嵌入式系统精简版

1、1嵌入式系统的定义和特点定义：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统特点：嵌入性，内含计算机，专用性 嵌入式系统的分类：嵌入式微处理器 Embedded Microprocessor unit EMPU微控制器 Microcontroller unitMCU（单片机）DSP处理器 digital signal processorDSP片上系统System on chip SOC2、嵌入式处理器分类：-1嵌入式微处理器：嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机。嵌入式微控制器：嵌入式微控制器又称单片机，它是将整个计算机系统

2、集成到一块芯 片中。嵌入式DSP处理器：DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行 DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。嵌入式片上系统（SOC）：在一个硅片上实现一个更为复杂的系统3、存储器的字与半字一个字：以能被4整除的地址开始连续的4个字节构成一个字-arm指令长度半字：从偶数地址开始连续的2个字节构成一个半字-thnmb指令长度如果一个数据以字方式存储的，则字对齐 如果一个数据以半字方式存储的，则半字对齐4 ARM处理器状态ARM7TDMI处理器内核包含 2套指令系统，分别为 ARM指令集和Thumb指令，并且各 自对应1种处理器的状态：ARM状态：32位，处理

3、器执行字方式的 ARM指令，处理器默认为此状态； Thumb状态：16位，处理器执行半字方式的Thumb指令。无论处理器处于何种状态，ARM指令集与Thumb指令集不能同时混合使用5 ARM处理器模式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。这样的好处是可以更好的支持操作系统并提高工作效率。ARM7TDMI完全支持这七种模式。除用户模式外，其它模式均为特权模式。异常模式：快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式 何时进入异常模式，具体规定如下：处理器复位之后进入管理模式，操作系统内核通常处于管理模式；当处理

4、器访问存储器失败时，进入数据访问中止模式； 当处理器遇到没有定义或不支持的指令时，进入未定义模式； 中断模式与快速中断模式分别对ARM处理器2种不同级别的中断作出响应。式-=-JiSr 户特权模式O v- )t( 系用等异常模式r 3 入3 冷式 有诫 只此7、当前程序状态寄存器ARM内核包含1个CPSR和5个仅供异常处理程序使用的SPSR CPSR反映当前处理器的状态，其包含：4个条件代码标志（负标志N、零标志Z、进位标志C和溢出标志 V ）；2个中断禁止位（IRQ禁止与FIQ禁止）；5个对当前处理器模式进行编码的位（M4:0）；1个用于指示当前执行指令的位 （ARM指令还是Thumb指8

5、ARM体系的异常（异常中断的进入与退出是重中之重）只要正常的程序流被暂时中止，处理器就进入异常模式。如果同时发生两个或更多异常，那么将按照固定的顺序来处理异常。异常优先级1Mrs*3FIQ4IRQ预1耽拍屮止6Jte舍中止6駄舞中阿評議当一个异常导致模式切换时，内核自动的做如下处理：（即异常的进入）将异常处理程序的返回地址（加固定的偏移量）保存到相应异常模式下的LR;将CPSR勺当前值保存到相应异常模式下的SPSR设置CPS为相应的异常模式；设置PC为相应异常处理程序的中断入口向量地址，跳转到相应的异常中断处理程序执行；当异常处理程序结束时，异常处理程序必须：（即异常的退出）返回到发生异常中断

6、的指令的下一条指令处执行，即就是说将LR中的值减去偏移量后移入PC将SPS啲值复制回CPSR清零在入口处置位的中断禁止标志。9、片内存储器片内FLASH程序存储器LPC2000系列中除了 LPC2210/2220/2290夕卜，其它的ARM微处理器内部都带有容量不等的Flash,这为ARM芯片的单片应用带来可能。片内Flash通过128位宽度的总线与的存储器加速功能，因此可以将程序直接放在 片内Flash编程方法1. 使用JTAG仿真/调试器，通过芯片的2. 使用在系统编程技术（即ISP）,通过ARM内核相连，具有很高的速度，加上特有Flash上运行。JTAG接口下载程序；UART 0接口下载

7、程序;3使用在应用编程技术（即IAP），在用户程序运行时对 Flash进行擦除和/或编程操作， 实现数据的存储和固件的现场升级。片内静态RAMLPC2000系列微控制器的片内 RAM为静态RAM （SRAM），它们可用作代码和/或数据的存储。SRAM支持8位、16位和32位的读写访问。10、片外存储器在CPU外部扩展连接的存储器芯片称为片外存储器，这些器件通常都具有数据线、地址线和控制线等。主要器件有ROM、FLASH SRAM等。片外Flash编程方法Flash的擦写操作需要配合一段符合 Flash编程时序的代码，这段代码称为装载程序， 一般由用户编写。下载用户代码时，首先得在CPU内运行装

8、载程序，通过它把从串口（或其它接口）接收的代码写到片外 Flash中。11、存储器重映射及引导块存储器映射：给存储器分配地址的过程为存储器映射存储器重映射：为了增强系统 的灵活性，系统中有部分存储单元可以同时出现在不同的地 址上，这称为存储器重映射存储器重映射包括：引导快和保存异常向量表的少量存储单元注意：存储器重映射并不是对映射单元的内容进行了复制，而只是将多个地址指向了同一个存储单元，这种效果是通过芯片内部的“存储器管理部件”实现的。引导块（Boot Block）是芯片设计厂家在 LPC2000系列ARM内部固化的一段代码, 用户无法修改或删除。这段代码在芯片复位后被首先运行，其功能主要是

9、：判断运行哪个存储器上的程序；检查用户代码是否有效；判断芯片是否被加密；芯片的在应用编程（IAP）以及在系统编程功能（ISP）12、任务的优先级中断关联性：与中断服务程序（ISR）有关联的任务应该安排尽可能高的优先级，以便及时 处理异步事件，提高系统的实时性。如果优先级安排得比较低，CPU有可能被优先级比较高 的任务长期占用，以致于在第二次中断发生时连第一次中断还没有处理，产生信号丢失现象;紧迫性：因为紧迫任务对响应时间有严格要求，在所有紧迫任务中，按响应时间要求排序， 越紧迫的任务安排的优先级越高。紧迫任务通常与ISR关联；关键性：任务越关键安排的优先级越高，以保障其执行机会；频繁性：对于周

10、期性任务，执行越频繁，则周期越短，允许耽误的时间也越短，故应该安排的优先级也越高，以保障及时得到执行；快捷性：在前面各项条件相近时，越快捷（耗时短）的任务安排的优先级越高，以使其它就 绪任务的延时缩短；传递性：信息传递的上游任务的优先级高于下游任务的优先级。如信号采集任务的优先级高于数据处理任务的优先级。13、时间管理卩C/OS-II提供了若干个时间管理服务函数，可以满足任务在运行过程中对时间管理 的需求。在使用时间管理服务函数时，必须十分清楚一个事实：时间管理服务函数是以系统 节拍为处理单位的，实际的时间与希望的时间是有误差的，最坏的情况下误差接近一个系 统节拍。因此时间管理服务函数只能用在

11、对时间精度要求不高的场合，或者时间间隔较长的场合。1. 系统延时函数OSTimeDly()2. 系统延时函数 OSTimeDlyHMSM()3. 强制延时的任务结束延时函数OSTimeDlyResume()4. 获取系统时间函数 OSTimeGet()和设置系统时间函数 OSTimeSet()14、 ARM7TDMI是基于ARM体系结构 V4版本的低端 ARM核。 其弥补了 ARM6很难在低 于5V电压下稳定工作的不足，还增加了后缀所对应的功能：T支持高密度16位的Thumb指令集D支持片上调试M 支持64位乘法 I支持EmbededICE观察硬件S- ARM7TDMI的可综合(synthes

12、izable)版本(软核)，对应用工程师来说其编程模型与 ARM7TDMI 一致；15、GPIO使用注意事项：1引脚设置为输出方式时，输出状态由IOxSET和IOxCLR中最后操作的寄存器决定2.LP2000系列ARM大部分的I/O引脚为推挽方式输出， 但是具有I2C总线功能的I/O引脚为 开漏输出3推挽输出的I/O引脚正常拉出/灌入电流均为4mA，短时间极限值为 40mA 4复位后大部分引脚默认作为GPIO功能，并且均为输入状态5. LPC2210/2220/2212/2214中的p2.30和p2.31比较特殊，无论他们作为什么功能，第二功能的A/D输入始终有效，当他们连接高于3.3V的电平

13、时，将影响其他的A/D转换的结果216、I C操作模式主模式I2C:在该模式中，LPC2000系列ARM作为主机，向从机发送数据(即，主发送模式) 及接收从机的数据(即主接收模式)当进入主模式，I2 CONSET必须按图进行初始化从模式I2C: LPC2000系列ARM配置为I2C从机时，I2C主机可以对它进行读/写操作，此时 从机处于从发送/接收模式。17、3级流水线ARM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，能提供 0.9MIPS/MHZ的指令执行速度。正常操作过程中，在执行一条指令的同时对下一条(第二条)指令进行译码，并将第三条

14、指令从存储器中取出。ARM7TDMI的流水线分3级，分别为:PCS-tF!剧 胳要建伙荷 的捕令-从3詐氨產嶷一秦崩条程序计数器R15(PC总、是指向“正在取指”的指令，而不是指向“正在执行”的指令或“正在译码”的指令。一般来说，人们习惯性约定将“正在执行”的指令作为参考点，则:PC值=当前程序执行位置+8注：ARM状态时，每条指令为 4字节长。例题：执行 ADD PC,PC,#4指令后，PC的值为多少？0x40000x40040x4008 0x4000ADD PC PC. #4PC指向0x4008地址，执行 ADD指令，所以指令执行的结果为 ：PC=PC+4= 0x4008 + 4 = 0x400C。18、时钟部件PLL锁相环)LPC2000系列芯片内部均具有 PLL电路，振荡器产生的时钟 Fosc通过PLL升频，可以获得更 高的系统时钟(Fcclk)。PLL设置举例系统要求 Fosc= 10MHz , Fcclk= 60MHz。根据这些要求：确定 Fcclk= 60MHz;选择 Fosc= 10MHz;计算 M= Fcclk/Fosc= 60MHz/10MHz = 6。M-1 = 5,所以写入 PLLCFG