Word版可编辑-嵌入式系统原理与设计知识点整理精心整理.doc

第一章 嵌入式处理器1嵌入式系统的概念组成：定义：以应用为主，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，满足系统对功能、性能、可靠性、体积和功耗有严格要求的计算机系统。组成：硬件：处理器、存储器、I / O设备、传感器软件：系统软件， 应用软件。2.嵌入式处理器分类特点：分类：MPU（Micro Processor Unit）微处理器。一块芯片，没有集成外设接口。内部主要由运算器，控制器，寄存器组成。 MCU（Micro Controller Unit）微控制器（单片机）。一块芯片集成整个计算机系统。EDSP（Embled Digital Signal Processor）数字信号处理器。运算速度快，擅长于大量重复数据处理SOC（System On Chip）偏上系统。一块芯片，内部集成了MPU和某一应用常用的功能模块3.嵌入式处理器与通用计算机处理器的区别：嵌入式处理器种类繁多，功能多样嵌入式处理器能力相对较弱，功耗低嵌入式系统提供灵活的地址空间寻址能力嵌入式系统集成了外设接口4.哈佛体系结构：指令和数据分开存储（嵌入式存储结构）CPU指令存储器数据存储器地址总线数据总线地址总线数据总线特征：在同一机器周期内指令和数据同时传输冯诺依曼体系结构：指令和数据共用一个存储器（通用式存数结构）CPU指令 / 数据存储器地址总线数据总线数据存储结构（多字节）：大端方式：低地址存高位；小端方式：高地址存高位6.ARM指令集命名：V1V8 （ARMV表示的是指令集）7.ARM内核命名：.命名规则：ARMxyzTDMIEJFSx系列（版本）y当数值为“2”时，表示MMU（内存管理单元）z当数值为“0”时，表示缓存CacheT支持16位Thumb指令集D支持片上Debug（调试）M内嵌硬件乘法器I内嵌ICE（在线仿真器）支持片上断点及调试点E支持DSP指令J支持Jazzle技术F支持硬件浮点S可综合版本8. JTAG调试接口的概念及作用：概念：（Joint Test Action Group）联合测试行动小组检测PCB和IC芯片标准。（PCB印刷电路板 IC集成芯片）作用（1）硬件基本功能测试读写（2）软件下载：将运行代码下载到目标机RAM中（3）软件调试：设置断点和调试点（4）FLASH烧写：将运行最终代码烧写到FLASH存储器中。9.GPIO概念：（General Purpose I/O Ports）通用输入/输出接口，即处理器引脚。10.S3C2410/S3C2440 GPIO引脚S3C2410共有117个引脚，可分成AH共8个组，（GPA，GPB，GPH组）S3C2440共有130个引脚，可分成AJ共9个组，（GPA，GPB，GPH，GPJ组）11.GPxCON寄存器,GPxDAT寄存器,GpxUP寄存器的功能，各位含义和用法GPxCON寄存器（控制寄存器）设置引脚功能GPACON（A组有23根引脚，一位对应一个引脚，共32位，拿出022位，其余没用）（若某一位是）0：（代表该位的引脚是一个）输出引脚 1：地址引脚GPBCONGPH/JCON（用法一致，两位设置一个引脚）00： 输入引脚 01： 输出引脚 10： 特殊引脚 11： 保留不用GPBCON311001GPxDAT寄存器（数据寄存器）设置引脚状态及读取引脚状态若某一位对应的是输出引脚，写此寄存器相应位可令引脚输出高/低电平。若某一位对应的是输入引脚，读取此寄存器可知相应引脚电平状态。GPBDAT3110GPB1GPB0GpxUP上拉电阻寄存器0：相应引脚使用内部上拉电阻1：相 应引脚不适用内部上拉电阻12.GPIO应用例：使4个LED小灯中的LED1发亮GPB5GPB6GPB7GPB8LED1LED2LED3LED4GPBCON：311716151413121110321001010101GPB8GPB7GPB6GPB5GPB1GPB0GPBDAT：31876532101110GPB8GPB7GPB6GPB5GPBUP： 不使用上拉电阻程序：#define GPBCON(*(Volatile unsigned long *)0x56000010)#define GPBDAT(*(Volatile unsigned long *)0x56000014)#define GPB5_OUT(1(5*2)#define GPB6_OUT(1(6*2)#define GPB7_OUT(1(7*2)#define GPB8_OUT(1(8*2)int main() GPBCON=GPB5_OUT| GPB6_OUT| GPB7_OUT| GPB8_OUT;GPBDAT=(15);return 0;使用按键控制LEDGPB5GPB6GPB7GPB8LED1LED2LED3LED43.3VS3C2410GPG11GPG3GPF2GPF03.3VK1K2K3K4S3C2410K1闭合，GPB11低电平K1断开，GPB11高电平GPGDAT11位，当GPB11为0时，低电平；当GPG11为1时，高电平。#define GPBCON(*(volatile unsigned long*)0x56000010)#define GPBDAT(*(volatile unsigned long*)0x56000014)#define GPGCON(*(volatile unsigned long*)0x56000050)#define GPGDAT(*(volatile unsigned long*)0x56000054)#define GPFCON(*(volatile unsigned long*)0x56000060)#define GPFDAT(*(volatile unsigned long*)0x56000064)#define GPB5_OUT 1(5*2)#define GPB6_OUT 1(6*2)#define GPB7_OUT 1(7*2)#define GPB8_OUT 1(8*2)#define GPG11_IN (3(11*2)#define GPG3_IN (3(3*2)#define GPF2_IN (3(2*2)#define GPF0_IN (3(0*2)int main()unsigned long dwDat;GPBCON=GPB5_OUT| GPB6_OUT| GPB7_OUT| GPB8_OUT;GPGCON=GPG11_IN&GPG3_IN;GPFCON=GPF2_IN&GPF0_IN;while(1)dwDat=GPGDAT;if(dwDat&(111) /如果表达式为真值，表示K1没被按下，与GPG11相连GPBDAT|=(15); /LED1熄灭elseGPBDAT&=(15); /LED1点亮if(dwDat&(13) /如果表达式为真值，表示K2没被按下,与GPG3相连GPBDAT|=(16); /LED2熄灭elseGPBDAT&=(16); /LED2点亮if(dwDat&(12) /如果表达式为真值，表示K3没被按下,与GPF2相连GPBDAT|=(17); /LED3熄灭elseGPBDAT&=(17); /LED3点亮if(dwDat&(10) /如果表达式为真值，表示K4没被按下,与GPF0相连GPBDAT|=(18); /LED4熄灭elseGPBDAT&=(1T2内阻T3的内阻T1内阻Q为高电平，由Vcc提供Q#为低电平，由接地端提供写1以及读取同理。3.SDRAM芯片按BANK划分的优点：1）提高存储器访问速度2）节能4.SDRAM读操作： 1）发送行地址和行选通信号tRCD(表示行地址发出到列地址发出的时间间隔)2）发送列地址和列选通信号，以及数据读命令，从命令发出到数据出现在总线上有延迟，这个延迟成为CAS延迟。用CL表示。5.SDRAM写操作1）发送行地址和行选通新号tRCD2）发送到列地址和列选通新号，以及写命令，同时数据通过数据总线传给芯片，不存在CL延时。6.SDRAM突发传输（Burst）作用；可以实现同一行的相邻存储单元连续传输，只需指定起始列地址和突发长度，内存芯片自动对后面相应数量存储单元进行连续读写操作且不需要重复提供列地址。T1T2T3T4T5T6命令地址CL=2读列地址aa+1a+2读列a+3T7bBL=4突发长度 CL=2两个时钟周期7.Nor FLASH（特点：读的快，写的慢）1）.W39L040A介绍512K8 Nor FLASH 芯片控制逻辑数据驱动地址译码存储体D0-D7片选CE#A0-A18读OE#写WE#2）.读操作：（1）读普通数据：CE#低，OE#低，WE#高 A0-A18发地址，数据被送往D0-D7（2）读厂家ID：CE#低，OE#低，WE#高 A9 12V， A1A0 00b（3）读器件ID：CE#低，OE#低，WE#高 A9 12V， A1A0 01b3）.擦除操作（必须先擦除后写），写数据“1”（1）整片擦出：CE#低，OE#高，WE#低，发出6个总线周期暗号地址线：5555h2AAAh5555h5555h2AAAh5555h数据线：AAh55h80hAAh55h10h发送完毕，芯片自动执行擦除操作，用时约6s（2）块擦除：CE#低，OE#高，WE#低，发出6个总线周期暗号地址线：5555h2AAAh5555h5555h2AAAhSA数据线：AAh55h80hAAh55h30hSA表块地址，擦除时间约0.7s4）.写操作（字节编程） 将1变为“0”CE#低，OE#高，WE#低，发出4个总线周期暗号地址线：5555h2AAAh5555hAIN数据线：AAh55hA0hDIN发送完毕，芯片自动执行字节编程（烧写），最快9s8.NAND FLASH特点：无单独的地址总线和数据总线，地址、数据以及命令共用一个I/O总线1.K9F1208X0C介绍包含4096个存储块，每块32页，每页（512+16）字节512代表主存储区（用户数据），16代表备用存储区（EEC）21225(29+24)=226+221=64M+2M页是数据存储及读写基本单位2）.写操作（页编程） 200s80h4个周期地址写数据到页寄存器10h芯片自动写入通过R/B# （高结束）FLASH状态寄存器第6位（1结束）CPU通过FLASH状态寄存器第0位判断是否成功（0成功）3）.块擦除 4096块=21260h3个周期地址D0h芯片自动擦出4）.块保护命令41h：禁止写 42h：禁止擦出 43h：禁止写和擦出41h43h80h块地址（4个周期）10h芯片自动执行5）.器件ID读操作90h00h厂家ID、器件ID、第三附属ID、第四附属ID9、NorFLASH和NANDFLASH比较（必考！10分左右）接口差别：NOR 提供足够的地址引脚寻址；NAND采用8个位引脚传递命令、地址和数据。性能差别：NOR地址线和数据线分开，传输效率高，读取速度比NAND快，但擦出和写入速度要比NAND慢得多。容量和成本：NAND容量大于NOR容量，成本低与NOR。可靠性和耐用性：NAND擦写次数约为100万次，NOR约为10万次；尺寸上NAND比NOR小8倍，NAND容易发生位翻转，可靠性略差。软件支持：在NOR上运行代码不需要任何软件支持；在NAND上进行同样操作需要驱动程序，即内存技术驱动程序（MTD）市场取向比较：NOR用于对数据可靠性要求比较高的代码存储应用，如通信产品和网路处理等领域；NAND则用于存储容量较高的MP3、存储卡等领域10、S3C2410 / S3C2440地址空间划分逻辑地址空间：232=4G外部地址空间：1G 0x0000_00000x4000_0000 (_用于4位一区分，只是个符号，无具体意义)内部地址空间：3G（寄存器地址范围0x4800_00000x5FFF_FFFF，剩余空间闲置）1）.外部地址空间划分闲置128MBANK7SDRAM 64M 0x30000000x33FFFFFF128MBANK6扩展串口A B128MBANK510/100M网卡128MBANK410M网卡128MBANK3IDE接口控制块寄存器 16字节128MBANK2IDE接口命令寄存器 16字节128MBANK1NorFLah 2M 0x000000000x00FFFFFF128MBANK0CPU提供8个片选引脚nGCS0nGCS7128M=227CPU又引出27根引脚用于地址选择S3C2410GPIO117其余全为专用引脚2722）.内部地址空间存储控制器（SDRAM）：0x4800_00000x4800_0030中断控制器：0x4A00_00000x4A00_001CNAND FLASH：0x4E00_00000x4E00_0014UART：0x5000_00000x5000_8028USB：0x5200_01400x5200_026FI2C：0x5400_00000x5400_000CA / D：0x5800_00000x5800_001011.MMU内存管理单元作用将虚拟地址转换为物理地址控制内存访问权限12.MMU地址转换原理一级页表项类型细页表 1024页表项 210 粗页表256项 28无效 0 0错误31 物基 20 1 0段类型31 粗页表基地址 10 0 1粗页表类型31 细页表基地址 12 1 1细页表类型二级页表（粗页表）细页表项无效 0 0错误31 物基 16 0 1大页类型31 物基 12 1 0小页类型31 物基 10 1 1微小页类型第三章 中断体系结构1.ARM处理器的7种工作模式用户模式：正常快速中断模式：FIQ中断模式：IRQ管理模式数据访问中止模式系统模式未定义指令中止模式2.CPSR寄存器NZCVIFT4 0.765N：运算结果是否为负Z：运算结果是否为0C：进位/借位V：溢出I：1：禁止中断 0：使能中断F：1：禁止快中断 0：使能T：1：Thumb状态 0：ARM状态4.0：工作模式：10000 用户10001 快中10010 中断3.中断处理过程中断控制器汇聚中断信号，通知CPUCPU保存运行环境，调用ISR（中断服务程序）处理中断ISR读取中断控制器，识别中断流并执行相应处理清除中断，恢复现场，继续执行4.优先级寄存器（PRIORITY）6543210.RINT0871920ARB_MODE6ARB_SEL6ARB_SEL031 2827 2221 1615 109 43 0REQ4REQ1REQ5REQ0REQ5REQ0REQ5REQ0REQ5REQ0REQ4REQ1664664ARBITER5ARBITER4ARBITER3ARBITER2ARBITER1ARBITER0REQ5REQ4REQ3REQ2REQ1REQ0 ARBIIER6ARB_MODE 设置仲裁器工作模式0：ARB_SEL不变（表示设置仲裁器工作模式屏蔽）1：ARB_SEL自动变化ARB_SEL高低00REQ01234501REQ02341510REQ03412511REQ041235已被服务的REQxARB_SEL新值REQ0/REQ5不变REQ101REQ210REQ311REQ400第四章 系统时钟与定时器1、S3C2410/2440时钟分类FCLKCPU核时钟 主频HCLKAHB总线Advanced High-Performance Bus 高性能总线存储控制器LCD控制器DMA控制器USB等PCLKAPB总线Advanced Peripheral Bus低频总线WATCHDOG I2CUARTPWM定时器.2.FCLK的生成）上电PLL没有启动FCLK=Fin）系统稳定引导程序开始执行，可以在引导程序开始启动MPLL，经过一段时间（LockTime），MPLL输出稳定，CPU工作在FCLK下3.FCLK计算公式：晶振频率：Fin=12MHZPLL倍频FCLK4.S3C2410/2440定时器结构图PCLK8位预分频器0定时器01/21/41/81/16TCLK08位预分频器11/21/41/81/16TCLK1定时器1定时器2定时器4定时器3Tout0Tout1Tout2Tout3Tout4(0255)TCLK0，TCLK1外部时钟源定时器工作时钟6.WATCHDOG定时器结构图WTCON2PCLK8位预分频器01/161/321/641/128WTCNT减1计数WTDAT复位信号发生器RESET中断信号WTCON15：8WTCON4：3WTCON5启动看门狗1：启动 0：不启动WTCON0是否发出复位信号1：发出 0：不发喂狗：定时设置WTCNT的值使其不为0，防止系统重启5.定时器内部控制逻辑图TCMPBnTCNTBn比较TCMPnTCNTnTCDNTCNTOn减1计数当前比较值当前计数值控制定时器比较值初值计数值初值获取当前计数值工作流程1）设置TCMPBn和TCNTBn（决定占空比）2）将TCMPBn和TCNTBn传递给TCMPn和TCNTn（手动），启动定时操作，TCNTn减1计数，当前计数值可通过TCNTOn读出3）当TCNTn=TCMPn输出端Toutn反转，TCNTn继续减1计数4）当TCNTn减到0时，Toutn再次发生反转，并触发定时器中断5）dangTCNTn=0时，如果TCON寄存器蒋定时期n设为“自动加载”，那么TCMPBn和TCNTBn的值被自动载入，TCMPn和TCNTn中，下一轮计数开启（自动加载不包括第一次）第五章 同步异步收发器（UART）1.帧：起始位+数据位+校验位+停止位起始位：1位 数据位：5，6，7，8校验位：可选奇校验（“1”校验），偶校验（“0”校验） 停止位：1或者2位发送“101”SDASCL101SACKP3.总线仲裁：当I2C总线处于空闲状态，两个或多个设备同时发出起始条件，究竟谁获得总线，需要仲裁。规则：当SCL为高电平，有的设备将SDA拉高，有的设备将SDA拉低，发出高电平的设备将退出竞争。二、帧的传输0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1空闲空闲帧-12V-3V0V3V12V起始位字节最低位字节最高位LSBMSB76543210起始位：1位数据位：7位校验位：偶校