嵌入式系统原理复习题

1、复习提纲一、嵌入式系统及ARM(Advanced RISC machines)处理器概述1. 嵌入式系统的概念（IEEE定义和国内普遍认同的定义）根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”；嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。2. 嵌入式系统的组成（硬件组成和软件组成）硬件+软件硬件：由嵌入式微处理器、外围硬件设备组成软件：包括底层系统软件和用户应用软件二、CM4体系结构1. CM4内核三级流水线的三个阶段，如假设某嵌入式处理器有3级

2、流水线，每级流水线所耗时间均为为2ms,则执行25条指令需要耗费时间？三级流水线，分别是取指、译码和执行;为了兼容Thumb代码，读取PC会返回当前指令地址+4。偏移量总是4， 不管是执行16位指令还是32位指令， 这保证了Thumb和Thumb-2指令之间的一致性。ARM的完整拼写形式为 Acorn RISC Machine ，CM4处理器内部正在执行的指令的地址为0x08000100，此时读取PC的值，该值为 0x08000104 。2. CM4内核读取指令及访问数据的三套总线、CM4内核的两种运行模式、两种权限级别，上电复位后是什么模式什么级别三套总线：I-code总线 D-code总线

3、 系统总线CM4处理器有两种模式：线程模式、handler模式，还支持两种操作级别：特权级、非特权级（用户级）。复位后是特权级下的线程模式 3. CM4内核的寄存器组中，各个寄存器的作用及各个寄存器的访问权限级别、CM4的复位序列R0-R7 低组通用寄存器；R8-R12高组通用寄存器；R13堆栈寄存器；(MSP,PSP)R14连接寄存器；R15程序计数寄存器；xPSR程序状态寄存器；程序状态寄存器(xPSR)程序状态寄存器在其内部又被分为三个子状态寄存器：应用程序状态寄存器（ APSR）中断状态寄存器（ IPSR）执行状态寄存器（ EPSR）通过 MRS/MSR 指令，这 3 个 PSRs 即

4、可以单独访问，也可以组合访问（ 2 个组合， 3 个组合都可以）。当使用三合一的方式访问时，应使用名字“ xPSR”或者“ PSR”。三、 CM4程序设计Cortex-M4内核在执行指令时，只有一种状态，那就是Thumb状态。1. CM4寻址方式、常用指令： MOV AND ORR（有1为1，为0为0） BIC（清0） EOR（异或，相异出1） SUB ADD TST TEQ CMP LDR（加载） STR（存储） LDRB（8位无符号字加载） STRB（8位无符号字存储） LDM（多寄存器加载） STM（多寄存器存储） B（无条件跳转） BL BX BLX MRS（读取特殊寄存器的值到通用寄

5、存器） MSR（将通用寄存器的值写到特殊寄存器）伪指令：LDR2. 指令的条件码如：NE（不等于） EQ（等于） LT（小于） GT（大于）等，后缀“S”“！”，什么样的指令会影响APSR寄存器的标志位“S”后缀：指令中使用“S”后缀，指令执行后状态寄存器的条件标志位将被刷新；不使用“S”后缀时，指令执行后状态寄存器的条件标志位不会发生变化。如果指令地址表达式中不含“！”后缀，则基址寄存器中的地址不会发生变化，指令中含有则变化N E C V S3. 伪操作：伪操作主要有符号定义伪操作、数据定义伪操作、汇编控制伪操作及其杂项伪操作等DCB（字节）、DCD（字）、AREA（用于定义一个代码段或数据

6、段）、END（用于指示源程序结束）、EQU（用于定义字符名称）、IMPORT（IMPORT用于通知编译器当前符号不在本文件中）、EXPORT（EXPORT（或GLOBAL）用于声明符号可以被其他文件引用。）4. ATPCS规则中寄存器的使用、参数传递、子程序返回的规则子程序间通过寄存器R0、R1、R2、 R3来传递参数。如果参数多于4个，则多出的部分用数据栈传递。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0-R3的内容。在子程序中，使用寄存器R4-R11来保存局部变量如果在子程序中使用到了寄存器R4-R11中的某些寄存器，子程序进入时必须保存这些寄存器的值，在返回前必须恢复这些寄存器的值；对于子程

7、序中没有用到的寄存器则不必进行这些操作。在Thumb程序中，通常只能使用寄存器R4-R7来保存局部变量。寄存器R13用作数据栈指针，记作sp。在子程序中寄存器R13不能用作其他用途。寄存器sp在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。连接寄存器R14（lr）。它用于保存子程序的返回地址。如果在子程序中保存了返回地址，寄存器R14则可以用作其他用途。寄存器R15是程序计数器，记作pc。它不能用作其他用途。ATPCS规定堆栈为FD类型，即满递减堆栈。并且堆栈的操作是8字节对齐。t子程序结果返回规则1.结果为一个32位的整数时,可以通过寄存器R0返回。2.结果为一个64位整数时,可以通过R0和R

8、1返回，依此类推。3.结果为一个浮点数时,可以通过浮点运算部件的寄存器f0,d0或者s0来返回。4.结果为一个复合的浮点数时,可以通过寄存器f0-fN或者d0-dN来返回。5.对于位数更多的结果,需要通过调用内存来传递.5. C程序如何调用汇编程序，汇编程序如何调用C程序在汇编程序中使用EXPORT 伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用此子程序。在C 语言程序中使用extern 关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，即可调用此汇编子程序。在汇编程序中使用IMPORT 伪指令声明将要调用的C 程序函数.在调用C 程序时,要正确设置入口参数,然后使用BL 调用.四、STM32F439 G

9、PIO1. 重点掌握GPIO相关寄存器的定义方法及各个寄存器的主要功能2. 能够编程操控某一组GPIO #define GPIOF_MODER (*(volatile unsigned int *)0x40021400)#define GPIOF_OTYPER (*(volatile unsigned int *)0x40021404)#define GPIOF_OSPEEDR (*(volatile unsigned int *)0x40021408)#define GPIOF_PUPDR (*(volatile unsigned int *)0x4002140C)#define GPIOF

10、_ODR (*(volatile unsigned int *)0x40021414)#define RCC_AHB1ENR(*(volatile unsigned int *)0x40023830)void Delay(unsigned int nCount) for(; nCount != 0; nCount-);void Port_init(void)RCC_AHB1ENR |= 0x20;GPIOF_MODER &= (0xff<<14);GPIOF_MODER |= (0x55<<14);GPIOF_OTYPER &= (0xf<<

11、7);GPIOF_OSPEEDR&= (0xff<<14);GPIOF_OSPEEDR |= (0xaa<<14);GPIOF_PUPDR &= (0xff<<14);int led(void) Port_init(); while (1) GPIOF_ODR |= (0xf<<7); /*ϨÃðLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR &= (0x8<<7); /*µãÁÁLED&#

12、181;Æ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR |= (0xf<<7); /*ϨÃðLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR &= (0x4<<7); /*µãÁÁLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR |= (0xf<<7); /*ϨÃðLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF);

13、GPIOF_ODR &= (0x2<<7); /*µãÁÁLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR |= (0xf<<7); /*ϨÃðLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR &= (0x1<<7); /*µãÁÁLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF);/ 五、STM32F439 时钟树1 追根溯源，ST

14、M32F439的时钟源有哪4个？HSI 、HSE 、LSI 、LSESTM32F439时钟树中，系统时钟SYSCLK的来源有三个，分别是：HSI、HSE和PLLCLK。系统时钟SYSCLK的来源有哪些？HSI 、HSE通过设置哪个寄存器能对系统时钟SYSCLK的来源进行选择？RCC_CFGR主锁相环PLL时钟是否就绪通过哪个寄存器判断？RCC_CR要把GPIOF的时钟使能，需要设置哪个寄存器？RCC_AHB1ENR各个不同总线上时钟的分频参数通过哪个寄存器设置?RCC_PLLCFGR六、STM32F439的串口1. 异步串行通信时的数据格式 起始位 数据位（8位或9位） 奇偶校验位（第9位）

15、停止位（1,1.5,2位） 波特率设置2. STM32F439的USART1是否能够发送数据或是否收到数据可通过哪个寄存器判断？USART_SR发送数据时需要把数据写入哪个寄存器？USART_DR收到的数据通过读取哪个寄存器得知？USART_SR3. 重点掌握串口初始化操作，初始化操作中相关寄存器的设置。七、CM4异常处理、NVIC、EXTI1. 哪些异常的优先级不能编程配置？复位、NMI、硬fault当CM4处理器的一个异常或中断被触发，硬件自动完成哪些工作？所有异常都在处理模式中操作。出现异常时，自动将处理器状态保存到堆栈中，并在中断服务程序（ISR）结束时自动从堆栈中恢复。在状态保存的同

16、时取出向量快速地进入中断。 异常进入当CM4处理器的一个异常或中断被触发，硬件自动完成如工作：（1）CM4中断控制器根据当前状态和中断的抢占级别来确定是响应该中断，还是先挂起，并更新相应的寄存器状态。（2）通过Dbus保存处理器状态，将下面的8个寄存器按顺序保存入SP（MSP或PSP）指向的系统堆栈。（3）CM4通过Ibus从异常向量表取得对应的中断向量，并开始读取ISR指令，这一步几乎与压栈同时进行。（4）CM4处理器更新到handler模式，SP切换到MSP，更新IPSR为新响应的异常编号，更新PC，更新LR寄存器为EXC_RETURN。2. NVIC的寄存器ICTR(用于显示NVIC支持

17、的中断线数目)、NVIC_ISERn（设置中断使能）、NVIC_ICERn（中断使能清除）、NVIC_ISPRn（中断挂起设置寄存器）、NVIC_ICPRn（中断挂起清除寄存器）、NVIC_IPRn（中断优先级寄存器）、NVIC_AIRCR的主要用于什么设置？3. EXTI屏蔽某个中断线的中断请求需要设置哪个寄存器？EXTI_IMR中断线触发中断的方式（上升沿、下降沿）需要设置的寄存器是？(EXTI_RTSR、EXYI_FTSR)8、 定时器部件通用定时器可以向上（递增）计数、向下（递减）计数、向上向下双向（中心对齐）计数模式。1. 独立看门狗的时钟来源是？LSI结构框图与工作原理？在键值寄存

18、器（IWDG_KR)中写入0xCCCC，开始启用独立看门狗。此时计数器开始从其复位值0xFFF递减，当计数器值计数到尾值0x000时会产生一个复位信号（IWDG_RESET)。无论何时，只要在键值寄存器IWDG_KR中写入0xAAAA（通常说的喂狗）, 自动重装载寄存器IWDG_RLR的值就会重新加载到计数器，从而避免看门狗复位。如果程序异常，就无法正常喂狗，从而系统复位。超时时间如何计算？如何喂狗、取消写保护、启动看门狗？Tout=(4*2prer)*(rlr+1)/32； /单位为毫秒Tout为看门狗溢出时间（单位为ms）prer为看门狗时钟预分频值(IWDG_PR PR2:0的值：0-7)4*2prer最大不超过256 rlr为看门狗的重装载值（IWDG_RLR的值）低速内部时钟LSI=32 KHz M IWDG_KR=0xAAAA;/喂狗IWDG_KR =0x5555;IWDG_RLR=0