2022年嵌入式系统知识点

1、学习必备欢迎下载第一章 嵌入式系统概述1 嵌入式系统的定义及特点定义：嵌入式系统源于微型计算机，是嵌入到对象体系中，实现嵌入对象智能化的计算机。可以将嵌入式系统定义成“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。p11 2 常见的嵌入式实时操作系统（1）clinux含义：微控制领域中的linux 系统。（2）windows ce含义：微软公司开发的一个开放的、可升级的32 位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作。（3）vxworks含义：一种嵌入式实时操作系统，是嵌入式开发环境的关键组成部分。思考与练习1、举出 3 个书本中未提到的嵌入式系统的例子。答

2、：机顶盒、红绿灯控制、数字空调。2、什么叫嵌入式系统？答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、 硬件可裁减， 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。3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理分别为哪几类？答：嵌入式处理器为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。嵌入式处理器分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式dsp 处理器、嵌入式片上系统。4: 、什么是嵌入式操作系统？为何要用嵌入式操作系统？操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的分配回收、控制与协调等开发的活动；操作系统提供了用户接口， 使用户获得良好的工作环境；操作系统为用户扩展新的系统功能提

3、供软件平台。是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位 cpu 的多任务潜力。第二章 arm7 体系结构1 risc 结构特性： arm 内核采用精简指令集计算机体系结构，是一款小门数的计算机2 arm公司开发了一系列arm处理器，应用较多的是arm7系列， arm9系列， arm10 系列，arm11 系列，还有针对低端8 位 mcu 市场推出的cortex 系列，其具有32 位 cpu的性能， 8位 mcu 的价格。3 arm7tdmi中t：高密度16 位 thum

4、b指令集扩展 d：支持片上调试m ：64 位乘法指令 i:embedded ice硬件仿真功能模块精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载4 arm 处理器使用了冯诺依曼结构，指令和数据共用一条32 位总线。因此只有装载，存储和交换指令可以对存储器中的数据进行访问。5 arm处理器直接支持8 位字节、 16 位半或者32 位字的数据类型。了解：方式半字对齐字对齐地址省略号0 x4002 0 x4004 0 x4006 0 x4008 省略号省略号0 x4004 0 x400

5、8 0 x400c 0 x4010 省略号特征bit0=0 其他位为任意值bit1=0,bit0=0 其他位为任意值表 2.1 arm 指令的长度是一个字，thumb指令的长度是半字。6 3 级流水线的3 个阶段：（1）取指从存储器装载一条指令（2）译码识别将要被执行的指令（前一条指令）（3）执行处理指令并将结果写回寄存器（再之前一条指令）7 arm处理器的2 种操作状态分别为：（1）arm状态： 32位处理器执行字方式的arm指令，处理器在系统上电时默认为arm状态。（2）thumb状态： 16 位处理器执行半字方式的thumb指令8 arm处理器内部共有37 个用户可访问的32 位寄存器，

6、期中有6 个 32 位宽的状态集训期目前只使用了其中12 位。9 p26 表 2.2 arm 处理器模式 p27 arm 内部寄存器10 p28 表 2.3 了解各模式下的寄存器11 需要记得：堆栈指针r13（sp）链接寄存器r14（lr）程序计数器r15 （ pc ）指到哪儿，执行到哪儿12 cpsr与 spsr状态寄存器相互之间的关系：（a）当一个特定的异常中断发生时，讲cpsr的当前值保存到相应异常模式下的spsr ，然后设置 cpsr 为相应的异常模式（b）从异常中断程序退出返回时，可通过保存在spsr中的值来恢复cpsr 13 中断禁止标志位：i 和 f 都是中断禁止为标志，用来使能

7、或者禁止arm的 2 种外部中断源，具体设置如下：（1）当 i 置位（置1）时， irq中断被禁止，否则（i 置 0）irq 中断使能（2）当 f置位（置1）时， fiq 中断被禁止，否则（i 置 0）fiq 中断使能14 控制位 t 反映了正在操作的状态：（1）当控制位t 置位（置1）时，处理器正在thumb状态下运行。（2）当控制位t 清零（置0）时，处理器正在arm 状态下运行。15 模式控制位：m4 ，m3 ， m2.m1和 m0(即 m4:0) 16 记 0 x0000 0000 是复位异常向量地址17 异常优先级：复位最高，fiq 高于 irq，软件中断swi最低精品学习资料 可选

8、择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载18 存储器格式： 大端格式和小端格式，小端格式中， 最低地址的字节被看做是最低字节位，最高地址的字节被看做是最高位字节。大端格式中，最高位字节保存在最低地址，最低位字节保存在最高地址。思考与练习1（1）t d m i的含义略（2）arm7tdmi 采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？ 3 级采用冯诺依曼结构（指令和数据共用一条32 位总线）(3)arm处理器模式和arm 处理器状态有何区别？答： arm 处理器模式指的是处理器在执行程序是在不同时

9、刻所在的不同状态，arm 处理器状态是指处理器当前所执行的指令集(4)分别列举arm 的处理器模式和状态？答： arm 的处理器模式：用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式；arm 的处理器状态 :arm 状态、 thumb 状态。(5)pc 和 lr 分别使用哪个寄存器？答： pc:： r15作用：程序计数器lr:：r14 。作用：链接寄存器(6)r13 寄存器的通用功能是什么？答：堆栈指针sp。(7)cpsr 寄存器中哪些位用来定义处理器状态？答：在 cpsr 中， t 位反应正在操作的状态，当t 位置位时，处理器正在thumb 状态运行，当 t 为清零时，

10、处理器正在arm 状态下运行(8)描述一下如何禁止irq 和 fiq 的中断。答：当控制位i 置位时， irq 中断被禁止，否则允许irq 中断使能；当控制位f 置位时，fiq 中断被禁止，否则允许fiq 中断使能。2. 存储器格式定义 r0=0 x12345678, 假设使用存储指令将r0 的值放在0 x4000 单元中。 如果存储器格式为大端格式，请写出在执加载在指令将存储器0 x4000 单元的内容的取出存放到r2 寄存器操作后所得 r2 的值。如果存储器格式改为小端格式，所得的 r2 的值又为多少？低地址0 x4000单元的字节内容分别是多少？答：无论是大端格式还是小端格式，r2的值与

11、 r1一致 r2=0 x12345678; 地址 0 x4000 单元的字节：大端：0 x12 、小端： 0 x78 。第三章 arm7tdmi(-s)指令系统1 寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地址的方式，arm 处理器具有 8种基本寻址方式：（a）寄存器寻址（b）立即寻址(c)寄存器移位寻址（d）寄存器间接寻址（e）基址寻址：例如ldr r2，r3 ，#0 x0c（f）多寄存器寻址（g）堆栈寻址（h）相对寻址2 arm7tdmi(-s) 的指令集， 包括 arm 指令集和thumb指令集p58-p59+p60表3.1+p61表3.2自己看另：表 3.2 ldr ：加

12、载字数据即把源地址存储器放入目标寄存器精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载 str：存储字数据即把目标地址寄存器放入源寄存器3 乘法指令， arm 分支指令， arm 杂项指令， arm 伪指令做了解p72-p80思考与练习1.(1)arm7tdmi(-s)有几种寻址方式？“ldr r1,r0,#0 x08” 属于哪种寻址方式？答：有 8 种寻址方式：1.寄存器寻址2.立即寻址3.寄存器移位寻址4.寄存器间接寻址5.基址寻址6.多寄存器寻址7.堆栈寻址8.相对寻址；“l

13、dr r1,r0,#0 x08”属于基址寻址。(2)arm指令的条件码有多少个？默认条件码是什么？答： 16 个； al。(5)请指出 mov 指令与 ldr 加载指令的区别及用途？答： mov 将立即数或寄存器传送到目标寄存器（rd），可用于移位运算等操作，即将一个数据从一个寄存器传送到另一个寄存器中，或讲一个常数传送到一个寄存器中。ldr 用于读取指定地址上的存储器单元内容（内存数据）放入寄存器中(7)调用子程序是用b 指令还是用bl 指令？请写出返回子程序的指令。答：用 bl； movpc,r14 。(9)arm状态与 thumb状态的切换指令是什么？请举例说明。答： bx（arm 与

14、thumb 状态的切换指令）第四章 lpc2000 系列 arm 硬件结构1lpc2114/2124/2210/2220/2212/2214 有较小的64 和 144 脚封装，多个32 位定时器， 4 路10 位 adc 或 8 路 10 位 adc 及 9 个中断。2、片内存储器lpc2114/2212 集成了一个128kb 的 flash 存储器系统片外存储器在 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。3、p104 图 4.4 lpc2000 系列 arm 的内部存储器大小4p115 图为 lpc2000 内部的时钟发生系统5使用外部时钟

15、源时，称之为“从属模式”；使用外部晶体时，称之为“振荡模式”6复位是指将计算机系统中的硬件逻辑归位到一个初始的状态。7lpc2000 系列 arm 有 2 个复位源，外部复位和看门狗复位。8lpc2114/2124/2210/2220/2212/2214 支持两种节电模式：空闲模式和掉电模式。1)在空闲模式下，处理器停止执行指令。2)在掉电模式下，振荡器关闭。9p172 图 4.60 通过引脚连接模块控制引脚功能10 lpc2000 系列 arm 具有 3 个 pinsel 寄存器，它们是32 位宽度的，其中pinsel0 和pinsel1 控制端口0，pinsel2 根据芯片的不同控制的端口

16、数量也不同。11p173 表 4.52：引脚选择寄存器0（pinsel0 ）12 lpc2000 系列 arm 的 gpio 具有如下特性：1)可以独立控制每个gpio 口的方向（输入/输出模式）2)可以独立设置每个gpio 的输出状态（高/低电平）3)所有 gpio 口在复位后默认为输入状态精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载lpc2114 和 lpc2124 具有两个端口p0 和 p1，它们最多具有46 个 i/o 口可供使用。13 p184程序清单4.10 设置

17、p0.0 为输出模式程序清单4.11控制蜂鸣器报警14 lpc2000 系列 arm 中的 vic 模块具有如下特性：1)arm primecell向量中断控制器2)最多 32 个中断请求输入3)16 个向量 irq 中断4)16 个优先级，可动态分配优先级5)可产生软件中断15 arm 内核含有7 种模式，所有模式全部共享一个程序状态寄存器-cpsr cpsr 寄存器中“ i”标志位和“ f”标志位分别用来控制irq 模式和 fiq 模式的使能 : 1)当 i=1 时，禁止irq 中断，反之irq 中断使能；2)当 f=1 时，禁止 fiq 中断，反之fiq 中断使能；16快速中断请求：具有

18、最高优先级，中断响应最快，常用于处理非常重要、非常紧急的事件向量 irq：具有中等优先级和16 个通道，最多可分配16 个向量 irq 中断。向量irq 中断对外部事件响应比较及时，常用于处理重要事件非向量irq：优先级最低，中断延时时间比较长，常用于处理一般事件中断。非向量irq中断也属于irq 中断。17 p213图 4.88 边沿触发中断示意图lpc2000 系列 arm 含有 4 个外部中断输入，外部中断可以分为4 个中断源。18 lpc 定时器 0 和定时器 1 特性：1)两个 32 位定时器 /计数器各含有一个可编程32 位预分频器2)具有多大 4 路捕获通道。 当输入信号跳变时可

19、取得定时器的瞬时值，也可选择捕获事件产生中断3)4 个 32 位匹配寄存器，匹配时的动作有3 种：匹配时定时器继续工作，可选择产生中断；匹配时停止定时器，可选择产生中断；4)4 个对应于匹配寄存器的外部输出，匹配时的输出有4 种：匹配时设置为低电平；匹配时设置为高电平；匹配时翻转，匹配时无动作。19 i2c 接口特性：1)标准的 i2c 总线接口；2)可配置为主机、从机或主/从机3)可编程时钟可实现通用速率控制4)主、从机之间双向数据传输5)多主机总线（无中央主机）6)同时发送的主机之间进行仲裁，避免了总线数据的冲突7)lpc2000 系列 arm 在告诉模式下，数据传输的速率为0400kbi

20、t/s 20 uart0 只提供 txd 和 rxd 信号引脚，而uart0 增加了一个调制解调器（modem）接口21 p315程序清单4.52 看门狗喂狗时序22 pwm 的特性1)带可编程 32 位预分频器的32 位定时器 /计数器2)7 个匹配寄存器，可实现6 个单边沿控制pwm 输出和 3 个双边沿控制pwm 输出这两精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载种类型的混合输出发生匹配事件时，可选择的操作： 匹配时复位定时器，可选择产生中断；匹配时停止定时器，可选择产

21、生中断；匹配时定时器继续运行，可选择传声中断。3)如果不使能pwm 模式， pwm 定时器可作为一个标准定时器使用。23实时时钟特性1)带日历和时钟功能2)超低功耗设计，支持电池供电系统3)提供秒、分、小时、日、月、年和星期4)课后习题：（1）lpc2114可使用的外部晶振频率范围是多少（使用/不使用 pll 功能时）？晶振频率范围：130 mhz ，若使用pll 或 isp 功能为： 10 25mhz 。（2）描述一下lpc2210的 po.14 、p1.20 、p1.26 、boot1和 boot0 引脚在芯片复位时分别有什么作用？并简单说明lpc2000系列 arm7 微控制器的复位处理

22、流程。p0.14 的低电平强制片内引导装载程序复位后控制器件的操作，即进入isp 状态。p1.20 的低电平使p1.25 p1.16 复位后用作跟踪端口。p1.26 的低电平使p1.31 p1.26 复位后用作一个调试端口。当 reset 为低时， boot0 与 boot1 一同控制引导和初始操作。引脚的内部上拉电阻确保了引脚未连接时呈现高电平。外部复位输入：当该引脚为低电平时，器件复位，i/o 口和外围功能进入默认状态，处理器从地址 0 开始执行程序。复位信号是具有迟滞作用的ttl 电平。lpc2000 系统芯片有2 个复位源： 1 外部复位2 看门狗复位复位流程： * （3）lpc200

23、0系列 arm7 微控制器对向量表有何要求（向量表中的保留字）？向量表所有数据32 位累加和为零 (0 x00000000 0 x0000001c 的 8 个字的机器码累加)，才能脱机运行用户程序（4）如何启动lpc2000系列 arm7 微控制器的isp 功能？相关电路应该如何设计？有 2 种情况可以使用芯片进入isp 状态：1.将芯片的p0.14 引脚拉低后，复位芯片进入isp 状态2.在芯片内部无有效用户代码时，bootblock自动进入isp 状态（5）lpc2000系列 arm7 微控制器片内flash 是多位宽度的接口？它是通过哪个功能模块来提高flash 的访问速度？128 位,

24、 通过存储器加速模块（mam ）来提高flash 的访问速度（6）若 lpc2210的 bank0存储块使用32 位总线，访问bank0时，地址线a1、a0 是否有效？ emc 模块中的blsobls4具有什么功能？无效 ,( 如果存储器组配置成16 位宽 ,则不需要a0 ；8 位宽的存储器组需要使用a0 。)；字节定位选择信号。（7）lpc2000系列 arm7 微控制器具有引脚功能复用特性，那么如何设置某个引脚为指定功能？通过引脚功能选择寄存器的设定来设置某个引脚为指定功能（8）fiq、irq 有什么不同？向量irq 和非向量irq 有什么不同？fiq 中断：具有最高优先级向量 irq 中断：具有中等优先级和16 个通道非向量 irq 中断：具有最低优先级。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载（9）在使能、禁止fiq 和 irq 时，为什么操作spsr 寄存器而不操作cpsr 寄存器？在用