嵌入式復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)

J、基本概念1、 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2、 嵌入式處理器可以分為以下幾大類(lèi)：嵌入式微處理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）。3、 對(duì)基于芯片的開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用程序一般是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，可稱(chēng)為前后臺(tái)系統(tǒng)或超循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成后臺(tái)行為，后臺(tái)也可以叫做任務(wù)級(jí)。中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺(tái)行為，前臺(tái)也叫中斷級(jí)。4、 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是一段在嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序，用戶(hù)的應(yīng)用程序是運(yùn)行于RTOS之上的各個(gè)任務(wù)，RTOS根據(jù)各個(gè)任務(wù)的要求，進(jìn)行資源（包括存儲(chǔ)器、外設(shè)等）管理、消息管理、任務(wù)調(diào)度、異常處理等工作。5、 常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)有：嵌入式Linux；WindowsCE；VxWorks；OSE；Nucleus；eCos；mC/OS-II；uITRON。6、 可以把嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)看作對(duì)一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施。項(xiàng)目的生命周期一般分為識(shí)別需求、提出解決方案、執(zhí)行項(xiàng)目和結(jié)束項(xiàng)目4個(gè)階段。7、 ARM7TDMI處理器使用流水線(xiàn)來(lái)增加處理器指令流的速度。這樣可使幾個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，并使處理和存儲(chǔ)器系統(tǒng)連續(xù)操作，ARM7TDMI的流水線(xiàn)分3級(jí)，分別為：取指；譯碼；執(zhí)行。8、 ARM7TDMI處理器內(nèi)核使用V4T版本的ARM結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含32位ARM指令集和16位Thumb指令集。9、 ARM體系結(jié)構(gòu)支持7種處理器模式，分別為：用戶(hù)模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。10、 在ARM7TDMI處理器內(nèi)部有37個(gè)用戶(hù)可見(jiàn)的寄存器。在不同的工作模式和處理器狀態(tài)下，程序員可以訪(fǎng)問(wèn)的寄存器也不盡相同。11、 寄存器CPSR為程序狀態(tài)寄存器，在異常模式中，另外一個(gè)寄存器“程序狀態(tài)保存寄存器（SPSR）”可以被訪(fǎng)問(wèn)。每種異常都有自己的SPSR，在進(jìn)入異常時(shí)它保存CPSR的當(dāng)前值，異常退出時(shí)可通過(guò)它恢復(fù)CPSR。12、在異常發(fā)生后，ARM7TDMI內(nèi)核會(huì)作以下工作：①在適當(dāng)?shù)腖R中保存下一條指令的地址；②將CPSR復(fù)制到適當(dāng)?shù)腟PSR中；③將CPSR模式位強(qiáng)制設(shè)置為與異常類(lèi)型相對(duì)應(yīng)的值；④強(qiáng)制PC從相關(guān)的異常向量處取指。12、13、 當(dāng)異常結(jié)束時(shí)，異常處理程序必須：①將LR中的值減去偏移量后存入PC，偏移量根據(jù)異常的類(lèi)型而有所不同；②將SPSR的值復(fù)制回CPSR；③清零在入口置位的中斷禁止標(biāo)志；④恢復(fù)CPSR的動(dòng)作會(huì)將T、F和I位自動(dòng)恢復(fù)為異常發(fā)生前的值。14、 當(dāng)nRESET信號(hào)被拉低時(shí)，ARM7TDMI處理器復(fù)位；當(dāng)nRESET信號(hào)再次變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，ARM處理器執(zhí)行下列操作：①?gòu)?qiáng)制M[4:0]變?yōu)閎10011（管理模式）；②置位CPSR中的I和F位；③清零CPSR中的T位；④強(qiáng)制PC從地址0x00開(kāi)始對(duì)下一條指令進(jìn)行取指；⑤返回到ARM狀態(tài)并恢復(fù)執(zhí)行。15、 基于ARM內(nèi)核的芯片具有許多的外設(shè)，這些外設(shè)訪(fǎng)問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法是使用存儲(chǔ)器映射的I/O,為外設(shè)的每個(gè)寄存器都分配一個(gè)地址。通常，從這些地址裝載數(shù)據(jù)用于讀入，向這些地址保存數(shù)據(jù)用于輸出。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，但是代碼密度低;而Thumb指令集具有較高的代碼密度，卻仍然保持ARM的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢(shì)，它是ARM指令集的子集。17、 ARM處理器具有9種基本尋址方式。寄存器尋址；立即尋址；寄存器移位尋址；寄存器間接尋址；基址尋址；多寄存器尋址；堆棧尋址；塊拷貝尋址；相對(duì)尋址。18、 LPC2000系列微控制器包含四大部分：ARM7TDMI-SCPU；ARM7局部總線(xiàn)及相關(guān)部件；AHB高性能總線(xiàn)及相關(guān)部件；VLSI外設(shè)總線(xiàn)及相關(guān)部件19、 LPC2000系列微控制器將ARM7TDMI-S配置為小端模式（Little-endian）。20、 AHB外設(shè)分配了2M字節(jié)的地址范圍，它位于4G字節(jié)ARM尋址空間的最頂端。每個(gè)AHB外設(shè)都分配了16KB的地址空間。21、 LPC2000系列微控制器的外設(shè)功能（除中斷控制器）都連接到VPB總線(xiàn)。AHB到VPB的橋?qū)PB總線(xiàn)與AHB總線(xiàn)相連。VPB外設(shè)也分配了2M字節(jié)的地址范圍，從3.5GB地址點(diǎn)開(kāi)始。每個(gè)VPB外設(shè)都分配了16KB的地址空間。22、 LPC2000系列微控制器的向量中斷控制器（VIC）可以減少中斷的響應(yīng)時(shí)間，最多可以管理32各中斷請(qǐng)求；外部存儲(chǔ)器控制器（EMC）支持4個(gè)BANK的外部SRAM或Flash,每個(gè)BANK最多16MB；23、 LPC2000系列微控制器片內(nèi)Flash編程方法：通過(guò)內(nèi)置JTAG接口；使用UART0通信，通過(guò)在系統(tǒng)編程（ISP）；通過(guò)在應(yīng)用編程（IAP）；24、 對(duì)于Philips的LPC系列ARM微控制器，存儲(chǔ)器重新映射區(qū)域一共為64字節(jié)，分別為異常向量區(qū)（32字節(jié)）和緊隨其后的32字節(jié)。存儲(chǔ)器重新映射的方法允許在不同模式下處理中斷，重新映射 的存儲(chǔ)器區(qū)域在地址0x00000000?0X0000003F處。25、 CPU正常工作需要有合適的時(shí)鐘信號(hào)，包括ARM7內(nèi)核使用的CCLK時(shí)鐘，和芯片外設(shè)使用的PCLK時(shí)鐘。26、 芯片上電后，品體振蕩器開(kāi)始振蕩。因?yàn)檎袷帍拈_(kāi)始到穩(wěn)定需要一過(guò)程，所以外部復(fù)位信號(hào)至少要保持10ms；在晶體振蕩器保持穩(wěn)定振蕩，或者使用有源鐘振時(shí)，外部復(fù)位信號(hào)可以縮短到不小于300ns；27、 EMC模塊支持4個(gè)獨(dú)立配置的存儲(chǔ)器組，每個(gè)存儲(chǔ)器組的總線(xiàn)寬度可設(shè)置為8、16或者32位，但是同一個(gè)存儲(chǔ)器組的器件必須寬度相同。每個(gè)存儲(chǔ)器組最大支持16MB尋址空間。28、 LPC2000系列作為“微控制器”，其GPIO特性就顯得很重要。它具有如下的特性：可以獨(dú)立控制每個(gè)GPIO口的方向（輸入/輸出模式）；可以獨(dú)立設(shè)置每個(gè)GPIO的輸出狀態(tài)（高/低電平）；所有GPIO口在復(fù)位后默認(rèn)為輸入狀態(tài)。29、 SPI（SerialPeripheralInterface 串行外設(shè)接口）總線(xiàn)系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，一般使用4條線(xiàn)：串行時(shí)鐘線(xiàn)SCK、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線(xiàn)MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線(xiàn)SSEL。30、 FLASH存儲(chǔ)器主要分為兩種，一種為NOR型FLASH，另一種為NAND型FLASH；NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，31、 pC/OS-II是一個(gè)完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。32、 pC/OS-II可以管理64個(gè)任務(wù)，然而，pC/OS-II的作者建議用戶(hù)保留8個(gè)給pC/OS-II。這樣，留給用戶(hù)的應(yīng)用程序最多可有56個(gè)任務(wù)。

33、 根據(jù)pC/OS-II的要求，移植pC/OS-II到一個(gè)新的體系結(jié)構(gòu)上需要提供2個(gè)或3個(gè)文件：它們是：OS_CPU.H（C語(yǔ)言頭文件）；OS_CPU_C.C（C程序源文件）；OS_CPU_A.ASM（匯編程序源文件）二、硬件設(shè)計(jì)1、請(qǐng)用結(jié)構(gòu)框圖的形式描述出LPC2000系列ARM微處理器內(nèi)部的各組成部分及它們之間的相互關(guān)系。2、用圖描述出LPC2000系列微處理器存器存儲(chǔ)器地址空間分布圖。4G 3.5G4G 3.5G2G ?1G 0xFFFFFFFF0xF00000000xE00000000x800000000x400000000x000200000x000000003、圖為L(zhǎng)PC2000系列處理器鎖相環(huán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，若系統(tǒng)要求：FOSC=10MHz、CCLK=60MHz；FCCO范圍：156MHz?320MHz，請(qǐng)確定回路鎖定后，PLL配置寄存器(PLLCFG)的MSEL位和PSEL位。答：回路鎖定后，由反饋控制理論知識(shí)可推導(dǎo)出:FOSC=FCCO/(2PXM)FCLK=FOSCXM計(jì)算M值：M=CCLK/FOSC=6；設(shè)置MSEL位：寫(xiě)入值為(M—1)=5；設(shè)置PSEL位：P=FCCO/(CCLKX2)=(156?320)/120=1.3?2.67所以P取整數(shù)2,PSEL寫(xiě)入值為2。4、嵌入式最小系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成？請(qǐng)畫(huà)出最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。5、LPC2000系列處理器的外部存儲(chǔ)器控制器包含4個(gè)寄存器BCFG0、BCFG1、BCFG2和BCFG3，它們分別對(duì)應(yīng)一個(gè)存儲(chǔ)器組，請(qǐng)寫(xiě)出每個(gè)寄存器組的地址范圍。Bank地址范圍配置寄存器00x80000000?0x80FFFFFFBCFG010x81000000?0x81FFFFFFBCFG120x82000000?0x82FFFFFFBCFG230x83000000?0x83FFFFFFBCFG3

三、軟件設(shè)計(jì)1、在ARM模式下，請(qǐng)編寫(xiě)一個(gè)完整的匯編語(yǔ)言程序，要求：實(shí)現(xiàn)地址0x40003100中的內(nèi)容從0開(kāi)始，進(jìn)行遞增加1操作，當(dāng)其內(nèi)容大于100時(shí)，又重新為0，開(kāi)始下一次循環(huán)。COUNTEQU0x40003100;定義一個(gè)變量，地址為0x40003100AREAExample,CODE,READONLY;聲明代碼段ExampleENTRY;標(biāo)識(shí)程序入口CODE32;聲明32位ARM指令STARTLDRR1,=COUNT;R1<=COUNTMOVR0,#0 ;R0<=0STRR0,[R1] ;[R1]<=R0，即設(shè)置COUNT為0LOOP LDRR1,=COUNTLDRR0,[R1];R0<=[R1]ADDR0,R0,#1;R0<=R0+1CMPR0,#100;R0與10比較，影響條件碼標(biāo)志MOVHSR0,#0;若R0大于等于10，則此指令執(zhí)行，R0<=0STRR0,[R1];[R1]<=R0，即保存COUNTBLOOPEND2、X和n均為無(wú)符號(hào)整數(shù)，計(jì)算X的n次方的值，要求采用ARM匯編語(yǔ)言和子函數(shù)調(diào)用的模塊化結(jié)構(gòu)形式編寫(xiě)一個(gè)完整的匯編程序。功能：計(jì)算X的n次方的值說(shuō)明：X和n均為無(wú)符號(hào)整數(shù)

XEQU9;定義X的值為9nEQU8;定義n的值為8AREAExample4,CODE,READONLY;聲明代碼段Example4ENTRY;標(biāo)識(shí)程序入口CODE32;聲明32位ARM指令STARTLDRSP,=0x40003F00 ;設(shè)置堆棧（滿(mǎn)遞減堆棧，使用STMFD/LMDFD指令）LDRLDRBLHALT BR0,=XR1,=nPOWHALT;調(diào)用子程序POW，返回值為R0;名稱(chēng)：POW;功能：整數(shù)乘方運(yùn)算。;入口參數(shù)：R0 底數(shù); R1 指數(shù);出口參數(shù)：R0 運(yùn)算結(jié)果;說(shuō)明：本子程序不考慮溢出問(wèn)題POWSTMFDSP!,{R1-R12,LR};寄存器入棧保護(hù)MOVSR2,R1 ;將指數(shù)值復(fù)制到R2,并影響條件碼標(biāo)志MOVEQR0,#1;若指數(shù)為0，則設(shè)置R0=1BEQPOW_END;若指數(shù)為0，則返回CMPBEQR2,#1POW_END;若指數(shù)為1，則返回。（此時(shí)R0沒(méi)有被更改）MOVR1,R0;設(shè)置DO_MUL子程序的入口參數(shù)R0和R1SUBR2,R2,#1;計(jì)數(shù)器R2=指數(shù)值減1POW_L1BLDO_MUL;調(diào)用DO_MUL子程序，R0=R1*R0SUBSR2,R2,#1;每循環(huán)一次，計(jì)數(shù)器R2減1BNEPOW_L1;若計(jì)數(shù)器R2不為0，跳轉(zhuǎn)到POW_L1POW_ENDLDMFDSP!,{R1-R12,PC} ;寄存器出棧，返回;名稱(chēng)：DO_MUL；功能：32位乘法運(yùn)算。;入口參數(shù)：R0 乘數(shù); R1被乘數(shù);出口參數(shù)：R0 計(jì)算結(jié)果;說(shuō)明：本子程序不會(huì)破壞R1DO_MULMULR0,R1,R0 ;R0=R1*R0MOVPC,LR ;返回END3、采用如圖所示的硬件電路對(duì)蜂鳴器B進(jìn)行控制，采用軟件延時(shí)方法，控制蜂鳴器發(fā)出周期性的蜂鳴聲。MJD3.3

#includeconfig.h#defineBEEPCON0x00000080voidDelayNS(uint32dly)(uint32i;for(;dly>0;dly--)(for(i=0;i<5000;i++);}}intmain(void)(PINSEL0=0x00000000;IO0DIR=BEEPCON;while(1)(IO0SET=BEEPCON;DelayNS(10);IO0CLR=BEEPCON;DelayNS(10);}//P0.7引腳控制B1,//P0.7引腳控制B1,低電平蜂鳴//設(shè)置管腳連接GPIO//設(shè)置I/O為輸出//BEEPCON=1//BEEPCON=04、電路如下圖所示，用處理器的GPIO直接驅(qū)動(dòng)LED；當(dāng)IO口輸出高電平時(shí)LED熄滅，輸出低電平時(shí)LED點(diǎn)亮。請(qǐng)編寫(xiě)相應(yīng)的程序，控制4個(gè)LED產(chǎn)生流水燈效果，即LED1,LED2,LED3,LED4依次點(diǎn)亮。P0.。P0.1#includeconfig.h#defineLEDCON0x0000000fconstuint32DISP_TAB[8]=(0xfffffff1,0xfffffff2,0xfffffff4,0xfffffff8);voidDelayNS(uint32dly)(uint32i;for(;dly>0;dly--)(for(i=0;i<5000;i++);intmain(void)(uint8i;PINSEL0&=0xffffff00;//配置P0.0,P0.1,P0.2,P0.3為GPIOIO0DIR|=LEDCON;//配置LED控制I/O方向while(1)(i=0;for(i=0;i<4;i++)(IO0CLR=DISP_TAB[i];//輸出LED顯示數(shù)據(jù)DelayNS(10); //延時(shí)IO0SET=0xffffffff;}}return(0);}5、某系統(tǒng)的鍵盤(pán)硬件電路如圖所示，采用的處理器為L(zhǎng)PC2000系列處理器，請(qǐng)編寫(xiě)該系統(tǒng)的鍵盤(pán)服務(wù)程序。KEY3R1P0.19/KEY3KEY4C O OKEY?<' KEY3R1P0.19/KEY3KEY4C O OKEY?<' O OKEY6220RR2220RR3P0.20/KEY4P0.21/KEY5220RR4<■ O。 1=220RP0.22/KEY6V>GNDvoidKeylnit(void){PINSEL1&=~(0xff<<6); //設(shè)置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為GPIO模式FIO0DIR&=~(0x0f<<19); //設(shè)置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為GPIO輸入模式PINMODE1&=~(0xff<<6); //設(shè)置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為片內(nèi)上拉電阻}uint32ReadKeyValue(void){return(~(FIO0PIN>>19)&0x0000000f);}voidCsyKeyServer(uint32KeyValue) //按鍵處理程序?qū)嶓w代碼{uint32InputKey