嵌入式复习知识点

J、基本概念1、 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、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。2、 嵌入式处理器可以分为以下几大类：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（SOC）。3、 对基于芯片的开发来说，应用程序一般是一个无限的循环，可称为前后台系统或超循环系统。循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为，后台也可以叫做任务级。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为，前台也叫中断级。4、 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行于RTOS之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源（包括存储器、外设等）管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。5、 常见的嵌入式操作系统有：嵌入式Linux；WindowsCE；VxWorks；OSE；Nucleus；eCos；mC/OS-II；uITRON。6、 可以把嵌入式系统的开发看作对一个项目的实施。项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段。7、 ARM7TDMI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，ARM7TDMI的流水线分3级，分别为：取指；译码；执行。8、 ARM7TDMI处理器内核使用V4T版本的ARM结构，该结构包含32位ARM指令集和16位Thumb指令集。9、 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。10、 在ARM7TDMI处理器内部有37个用户可见的寄存器。在不同的工作模式和处理器状态下，程序员可以访问的寄存器也不尽相同。11、 寄存器CPSR为程序状态寄存器，在异常模式中，另外一个寄存器“程序状态保存寄存器（SPSR）”可以被访问。每种异常都有自己的SPSR，在进入异常时它保存CPSR的当前值，异常退出时可通过它恢复CPSR。12、在异常发生后，ARM7TDMI内核会作以下工作：①在适当的LR中保存下一条指令的地址；②将CPSR复制到适当的SPSR中；③将CPSR模式位强制设置为与异常类型相对应的值；④强制PC从相关的异常向量处取指。12、13、 当异常结束时，异常处理程序必须：①将LR中的值减去偏移量后存入PC，偏移量根据异常的类型而有所不同；②将SPSR的值复制回CPSR；③清零在入口置位的中断禁止标志；④恢复CPSR的动作会将T、F和I位自动恢复为异常发生前的值。14、 当nRESET信号被拉低时，ARM7TDMI处理器复位；当nRESET信号再次变为高电平时，ARM处理器执行下列操作：①强制M[4:0]变为b10011（管理模式）；②置位CPSR中的I和F位；③清零CPSR中的T位；④强制PC从地址0x00开始对下一条指令进行取指；⑤返回到ARM状态并恢复执行。15、 基于ARM内核的芯片具有许多的外设，这些外设访问的标准方法是使用存储器映射的I/O,为外设的每个寄存器都分配一个地址。通常，从这些地址装载数据用于读入，向这些地址保存数据用于输出。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，但是代码密度低;而Thumb指令集具有较高的代码密度，却仍然保持ARM的大多数性能上的优势，它是ARM指令集的子集。17、 ARM处理器具有9种基本寻址方式。寄存器寻址；立即寻址；寄存器移位寻址；寄存器间接寻址；基址寻址；多寄存器寻址；堆栈寻址；块拷贝寻址；相对寻址。18、 LPC2000系列微控制器包含四大部分：ARM7TDMI-SCPU；ARM7局部总线及相关部件；AHB高性能总线及相关部件；VLSI外设总线及相关部件19、 LPC2000系列微控制器将ARM7TDMI-S配置为小端模式（Little-endian）。20、 AHB外设分配了2M字节的地址范围，它位于4G字节ARM寻址空间的最顶端。每个AHB外设都分配了16KB的地址空间。21、 LPC2000系列微控制器的外设功能（除中断控制器）都连接到VPB总线。AHB到VPB的桥将VPB总线与AHB总线相连。VPB外设也分配了2M字节的地址范围，从3.5GB地址点开始。每个VPB外设都分配了16KB的地址空间。22、 LPC2000系列微控制器的向量中断控制器（VIC）可以减少中断的响应时间，最多可以管理32各中断请求；外部存储器控制器（EMC）支持4个BANK的外部SRAM或Flash,每个BANK最多16MB；23、 LPC2000系列微控制器片内Flash编程方法：通过内置JTAG接口；使用UART0通信，通过在系统编程（ISP）；通过在应用编程（IAP）；24、 对于Philips的LPC系列ARM微控制器，存储器重新映射区域一共为64字节，分别为异常向量区（32字节）和紧随其后的32字节。存储器重新映射的方法允许在不同模式下处理中断，重新映射 的存储器区域在地址0x00000000〜0X0000003F处。25、 CPU正常工作需要有合适的时钟信号，包括ARM7内核使用的CCLK时钟，和芯片外设使用的PCLK时钟。26、 芯片上电后，品体振荡器开始振荡。因为振荡从开始到稳定需要一过程，所以外部复位信号至少要保持10ms；在晶体振荡器保持稳定振荡，或者使用有源钟振时，外部复位信号可以缩短到不小于300ns；27、 EMC模块支持4个独立配置的存储器组，每个存储器组的总线宽度可设置为8、16或者32位，但是同一个存储器组的器件必须宽度相同。每个存储器组最大支持16MB寻址空间。28、 LPC2000系列作为“微控制器”，其GPIO特性就显得很重要。它具有如下的特性：可以独立控制每个GPIO口的方向（输入/输出模式）；可以独立设置每个GPIO的输出状态（高/低电平）；所有GPIO口在复位后默认为输入状态。29、 SPI（SerialPeripheralInterface 串行外设接口）总线系统是一种同步串行外设接口，一般使用4条线：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SSEL。30、 FLASH存储器主要分为两种，一种为NOR型FLASH，另一种为NAND型FLASH；NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储，31、 pC/OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式实时多任务内核。32、 pC/OS-II可以管理64个任务，然而，pC/OS-II的作者建议用户保留8个给pC/OS-II。这样，留给用户的应用程序最多可有56个任务。

33、 根据pC/OS-II的要求，移植pC/OS-II到一个新的体系结构上需要提供2个或3个文件：它们是：OS_CPU.H（C语言头文件）；OS_CPU_C.C（C程序源文件）；OS_CPU_A.ASM（汇编程序源文件）二、硬件设计1、请用结构框图的形式描述出LPC2000系列ARM微处理器内部的各组成部分及它们之间的相互关系。2、用图描述出LPC2000系列微处理器存器存储器地址空间分布图。4G 3.5G4G 3.5G2G ►1G 0xFFFFFFFF0xF00000000xE00000000x800000000x400000000x000200000x000000003、图为LPC2000系列处理器锁相环的内部结构，若系统要求：FOSC=10MHz、CCLK=60MHz；FCCO范围：156MHz〜320MHz，请确定回路锁定后，PLL配置寄存器(PLLCFG)的MSEL位和PSEL位。答：回路锁定后，由反馈控制理论知识可推导出:FOSC=FCCO/(2PXM)FCLK=FOSCXM计算M值：M=CCLK/FOSC=6；设置MSEL位：写入值为(M—1)=5；设置PSEL位：P=FCCO/(CCLKX2)=(156〜320)/120=1.3〜2.67所以P取整数2,PSEL写入值为2。4、嵌入式最小系统由哪几部分构成？请画出最小系统结构框图。5、LPC2000系列处理器的外部存储器控制器包含4个寄存器BCFG0、BCFG1、BCFG2和BCFG3，它们分别对应一个存储器组，请写出每个寄存器组的地址范围。Bank地址范围配置寄存器00x80000000〜0x80FFFFFFBCFG010x81000000〜0x81FFFFFFBCFG120x82000000〜0x82FFFFFFBCFG230x83000000〜0x83FFFFFFBCFG3

三、软件设计1、在ARM模式下，请编写一个完整的汇编语言程序，要求：实现地址0x40003100中的内容从0开始，进行递增加1操作，当其内容大于100时，又重新为0，开始下一次循环。COUNTEQU0x40003100;定义一个变量，地址为0x40003100AREAExample,CODE,READONLY;声明代码段ExampleENTRY;标识程序入口CODE32;声明32位ARM指令STARTLDRR1,=COUNT;R1<=COUNTMOVR0,#0 ;R0<=0STRR0,[R1] ;[R1]<=R0，即设置COUNT为0LOOP LDRR1,=COUNTLDRR0,[R1];R0<=[R1]ADDR0,R0,#1;R0<=R0+1CMPR0,#100;R0与10比较，影响条件码标志MOVHSR0,#0;若R0大于等于10，则此指令执行，R0<=0STRR0,[R1];[R1]<=R0，即保存COUNTBLOOPEND2、X和n均为无符号整数，计算X的n次方的值，要求采用ARM汇编语言和子函数调用的模块化结构形式编写一个完整的汇编程序。功能：计算X的n次方的值说明：X和n均为无符号整数

XEQU9;定义X的值为9nEQU8;定义n的值为8AREAExample4,CODE,READONLY;声明代码段Example4ENTRY;标识程序入口CODE32;声明32位ARM指令STARTLDRSP,=0x40003F00 ;设置堆栈（满递减堆栈，使用STMFD/LMDFD指令）LDRLDRBLHALT BR0,=XR1,=nPOWHALT;调用子程序POW，返回值为R0;名称：POW;功能：整数乘方运算。;入口参数：R0 底数; R1 指数;出口参数：R0 运算结果;说明：本子程序不考虑溢出问题POWSTMFDSP!,{R1-R12,LR};寄存器入栈保护MOVSR2,R1 ;将指数值复制到R2,并影响条件码标志MOVEQR0,#1;若指数为0，则设置R0=1BEQPOW_END;若指数为0，则返回CMPBEQR2,#1POW_END;若指数为1，则返回。（此时R0没有被更改）MOVR1,R0;设置DO_MUL子程序的入口参数R0和R1SUBR2,R2,#1;计数器R2=指数值减1POW_L1BLDO_MUL;调用DO_MUL子程序，R0=R1*R0SUBSR2,R2,#1;每循环一次，计数器R2减1BNEPOW_L1;若计数器R2不为0，跳转到POW_L1POW_ENDLDMFDSP!,{R1-R12,PC} ;寄存器出栈，返回;名称：DO_MUL；功能：32位乘法运算。;入口参数：R0 乘数; R1被乘数;出口参数：R0 计算结果;说明：本子程序不会破坏R1DO_MULMULR0,R1,R0 ;R0=R1*R0MOVPC,LR ;返回END3、采用如图所示的硬件电路对蜂鸣器B进行控制，采用软件延时方法，控制蜂鸣器发出周期性的蜂鸣声。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引脚控制B1,//P0.7引脚控制B1,低电平蜂鸣//设置管脚连接GPIO//设置I/O为输出//BEEPCON=1//BEEPCON=04、电路如下图所示，用处理器的GPIO直接驱动LED；当IO口输出高电平时LED熄灭，输出低电平时LED点亮。请编写相应的程序，控制4个LED产生流水灯效果，即LED1,LED2,LED3,LED4依次点亮。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为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];//输出LED显示数据DelayNS(10); //延时IO0SET=0xffffffff;}}return(0);}5、某系统的键盘硬件电路如图所示，采用的处理器为LPC2000系列处理器，请编写该系统的键盘服务程序。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); //设置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22为GPIO模式FIO0DIR&=~(0x0f<<19); //设置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22为GPIO输入模式PINMODE1&=~(0xff<<6); //设置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22为片内上拉电阻}uint32ReadKeyValue(void){return(~(FIO0PIN>>19)&0x0000000f);}voidCsyKeyServer(uint32KeyValue) //按键处理程序实体代码{uint32InputKey