flash存储器编程方法有：写入器模式（监控模式）和在线编程模式（用户模式）2. Flash存储器

26、的基本特点：固有不挥发性；易更新性；成本低、密度高、可靠性好。3. Flash编程的基本操作有两种： 擦除（Erase）：将存储单元的内容由二进制的0变成1写入（Program）：将存储单元的内容由二进制的1变成0擦除和写入操作都是通过设置或清除Flash存储器的控制寄存器（FLCR）的某个或某些位来完成的。4. Flash存储器的编程寄存器：6个，对应地址为$1820-$1826Flash时钟分频寄存器（FCDIV）、Flash选项寄存器（FOPT）、Flash配置寄存器（FCNFG）、Flash保护寄存器（FPROT）、Flash状态寄存器（FSTAT）、Flash命令寄存器（FCMD）5

27、. 在运行flash擦除及写入程序时，flash区会被加上高于普通工作电压的编程电压，导致flash区读取不稳定，应该怎么解决此问题？答：为了使擦除，写入程序正常执行，需将擦除，写入子程序移入RAM中并转入RAM区执行。为此需在RAM区开辟一个缓冲区，供程序移入使用。6. Flash在线编程，开发擦除与写入子程序时，应该注意哪些问题？1) RAM中要留有足够的缓冲区。2) 擦除及写入子程序中要调用的延时子程序均随其后。3) 擦除及写入子程序中对延时子程序的调用必须使用“BSR 子程序名”。4) 擦除及写入子程序中及其中的延时子程序，若含有跳转语句，只能使用“BRA 地址”。5) 使用不同型号芯

28、片，延时时间应该根据芯片手册予以变动。6) 写入程序运行之前必须有擦除动作。7) 由于擦除是每次擦除一页，所以数据应该合理安排，避免误擦。8) 页首地址的定义须遵照保护寄存器FLBPR定义的规则。9) 在线编程时使用的Flash存储区域应在程序Flash存储区域之前。第10章 集成电路互连总线IIC1. IIC总线：主要用于同一电路板内各集成电路模块之间的连接。2. IIC总线的特点：1) 在硬件上，二线制的I2C串行总线使得各IC只需最简单的连接，而且总线接口都集成在IC中，不需另加总线接口电路 2) I2C总线还支持多主控（multi-mastering） 3) 串行的8位双向数据传输位速

29、率在标准模式下可达100kbps，快速模式下可达400kbps，高速模式下可达3.4Mbps4) 连接到相同总线的IC数量只受到总线最大电容（400pf）的限制。但如果在总线中加上82B715总线远程驱动器可以把总线电容限制扩展十倍，传输距离可增加到15m 3. AW60的IIC模块相关寄存器：寄存器名称缩写地址基本功能地址寄存器I2C1A 0x00000058设置从机地址分频寄存器I2C1F 0x00000059设置I2C模块的工作频率等控制寄存器I2C1C 0x0000005A设置传输格式、中断使能等状态寄存器I2C1S 0x0000005B表明I2C模块的工作状态数据I/O寄存器I2C1

30、D 0x0000005C收发数据第11章 模数转换模块1. A/D转换的基本问题：(1) 采样精度：数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，即我们通常所说的采样位数。(2) 采样速率：完成一次A/D采样所要花费的时间。(3) 滤波：为了使采样的数据更准确，必须对采样的数据进行筛选去掉误差较大的毛刺。(4) 物理量回归：在实际应用中，得到稳定的A/D采样值以后，还需要把A/D采样值与实际物理量对应起来，这一步称为物理量回归。2. AW60的A/D转换结构：AW60芯片内部集成了一个8位/10位精度的逐次逼近式的A/D转换模块，最多可支持28路独立的模拟输入（AD0AD27），但在64引脚封装中，只引出16个通道供用户使用（AD0AD15），这些通道与I/O引脚复用。 3. AW60的A/D转换模块编程寄存，8个寄存器：2个状态和控制寄存器，1个数据结果寄存器，1个比值寄存器，1个配置寄存器，3个引脚控制寄存器4. AD构件的函数原型：(1) AD转换模块初始化void ADCinit (void)ADC_ADC1CFG = 0b10110011;ADC_ADC1SC1 = 0b00000000;ADC