计算机三级嵌入式知识点汇总

1、 10一、嵌入式系统开发的根底学问嵌入式系统的特点、分类、进展与应用，生疏嵌入式系统的规律组成。1特点：专用性隐蔽性嵌入式系统是被包装在内部资源受限要求小型化、轻型化、低功耗及低本钱，因此软硬件资源受到限制 高牢靠性任何误动作都可能会产生致命的后果软件固化软件都固化在只读存储器ROM 中，用户不能任凭更改其程序功能实时性规律组成硬件：1)处理器运算器、把握器、存储器目前全部的处理器都是微处理器 中心处理器CPU和帮助处理器数DSP、图像处理器、通信处理器存储器随机存储器 RAM 和只读存储器 ROMRAM 分为动态 DRAM 和静态 SRAM 两种。DRAM 电路简洁、集成M功耗较大、本钱高，

2、但工作速度很快，适合用作指令和数据的高速缓冲 存储器RAM 当关机或断电时，其中的信息都会消逝，属于易失性存储器ROM 属于不易失性存储器。分为电可擦可编程只读存储器存放固件和闪速存储器Flash ROM 简称内存。内存的工作原理：在低压下，存储的信息可读但不行写，这类似于ROM；在较高的电压下，所存储的信息可以更改和删除，这有类似于RAM。I/OI/O数据总线软件分类按嵌入式系统的软硬件技术简单程度进展分类：低端系统承受4 位或8 位单片机在工控领域和白色家电领域占主导地位，如计算器、遥控器、充电器、空调、 机、BP机等。中端系统承受 8 位/16 位/32 位单片机，主要用于一般手机、摄像

3、机、录像机、电子玩耍机等。高端系统承受 32 位/64 位单片机，主要用于智能手机、调制解调器、掌上计算机、路由器、数码相机等。进展20 世纪 60 年月初，第一个工人的现代嵌入式系统阿波罗导航计算机20 世纪 60 年月中期，嵌入式计算机批量生产20 世纪 70 年月，微处理器消灭20 世纪 80元件能被数字电路替代20 世纪 90 年月中期 SOC 消灭，集成电路进入超深亚微米乃至纳米加工时代嵌入式系统的组成与微电子技术集成电路、EDA、SoC、IP 核等技术的作用和进展IC而成的。硅衬底是将单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆1mm6、8、12硅抛光片，用于集成电路的制造

4、。把这些工序反复穿插使用，最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电 路。集成电路的特点：体积小、重量轻、牢靠性高。其工作速度主要取决于规律门电路的晶体管的尺寸。尺寸越小，工作频率就越高，门电路的开关速度就越快。EDA电子信号自动化SoC 芯片片上系统SoC 芯片可以是一个CPU，单核SoC，也可以由多个CPU/DSP，即多核SoC。开发流程：总体设计 可以承受系统设计语言System CIEEE 1666C+的扩大System VetilogSoC求说明书确定SoC规律设计 将总体设计的结果用RTL存放器传输级描述语言语言进展描述源文件后，在使用规律综合将源文件进展综合生成，生成最简的布

5、尔表达式核心好的连接关系以类型为EDFEDA综合和仿真芯片制造 借助EDA中的布局布线工具IP核IC 设计文件：规律门级，包括各种根本的门电路；存放器传输级，如存放器、译码器、数据转换器；行为级，如CPU、DSP、存储器、总线与接口电路等。核库中的设计文件均属于学问产权IP 保护的范畴，所以称为“学问产权核”或“IPIP 核是开发SoCICIP核、硬核。IPSoC计，尽早投放市场的有效途径。CPUARM、MIPS、PowerPC、Coldfile、x86、8051ARM32RISC90%以上。嵌入式系统与数字媒体文本、图像和音频/视频等数字媒体的表示与处理文本含义：在计算机中的文字信息，最常用

6、的一种数字媒体。字符集及其编码西方字符的编码ASCII1287汉字的编码GB2312 GB180302 个字节表示。GB2312 6763 GB18030 字符集与UCS/Unicode 字符集根本兼容，承受不等长的编码方法，单字节编码表示 ASCII 字符，与ASCII 码兼容；双字节表示汉字，与GB2312 保持向下兼容即GB2312 中有的GB18030 字符集都有UCS/Unicode 编码文本类型简洁文本只能挨次阅读。丰富格式文本有插图、对文字颜色等定义，调整页面，文本布局，插入声音视频等。超文本通过超链接实现跳转、导航、回溯等操作图像图像猎取过程的核心是模拟信号的数字化，处理步骤为

7、：扫描 将画面网格化，每个网格为一个取样点分色 将每个取样点的颜色分解成三原色取样 测量每个取样点的每个重量基色亮度值量化 把模拟量使用数字量来表示，A/D数字图像的主要参数：图像大小(水平区分率*竖直区分率)、位平面数目、像素深度、颜色模型一幅图像的数据量计算公式：图像数据量=图像大小*像素深度/8音频/视频音频/视频信息的数字化，处理步骤为：取样量化编码数字音频的主要参数：取样频率、量化位数、声道数目、使用的压缩编码方法、比特率每秒钟的数据量比特率= 取样频率 * 量化为数 *b/s/ 压缩倍数压缩比嵌入式系统与网络通信技术数字通信与计算机网络，TCP/IP 协议，互联网接入技术等数字通信

8、计算机网络音频/ TCP/IP 协议互联网接入技术二、嵌入式处理器嵌入式处理器的构造、特点与分类不同类型的典型嵌入式处理器及其特点，嵌入式处理器分类等不同内核嵌入式微把握器性能比较性能内核5181632ARM处理速度差差一般好Cortex-M好低能耗好好好差好代码密度差差一般差好内存64KB差差差好好向量中断好好好一般好低中段延时好好好差好低本钱好好好差好多供资源好差差差好编译器选择好一般一般一般好软件可移植性好一般一般一般好冯诺依曼构造和哈佛构造的区分两者连接CPU 程序存储器和数据存储器的方式不同程序存储器CPU程序存储器CPU数据存储器程序总线数据总线分类按指令集分为：简单指令集构造CI

9、SC 和精简指令集构造RISC按存储机制分为：冯诺依曼构造和哈佛构造按字长分为：8163264按不同内核系列可以分为：51、AVR、PIC、MSP430、PowerPC、Coldfile、ARM不同典型内核简介内核系列51推出公司Intel内核构造CISC哈佛构造简洁描述8其价格低，应用资料齐全，开发工具廉价，开发周期短，本钱低， 1T51很多器件厂家增加了自己的特色组件，51AVRAVRAtmelRISC哈佛构造RISC哈佛构造81632次的要求。主要特点是高性能、高速度、低功耗。PICMicrochip81632次的要求。主要用于工业把握，主要优势是针对性强，特别是抗干扰力量强。MSP43

10、0TIMIPSRISC冯-构造RISC哈佛构造RISC哈佛构造RISC哈佛构造RISC哈佛构造RISC多数为哈佛构造16中，突出特点就是以超低功耗著称全球。MIPS大数据吞吐量应用场合PowerPCApple，IBM,MotorolaMotorola3264较低的能耗以及较低的散热量。MC68K明显，主要用于与高端嵌入式应用领域。ColdfileFrescale应用领域、消费电子领域、医疗电子领域、测试与测量领域等。ARMARM32 位字长的高性能处理器内核，目前嵌入式处理器的领跑者ARM 处理器内核的体系构造工作状态，工作模式，存放器组织，特别，数据类型与存储格式等工作状态ARM 状态，二是

11、Thumb 指令状态及Thumb-2ARM 处理器复位后开头执行代码时总是只处于ARM 状态，假设需要，可通过下面的方法切换到ThumbThumb-2ARM 状态切换到ThumbBX1即可。假设R00=1，则执行BX R0 指令将进入ThumbThumb 态切换到ARM 状态：通过BX0可。假设R00=0，则执行BX R0ARM工作模式7 种工作模式功能说明可访问的存放器CPSRM4:M0用户模User程序正常执行工作模式PC,R14-R0,CPSR10000快速中断模FIQ处理高速中断，用于高速数据传输或通道处理PC,R14_fiq-R8_fiq,R7-R0,CPSR,SPSR_fiq100

12、01外部中断模IRQ用于一般中断处理PC,R14_irq-R13_irq,R12-R0,CPSR,SPSR_irq10010治理模式操作系统的保护模式，处理软中PC,R14_svc-R13_svc,10011SVCSVC中止模式ABT未定义指令UND系统模SYS处理存储器故障，实现虚拟存储器和存储器保护处理为定义的指令陷阱，用于支持硬件协处理器仿真运行特权及的操作系统任务R12-R0,CPSR,SPSR_svcPC,R14_abt-R13_abt, R12-R0,CPSR,SPSR_abtPC,R14_und-R13_und, R12-R0,CPSR,SPSR_undPC, R14-R0,CP

13、SR101111101111111存放器组织ARM3731含PC6无论何种模式，R15PCCPSRR7-R032程序状态存放器的格式：N ZC VQ状态保存IFN ZC VQ状态保存IFTM4M3M2M1M0条件码标志含义如下：NN=1N=0Z00，则Z=1，否则Z=0；C/借位时C=1，否则C=0.VV=1，否则V=0.Q 为增加的DSPQ=1，否则Q=0.把握位含义如下：II=1IRQI=0，允许中断。F 为制止快速中断FIQF=1 制止FIQF=0TARM 和ThumbT=1 时执行Thumb 指令，否则执行ARMM4-M0存储格式大端模式：32 位数据字的高字节存储在低地址，而数据字的

14、低字节则存放在高地址中。小端模式：32 位数据字的高字节存储在高地址，而数据字的低字节则存放在低地址中。系统复位时，自动默认为小端模式。32 0 x123456780 x30001000，则大端模式0 x30001000 0 x12,0 x30001001 0 x34，0 x30001002 0 x56，0 x30001003 0 x780 x30001000 0 x78,0 x30001001 单元0 x56，0 x30001002 0 x34，0 x30001003 0 x12。数据类型81632ARM MMU MPUMMUmemory management unit功能：虚拟地址到物理地

15、址映射存储器访问权限受限虚拟存储空间的缓冲特性设置MPUmemory protect unit特别7 种特别类型优先级工作模式特别向量地址复位RESET1治理模式0 x00000000未定义的指令UND6未定义指令中止模式0 x00000004软件中断SWI6治理模式0 x00000008指令预取中止PABT5中止模式0 x0000000C数据访问中止DABT2中止模式0 x00000008外部中断恳求IRQ4外部中断模式0 x00000010快速中断恳求FIQ3快速中断模式0 x0000001C典型ARM 处理器内核ARM9，Cortex-A，Cortex-M，Cortex-R 等的技术特点

16、与应用领域Cortex-A MMUCache 、最高性能、合理功耗。Cortex-R 系列是面对实时把握的处理器：具有 MPU、Cache、实时响应、合理性能、较低功耗。系列ARM7经典ARM9ARM9E相应内核主要性能特点冯系列ARM7经典ARM9ARM9E相应内核主要性能特点冯-诺依曼构造，3 级流水线，无MMUARM920T/ARM922TARM926EJ-S/ARM946E-S/ARM966E-S/ ARM968E-S/ARM996HS哈佛构造，5 32 AMBA 接口哈佛构造，5 DSP softIPARM10哈佛构造，6 及流水线，分支推测，支持DSP 指ARM1020E/ARM1

17、022E/ARM1026EJ-S64 64位数据通路。ARM11ARM11MPCore/ARM1136J(F)-S哈佛构造，8 DSP 指令、SIMD/Thumb-2核心技术ARM1156T2(F)-S/ARM1176JZ(F)-S哈佛构造，9 DSP 指令、SIMD/Thumb-2核心技术冯-诺依曼构造，3 级流水线，支持Thumb 指令集嵌入Cortex-MCortex-M0, Cortex-M0+并包含 Thumb-2M0+内部有MPU，而M0 没有。工程含义工程含义备注指令的操作码MOV、ADD、Bcond条件域，满足条件才执行指令EQ、NES指令执行时是否需要更 CPSR可省略Rd目

18、的存放器Rd 可为任意通用存放器Rn第一个源操作数Rd 可为任意通用存放器，可以与Rd 一样Op2其次个源操作数可为#imm8m、存放器RmCortex-M1冯-诺依曼构造，3 FPGA 设计，Thumb 指令集并包含Thumb-2Cortex-M3哈佛构造， 3 级流水线，Thumb-2、嵌套向量中断，分支指令推测，内置MPU哈佛构造， 3 级流水线，Thumb-2、嵌套向量中Cortex-M4断，分支指令推测，内置MPU，高效信号处理，SIMD 指令，饱和运算，FPUCortex-R哈佛构造，8 级流水线，实时应用，支持ARM、Cortex-R4/R4F/ Cortex-R5/Cortex

19、-R7ThumbThumb-2指令集，F标示内置FPU，DSP扩展，分支推测，超标量执行，内置MPU应用Cortex-ACortex-A5/ Cortex-A5MPcoreCortex-A7/ Cortex-A7MPcore Cortex-A8/ Cortex-A8MPcore哈佛构造，MPcore 为多核，超标量构造，13 级流Cortex-A9/ Cortex-A9MPcore水线，动态分支指令推测，有分支目标缓冲器和 Thumb/EE 指令集,SIMD/Jazelle RCT 技术。Cortex-A15/ Cortex-A15MPcore哈佛构造，可乱序执行指令流水线ARM 处理器指令系

20、统及汇编语言程序设计指令格式，寻址方式，指令集，伪指令，语句格式与程序构造，ARMC 的混合编程等指令格式指令一般格式S,其中不行省指令格式说明：关于#imm8m的说明：#表示马上数，其后可以是十进制或十六进制数ARM#imm8m832Thumb#imm8m832条件码助记符标志条件码助记符标志含义0000EQZ 置位相等0001NEZ 清零不相等0010CSC 置位无符号数大于或等于0011CCC 清零无符号数小于0100MIN 置位负数0101PLN 清零正数或零0110VSV 置位溢出0111VCV 清零未溢出1000HIC Z 清零无符号数大于1001LSC Z 置位带符号数小于或等于

21、1010GEN V带符号数大于或等于1011LTN V带符号数小于1100GTZ N 等于V带符号数大于1101LEZ N 不等于V带符号数小于或等于1110AL无视无条件执行寻址方式1马上寻址马上数寻址 例如：MOV R0，#0 x1212121212ADC R0，R0，#1002存放器寻址(执行效率较高);R0R0+100+C例如：ADD R0，R1，R2;R0R1+R23存放器间接寻址存放器间接转址就是以存放器中的值作为操作数地址中。用间接寻址的存放器必需用 括起来。例如:LDR R5，R4;R5R4,间接寻址的存放器是R4STR R1，R2基址加变址寻址常见的几种形式：LDR R0，R

22、1，#4STR R1，R2，#8;R2R1, 间接寻址的存放器是 R2LDR R0，R1，#4!(！表示指令在完成数据传输后更基址存储器)LDR R0，R1，#4LDR R0, R1, R2STR R0, R1, R2相对寻址相对寻址以程序计数器PC 的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移量，将两者相加后得到操作数的有效地址。以下程序中跳转指令BL 利用相对寻址方式：BL Subroutine_ASubroutine_ASubroutine_A：MOV PC ,LR;从子程序返回6堆栈寻址7块拷贝寻址三、嵌入式系统硬件组成嵌入式硬件组成与嵌入式处理芯片组成，特点，类型，ARM AMBA 总

23、线，嵌入式处理芯片的选型ARM 内核的典型嵌入式应用系统硬件组成晶振JTAG 测试接口、前向通道输入接口、后向通道输出接口、人机交互通道键盘，触摸屏以及LEDLCD以及相互互联通信通道CAN接口、USB等组成。电源电路为整个嵌入式系统供给能量，是整个系统工作的根底，具有极其重要的位置。一般来说 ，假设电源电路处理得好，整个系统的故障往往能显著削减。选择设计电源电路是主要考虑以下因素：输出电压电流、输入电压电流沟通还是直流、安全因素、体积限制、功耗限制、本钱限制。常用的电源模块是沟通变直流AC-DC模块、直流变直流模块DC-DC、低压稳压器LDO。稳压器包括一般稳压器和低压差稳压器LDO。78X

24、X 系列属于一般稳压器， LM2576/2596为开关稳压芯片，CAT6219/AS2815/1117/2908等属于低压稳压器稳压器的最大特点就是低噪声、低本钱、纹波小、精度高、电路简洁。ARM 内核的典型嵌入式芯片的硬件组成存储器及把握器Flash ROMKBMB通常使用SRAM，一般几KBKB。中断把握器VICNVIC。Cortex-M 支持嵌套的向量中断。DMA直接存储器访问把握器使用DMA内存。电源治理与时钟把握器GPIOGeneral Purpose Input Output/输出端口作为输入时具有缓冲功能，而作为输出是具有锁存功能，GPIO 也可以作为双向 I/O使用。在ARMG

25、PIO6定时计数组件主要包括看门狗定时器WDT 监视着程序的运行状态Timer用于一般的定时RTC可直接供给年月日时分秒，使应用系统具有独立的日期和时间PWM 模拟通道组件互联通信组件ARM AMBA 总线ARM 嵌入式处理芯片NXP 的典型ARM 芯片TI 的典型ARM 芯片3Samsung 的典型ARM 芯片4Atmel 的典型ARM 芯片5ST 的典型ARM 芯片6Freescale 的典型ARM 芯片7Nuvoton 的典型ARM 芯片8Intel的典型ARM 芯片9其他ARM 芯片厂家嵌入式处理芯片的选型性价比原则 性能高，价格低参数选择原则ARM 内核指令流水线、支持Thumb/T

26、humb-2功耗要求以及低本钱要求系统时钟频率ARM 芯片的速度主要取决于ARM内核芯片内部存储器的容量片内外围电路GPIOLCD器、ADC、通信接口嵌入式系统的存储器层次构造，分类，性能指标；片内存储器，片外存储器，外部存储设备等I/O 接口、I/O 设备以及外部通信接口GPIO、I2C、SPI、UART、USB、HDMI 等；键盘、LED、LCD、触摸屏、传感器等；RS-232/RS-485、CAN、以太网和常用无线通信接口GPIO(通用输入输出接口)在嵌入式处理器内部，输入具备缓冲功能，输出具有锁存功能。GPIO 一般有三态：0态、1态、高阻状态。集成电路互连总线接口IIC集成电路互连总线用于连接嵌入式处理器及外围器件，承受串行半双工传输的总线标准。IIC 100kb/s,400kb/s,高速模式可达 3.4Mb/s等优点。IIC 总线的操作时序IIC 总