嵌入式复习知识点

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之上的各个

2、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 ；WindowsCE；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。8、ARM7TDMI处理

3、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，异常退出时可通过它恢复CPSR。12、在异常发生后，

4、ARM7TDMI内核会作以下工作：在适当的LR 中保存下一条指令的地址； 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

5、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0x00 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

6、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、LPC2000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 V

7、PB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（ EMC）支持 4 个 BANK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 LP

8、C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0x000000000x0000003F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

9、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 MO

10、SI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 FLASH，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-II8 个给 C/OS-II 。这样，留给用户的应用程序最多可有的作者建议用户保留56 个任务。33、根据 C/OS-II 的要求，移植 C/OS-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.（HC 语言头文件）；OS_CPU_C

11、（.CC 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系统功能CPUARM7 局部总线SRAMAHB 总线VICFlashEMCAHB To VPB 桥外部中断I 2 C串行接口TIMER0/1SPI 串行接口ADCUART0 & 1通用 I/OCANPWM0看门狗定时器实时时钟系统控制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。4G0xFFFFFFFF2MB AHB 外设0xF00000002MB VPB 外设3.5

12、G0xE00000002G2G保留给外部储器使用0x800000008KB BootBlock1G保留给片内存储器使用1G0x4000000016KB SRAM1G保留给片内存储器使用256KB Flash(LPC2124/2214)0x00020000128KB Flash(LPC2114/2212)0x00000000地址空间3、图为 LPC2000系列处理器锁相环的内部结构， 若系统要求：FOSC10MHz、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。FOSCFCCO / 2P相

13、位频率CCO12P检测分频0FCCO0FCLKM分频F CCO / (2P*M)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×M 计算 M值： M CCLK/FOSC6 ； 设置 MSEL位：写入值为（ M1） 5； 设置 PSEL位： PFCCO/(CCLK×2) （ 156320） /120 1.3 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。时钟系统调试测试嵌入式控制供电系统器复位及其存储器系5、LPC2000系列处理器的外部存储器控

14、制器包含4 个寄存器 BCFG0、BCFG1、BCFG2和 BCFG3，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00x8000 0000 0x80FF FFFFBCFG010x8100 0000 0x81FF FFFFBCFG120x8200 0000 0x82FF FFFFBCFG230x8300 0000 0x83FF FFFFBCFG3三、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 0x40003100 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。COU

15、NTEQU0x40003100; 定义一个变量，地址为 0x40003100AREAExample,CODE,READONLY ;声明代码段 ExampleENTRY; 标识程序入口CODE32; 声明 32 位 ARM指令STARTLDRR1,=COUNT; R1<= COUNTMOVR0,#0; R0<= 0STRR0,R1; R1 <= R0，即设置 COUNT为 0LOOPLDR R1,=COUNTLDRR0,R1; R0 <= R1ADDR0,R0,#1;R0<=R0+1CMPR0,#100; R0 与 10 比较，影响条件码标志MOVHS R0,#0;

16、 若 R0大于等于 10，则此指令执行， R0 <= 0STRR0,R1; R1 <= R0，即保存 COUNTBLOOPEND2、X 和 n 均为无符号整数，计算X 的 n 次方的值，要求采用ARM汇编语言和子函数调用的模块化结构形式编写一个完整的汇编程序。; 功能：计算 X 的 n 次方的值; 说明： X 和 n 均为无符号整数XEQU9;定义 X的值为 9nEQU8;定义 n 的值为 8AREAExample4,CODE,READONLY; 声明代码段 Example4ENTRY;标识程序入口CODE32;声明 32 位 ARM指令STARTLDRSP,=0x40003F00

17、; 设置堆栈( 满递减堆栈，使用STMFD/LMDFD指令 )HALTLDRLDRBLBR0,=XR1,=nPOWHALT;调用子程序POW，返回值为R0; 名称： POW; 功能：整数乘方运算。;入口参数： R0底数;R1指数;出口参数： R0运算结果; 说明：本子程序不考虑溢出问题POWSTMFDMOVSSP!,R1-R12,LR;寄存器入栈保护R2,R1;将指数值复制到R2，并影响条件码标志MOVEQ R0,#1BEQPOW_END;若指数为 0，则设置 R0=1;若指数为 0，则返回CMPR2,#1BEQPOW_END ;若指数为1，则返回。( 此时R0没有被更改)MOVR1,R0;

18、设置 DO_MUL子程序的入口参数 R0和 R1SUBR2,R2,#1;计数器 R2 = 指数值减 1POW_L1 BLDO_MUL; 调用 DO_MUL子程序， R0 = R1 * R0SUBSR2,R2,#1;每循环一次，计数器 R2减 1BNEPOW_L1;若计数器 R2 不为 0，跳转到 POW_L1POW_ENDLDMFD SP!,R1-R12,PC;寄存器出栈，返回; 名称： DO_MUL; 功能： 32 位乘法运算。;入口参数：R0乘数;R1被乘数;出口参数：R0计算结果; 说明：本子程序不会破坏 R1DO_MULMULR0,R1,R0;R0=R1*R0MOVPC,LR;返回EN

19、D3、采用如图所示的硬件电路对蜂鸣器B 进行控制，采用软件延时方法，控制蜂鸣器发出周期性的蜂鸣声。#include "config.h"#defineBEEPCON 0x00000080/ P0.7引脚控制B1，低电平蜂鸣void DelayNS(uint32 dly)uint32 i;for(; dly>0; dly-)for(i=0; i<5000; i+);int main(void)PINSEL0 = 0x00000000;/设置管脚连接GPIOIO0DIR = BEEPCON;/设置I/O为输出while(1)IO0SET = BEEPCON;/ BE

20、EPCON = 1DelayNS(10);IO0CLR = BEEPCON;/ BEEPCON = 0DelayNS(10);return(0);4、电路如下图所示，用处理器的GPIO直接驱动 LED；当 IO口输出高电平时 LED熄灭，输出低电平时 LED点亮。请编写相应的程序，控制4个LED产生流水灯效果，即 LED1,LED2,LED3,LED4依次点亮。P0.0P0.1P0.2P0.3#include "config.h"#defineLEDCON0x0000000fconstuint32DISP_TAB8= 0xfffffff1,0xfffffff2,0xffff

21、fff4,0xfffffff8 ;void DelayNS(uint32 dly) uint32 i;for(; dly>0; dly-)for(i=0; i<5000; i+);int main(void)uint8 i;PINSEL0 &= 0xffffff00; /配置 P0.0,P0.1,P0.2,P0.3为 GPIOIO0DIR |= LEDCON;/配置 LED控制 I/O 方向while(1)i = 0 ;for(i=0; i<4; i+)IO0CLR = DISP_TABi;/输出 LED显示数据DelayNS(10);/延时IO0SET = 0xff

22、ffffff;return(0);5、某系统的键盘硬件电路如图所示，采用的处理器为LPC2000 系列处理器，请编写该系统的键盘服务程序。void KeyInit(void)PINSEL1 &= (0xff<<6);/设置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22为 GPIO模式FIO0DIR &= (0x0f<<19);/设置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22为 GPIO输入模式PINMODE1 &= (0xff<<6);/设置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22为片内上拉电阻uint32 ReadKeyValue(void)return( (FIO0PIN>>19) &