計(jì)算機(jī)三級(jí)嵌入式知識(shí)點(diǎn)匯總

1、、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)1.嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)、分類(lèi)、發(fā)展與應(yīng)用，熟悉嵌入式系統(tǒng)的邏輯組成。（1）特點(diǎn)：專(zhuān)用性隱蔽性（嵌入式系統(tǒng)是被包裝在內(nèi)部）資源受限（要求小型化、輕型化、低功耗及低成本，因此軟硬件資源受到限制）高可靠性（任何誤動(dòng)作都可能會(huì)產(chǎn)生致命的后果）軟件固化（軟件都固化在只讀存儲(chǔ)器ROM中，用戶(hù)不能隨意更改其程序功能）實(shí)時(shí)性（2）邏輯組成硬件：1）處理器（運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器）目前所有的處理器都是微處理器中央處理器（CPU）和協(xié)助處理器（數(shù)字信號(hào)處理器DSP、圖像處理器、通信處理器）2）存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM）RAM分為動(dòng)態(tài)DRAM和靜態(tài)SRAM兩種。DRAM電路

2、簡(jiǎn)單、集成度高、功耗小、成本低，但速度稍慢慢；SRAM電路較復(fù)雜、集成度低、功耗較大、成本高，但工作速度很快，適合用作指令和數(shù)據(jù)的高速緩沖存儲(chǔ)器RAM當(dāng)關(guān)機(jī)或斷電時(shí)，其中的信息都會(huì)消失，屬于易失性存儲(chǔ)器ROM屬于不易失性存儲(chǔ)器。分為電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器（存放固件）和閃速存儲(chǔ)器（FlashROM簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存）。內(nèi)存的工作原理：在低壓下，存儲(chǔ)的信息可讀但不可寫(xiě)，這類(lèi)似于ROM;在較高的電壓下，所存儲(chǔ)的信息可以更改和刪除，這有類(lèi)似于RAM。3）I/O設(shè)備與I/O接口4）數(shù)據(jù)總線軟件（3）分類(lèi)按嵌入式系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)復(fù)雜程度進(jìn)行分類(lèi)：1）低端系統(tǒng)采用4位或8位單片機(jī)，在工控領(lǐng)域和白色家電領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，

3、如計(jì)算器、遙控器、充電器、空調(diào)、傳真機(jī)、BP機(jī)等。2）中端系統(tǒng)采用8位/16位/32位單片機(jī)，主要用于普通手機(jī)、攝像機(jī)、錄像機(jī)、電子游戲機(jī)等。3）高端系統(tǒng)采用32位/64位單片機(jī)，主要用于智能手機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、掌上計(jì)算機(jī)、路由器、數(shù)碼相機(jī)等。（4）發(fā)展20世紀(jì)60年代初，第一個(gè)工人的現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)（阿波羅導(dǎo)航計(jì)算機(jī)）20世紀(jì)60年代中期，嵌入式計(jì)算機(jī)批量生產(chǎn)20世紀(jì)70年代，微處理器出現(xiàn)20世紀(jì)80年代中期，外圍電路的元器件被集成到處理器芯片中，昂貴的模擬電路元件能被數(shù)字電路替代20世紀(jì)90年代中期SOC出現(xiàn)，集成電路進(jìn)入超深亞微米乃至納米加工時(shí)代2 .嵌入式系統(tǒng)的組成與微電子技術(shù)（集成電路、

4、EDA、SoC、IP核等技術(shù)的作用和發(fā)展）(1) 集成電路IC集成電路的制造大約需要幾百道工序，工藝復(fù)雜。集成電路是在硅襯底上制作而成的。硅襯底是將單晶硅錠經(jīng)切割、研磨和拋光后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片，它的厚度不足1mm其直徑可以是6、8、12英寸甚至更大這種硅片稱(chēng)為硅拋光片，用于集成電路的制造。制造集成電路的工藝技術(shù)稱(chēng)為硅平面工藝，包括氧化、光刻、摻雜等多項(xiàng)工序。把這些工序反復(fù)交叉使用，最終在硅片上制成包含多層電路及電子元件的集成電路。集成電路的特點(diǎn)：體積小、重量輕、可靠性高。其工作速度主要取決于邏輯門(mén)電路的晶體管的尺寸。尺寸越小，工作頻率就越高，門(mén)電路的開(kāi)關(guān)速度就越快。(2) EDA

5、(電子信號(hào)自動(dòng)化)(3) SoC芯片(片上系統(tǒng))既包含數(shù)字電路，也可以包含模擬電路，還可以包含數(shù)?；旌想娐泛蜕漕l電路。SoC芯片可以是一個(gè)CPU單核SoC,也可以由多個(gè)CPU口/或DSP即多核SoC開(kāi)發(fā)流程：(1)總體設(shè)計(jì)可以采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言SystemC(或稱(chēng)IEEE1666,它是C+的擴(kuò)充)或SystemVetilog語(yǔ)言對(duì)SoC芯片的軟硬件作統(tǒng)一的描述，按照系統(tǒng)需求說(shuō)明書(shū)確定SoC的性能能參數(shù)，并據(jù)此進(jìn)行系統(tǒng)全局的設(shè)計(jì)。(2)邏輯設(shè)計(jì)將總體設(shè)計(jì)的結(jié)果用RTL(寄存器傳輸級(jí)描述語(yǔ)言)語(yǔ)言進(jìn)行描述(源文件)后，在使用邏輯綜合將源文件進(jìn)行綜合生成，生成最簡(jiǎn)的布爾表達(dá)式核心好的連接關(guān)系(以類(lèi)型為

6、EDF的EDA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件表示)(3)綜合和仿真(4)芯片制造借助EDA中的布局布線工具(4) IP核IC設(shè)計(jì)文件：邏輯門(mén)級(jí)，包括各種基本的門(mén)電路；寄存器傳輸級(jí)，如寄存器、譯碼器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；行為級(jí)，如CPUDSP存儲(chǔ)器、總線與接口電路等。核庫(kù)中的設(shè)計(jì)文件均屬于知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP保護(hù)的范疇，所以稱(chēng)為“知識(shí)產(chǎn)權(quán)核”或“IP核”。IP核是開(kāi)發(fā)SoC的重要保證。按IC設(shè)計(jì)文件的類(lèi)型，IP通常分為：軟核、固核、硬核。IP核的復(fù)用可以減少研發(fā)成本，縮短研發(fā)時(shí)間，是實(shí)現(xiàn)SoC的快速設(shè)計(jì)，盡早投放市場(chǎng)的有效途徑。目前主要的CPU內(nèi)核有ARMMIPSPowerPGColdfile、x86、8051等。ARM內(nèi)核占所

7、有32位嵌入式RISC處理器的90艱上。3 .嵌入式系統(tǒng)與數(shù)字媒體(文本、圖像和音頻/視頻等數(shù)字媒體的表示與處理)(1)文本含義：在計(jì)算機(jī)中的文字信息，最常用的一種數(shù)字媒體。字符集及其編碼1)西方字符的編碼ASCII字符集和ASCII編碼，基本的ASCII字符集共128個(gè)字符，每個(gè)字符使用7個(gè)二進(jìn)位制進(jìn)行編碼。2)漢字的編碼漢子國(guó)家編碼標(biāo)準(zhǔn)有GB2312和GB18030。每個(gè)漢字用2個(gè)字節(jié)表示。GB2312只有6763個(gè)漢字，經(jīng)常不夠用。GB18030字符集與UCS/Unicode字符集基本兼容，采用不等長(zhǎng)的編碼方法，單字節(jié)編碼表示ASCII字符，與ASCII碼兼容；雙字節(jié)表示漢字，與GB23

8、12保持向下兼容（即GB2312中有的GB18030字符集都有）3）UCS/Unicode編碼文本類(lèi)型1）簡(jiǎn)單文本只能順序閱讀。2）豐富格式文本有插圖、對(duì)文字顏色等定義，調(diào)整頁(yè)面，文本布局，插入聲首視頻等。3）超文本通過(guò)超鏈接實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)、導(dǎo)航、回溯等操作（2）圖像圖像獲取過(guò)程的核心是模擬信號(hào)的數(shù)字化，處理步驟為：1）掃描將畫(huà)面網(wǎng)格化，每個(gè)網(wǎng)格為一個(gè)取樣點(diǎn)2）分色將每個(gè)取樣點(diǎn)的顏色分解成三原色3）取樣測(cè)量每個(gè)取樣點(diǎn)的每個(gè)分量（基色）亮度值4）量化把模擬量使用數(shù)字量來(lái)表示，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字圖像的主要參數(shù)：圖像大小（水平分辨率*豎直分辨率）、位平面數(shù)目、像素深度、顏色模型一幅圖像的數(shù)據(jù)量計(jì)算公式：圖像數(shù)

9、據(jù)量=圖像大小*像素深度/8（3）音頻/視頻音頻/視頻信息的數(shù)字化，處理步驟為：1）取樣2）量化3）編碼數(shù)字音頻的主要參數(shù)：取樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)目、使用的壓縮編碼方法、比特率（每秒鐘的數(shù)據(jù)量）壓縮前波形聲音的碼率（比特率）=取樣頻率*量化為數(shù)*聲道數(shù)（單位b/s）壓縮后碼率=壓縮前碼率/壓縮倍數(shù)（壓縮比）4.嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，TCP/IP協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)等）（1）數(shù)字通信（2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（3）音頻/TCP/IP協(xié)議(4)互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)二、嵌入式處理器1 .嵌入式處理器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)與分類(lèi)(不同類(lèi)型的典型嵌入式處理器及其特點(diǎn)，嵌入式處理器分類(lèi)等)(1)不同內(nèi)

10、核嵌入式微控制器性能比較f性能、內(nèi)核51內(nèi)核其他8位內(nèi)核16位內(nèi)核其他32位內(nèi)核ARMCortex-M內(nèi)核處理速度差差一般好好低能耗好好好差好代碼密度差差一般差好內(nèi)存64KB差差差好好向量中斷好好好一般好低中段延時(shí)好好好差好低成本好好好差好多供資源好差差差好編譯器選擇好一般一般一般好軟件可移植性好一般一般一般好(2)馮-諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)的區(qū)別哈佛結(jié)構(gòu)程序存儲(chǔ)器CPU數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序總線數(shù)據(jù)總線(3)分類(lèi)按指令集分為：復(fù)雜指令集結(jié)構(gòu)CISC和精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)RISC按存儲(chǔ)機(jī)制分為：馮-諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)按字長(zhǎng)分為：8位、16位、32位、64位結(jié)構(gòu)按不同內(nèi)核系列可以分為：51、AVRPIC、MS

11、P430PowerPCColdfile、ARM(4)不同典型內(nèi)核簡(jiǎn)介內(nèi)核系列推出公司內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單描述51IntelCISC哈佛結(jié)構(gòu)8位字長(zhǎng)，常用于簡(jiǎn)單的檢測(cè)與控制應(yīng)用領(lǐng)域，最早被稱(chēng)為單片機(jī)。其價(jià)格低，應(yīng)用資料齊全，開(kāi)發(fā)工具便宜，開(kāi)發(fā)周期短，成本低，因此被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)。隨著1T改進(jìn)型51內(nèi)核的推出，加上許多器件廠家增加了自己的特色組件，51系列還在使用。AVRAtmelRISC哈佛結(jié)構(gòu)8位、16位和32位三類(lèi)字長(zhǎng)的微控制器內(nèi)核，以適應(yīng)不同應(yīng)用層次的要求。主要特點(diǎn)是高性能、高速度、低功耗。PICMicrochipRISC哈佛結(jié)構(gòu)8位、16位和32位三類(lèi)字長(zhǎng)的微控制器內(nèi)核，以適應(yīng)不同應(yīng)用層次的

12、要求。主要用于工業(yè)控制，主要優(yōu)勢(shì)是針對(duì)性強(qiáng)，特別是抗干擾能力強(qiáng)。MSP430TIRISC馮-結(jié)構(gòu)16位字長(zhǎng)的微控制器區(qū)內(nèi)核，廣泛應(yīng)用于手持設(shè)備嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，突出特點(diǎn)就是以超低功耗著稱(chēng)全球。MIPSMIPSRISC哈佛結(jié)構(gòu)高性能高檔次32位和64位處理器內(nèi)核。主要特點(diǎn)是適應(yīng)于高速、人數(shù)據(jù)什吐里應(yīng)用場(chǎng)合PowerPCApple,IBM,MotorolaRISC哈佛結(jié)構(gòu)高性能高檔次含有32位子集的64位處理器內(nèi)核。具有優(yōu)異的性能、較低的能耗以及較低的散熱量。MC68KMotorolaRISC哈佛結(jié)構(gòu)32位字長(zhǎng)的處理器內(nèi)核，具有超標(biāo)量的超級(jí)指令流水線，性能優(yōu)異明顯，主要用于與高端嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。C

13、oldfileFrescaleRISC哈佛結(jié)構(gòu)32位字長(zhǎng)的高性能處理器內(nèi)核，性能優(yōu)越，集成度高，可用于工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、消費(fèi)電子領(lǐng)域、醫(yī)療電子領(lǐng)域、測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域等。ARMARMRISC多數(shù)為哈佛結(jié)構(gòu)32位字長(zhǎng)的高性能處理器內(nèi)核，目前嵌入式處理器的領(lǐng)跑者2 .ARM處理器內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)(工作狀態(tài)，工作模式，寄存器組織，異常，數(shù)據(jù)類(lèi)型與存儲(chǔ)格式等)(1)工作狀態(tài)一是ARM犬態(tài)，二是Thumb指令狀態(tài)及Thumb-2狀態(tài)，三是調(diào)試狀態(tài)。ARMfe理器復(fù)位后開(kāi)始執(zhí)行彳t碼時(shí)總是只處于ARM犬態(tài)，如果需要，可通過(guò)下面的方法切換到Thumb狀態(tài)或Thumb-2狀態(tài)ARM犬態(tài)切換到Thumb指令狀態(tài)：通過(guò)BX

14、指令，將操作數(shù)寄存器的最低位設(shè)置為1即可。如果R00=1,則執(zhí)行BXR0指令將進(jìn)入Thumb狀態(tài)狀Thumb態(tài)切換到ARM犬態(tài)：通過(guò)BX指令，將操作數(shù)寄存器的最低位設(shè)置為0即可。如果R00=0,則執(zhí)行BXR0指令將進(jìn)入ARM犬態(tài)。(2)工作模式(7種)工作模式功能說(shuō)明可訪問(wèn)的寄存器CPSRM4:M0用戶(hù)模User程序正常執(zhí)行工作模式PC,R14-R0,CPSR10000快速中斷模式FIQ處理高速中斷，用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理PC,R14_fiq-R8_fiq,R7-R0,CPSR,SPSR_fiq10001外部中斷模式IRQ用于普通中斷處理PC,R14_irq-R13_irq,R12-R0,

15、CPSR,SPSR_irq10010管理模式操作系統(tǒng)的保護(hù)模式，處理軟中PC,R14_svc-R13_svc,10011SVC斷SWIR12-R0,CPSR,SPSR_svc中止模式ABT處理存儲(chǔ)器故障，實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器保護(hù)PC,R14_abt-R13_abt,R12-R0,CPSR,SPSR_abt10111未止乂指令模式UND處理為定義的指令陷阱，用于支持硬件協(xié)處理器仿真PC,R14_und-R13_und,R12-R0,CPSR,SPSR_und11011系統(tǒng)模SYS運(yùn)行特權(quán)及的操作系統(tǒng)任務(wù)PC,R14-R0,CPSR11111(3)寄存器組織ARMb理器共有37種寄存器，包括31

16、個(gè)通用寄存器(含PQ和6個(gè)狀態(tài)寄存器。無(wú)論何種模式，R15均作為PC使用；CPSM當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器；R7-R0為公用的通用寄存器。所有通用寄存器均為32位結(jié)構(gòu)。程序狀態(tài)寄存器的格式：313029282726876543210NZCVQ狀態(tài)保留IFTM4M3M2M1M0條件碼標(biāo)志含義如下：N為符號(hào)標(biāo)志位，N=1為負(fù)數(shù)，N=0為正數(shù)。Z為全0標(biāo)志位，運(yùn)算結(jié)果為0,則Z=1,否則Z=0;C為進(jìn)借位標(biāo)志，有進(jìn)/借位時(shí)C=1,否則C=0.V為溢出標(biāo)志，加減法運(yùn)算結(jié)果溢出時(shí)V=1,否則V=0.Q為增強(qiáng)的DSP!算指令溢出標(biāo)志，溢出時(shí)Q=1,否則Q=0.控制位含義如下：I為中斷禁止控制位，I=1禁止IRQ

17、中斷，I=0,允許中斷。F為禁止快速中斷FIQ的控制位，F(xiàn)=1禁止FIQ中斷，F(xiàn)=0允許。T為ARMThumb指令切換，T=1時(shí)執(zhí)行Thumb指令，否則執(zhí)行ARMf令。M4-M0為模式選擇位(4)存儲(chǔ)格式大端模式：32位數(shù)據(jù)字的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址，而數(shù)據(jù)字的低字節(jié)則存放在高地址中。小端模式：32位數(shù)據(jù)字的高字節(jié)存儲(chǔ)在高地址，而數(shù)據(jù)字的低字節(jié)則存放在低地址中。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，自動(dòng)默認(rèn)為小端模式。例如：一個(gè)32位數(shù)據(jù)字0x12345678,存放在起始地址為0x30001000,則大端模式下0x30001000單元存放0x12,0x30001001單元存放0x34,0x30001002單元存放0x56,

18、0x30001003單元存放0x78;而小端模式下0x30001000單元存放0x78,0x30001001單元存放0x56,0x30001002單元存放0x34,0x30001003單元存放0x12。(5)數(shù)據(jù)類(lèi)型8位、16位、32位三種數(shù)據(jù)類(lèi)型(6)ARM處理器中MMU和MPUMMUHt器管理單元(memorymanagementunit)功能：1)虛擬地址到物理地址映射2)存儲(chǔ)器訪問(wèn)權(quán)限受限3)虛擬存儲(chǔ)空間的緩沖特性設(shè)置MPM儲(chǔ)器保護(hù)單元(memoryprotectunit)(7)異常(7種)異常類(lèi)型優(yōu)先級(jí)工作模式異常向量地址復(fù)位RESET1管理模式0x00000000未定義的指令UND

19、6未定義指令中止模式0x00000004軟件中斷SWI6管理模式0x00000008指令預(yù)取中止PABT5中止模式0x0000000C數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止DABT2中止模式0x00000008外部中斷請(qǐng)求IRQ4外部中斷模式0x00000010快速中斷請(qǐng)求FIQ3快速中斷模式0x0000001C3 .典型ARM處理器內(nèi)核(ARM9,Cortex-A,Cortex-M,Cortex-R等的技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域)(1) Cortex-A系列是面向高端嵌入式應(yīng)用的處理器核：具有MMU、Cache、最快頻率、最高性能、合理功耗。(2) Cortex-R系列是面向?qū)崟r(shí)控制的處理器：具有MPU、Cache實(shí)時(shí)響應(yīng)、

20、合理性能、較低功耗。(3)Cortex-M系列是面向低端微控制器的處理器，沒(méi)有MMU但有MPU,極高性?xún)r(jià)比、最低成本，極低功耗。系列相應(yīng)內(nèi)核主要性能特點(diǎn)ARM7馮-諾依曼名勾，3級(jí)流水線，無(wú)MMU經(jīng)典ARM9ARM920T/ARM922T哈佛結(jié)構(gòu)，5及流水線，單32位AMBA接口ARM9EARM926EJ-S/ARM946E-S/ARM966E-S/ARM968E-S/ARM996Hs哈佛結(jié)構(gòu)，5及流水線，支持DSP指令，軟核(softIP)ARM10ARM1020E/ARM1022E/ARM1026EJ-S哈佛結(jié)構(gòu)，6及流水線，分支預(yù)測(cè)，支持DSP指令,高性能浮點(diǎn)操作，雙64位總線接口，內(nèi)部

21、64位數(shù)據(jù)通路。ARM11ARM11MPCore/ARM1136J(F)-S哈佛結(jié)構(gòu)，8級(jí)流水線，分支預(yù)測(cè)和返回棧，支持DSP指令、SIMD/Thumb-2核心技術(shù)ARM1156T2(F)-S/ARM1176JZ(F)-S哈佛結(jié)構(gòu)，9級(jí)流水線，分支預(yù)測(cè)和返回棧，支持DSP指令、SIMD/Thumb-2核心技術(shù)嵌入Cortex-MCortex-M0,Cortex-M0+馮-諾依曼結(jié)構(gòu)，3級(jí)流水線，支持Thumb指令集并包含Thumb-2、嵌套向量中斷，M0+內(nèi)部有MPU,而M0沒(méi)有。Cortex-M1馮-諾依曼結(jié)構(gòu)，3級(jí)流水線，支持FPGA設(shè)計(jì)，Thumb指令集并包含Thumb-2Cortex-

22、M3哈佛結(jié)構(gòu)，3級(jí)流水線，Thumb-2、嵌套向量中斷，分支指令預(yù)測(cè)，內(nèi)置MPUCortex-M4哈佛結(jié)構(gòu)，3級(jí)流水線，Thumb-2、嵌套向量中斷，分支指令預(yù)測(cè)，內(nèi)置MPU,高效信號(hào)處理，SIMD指令，飽和運(yùn)算，F(xiàn)PUCortex-RCortex-R4/R4F/Cortex-R5/Cortex-R7哈佛結(jié)構(gòu)，8級(jí)流水線，實(shí)時(shí)應(yīng)用，支持ARM、Thumb和Thumb-2指令集，F(xiàn)標(biāo)示內(nèi)置FPU,DSP擴(kuò)展，分支預(yù)測(cè)，超標(biāo)量執(zhí)行，內(nèi)置MPU應(yīng)用Cortex-ACortex-A5/Cortex-A5MPcoreCortex-A7/Cortex-A7MPcoreCortex-A8/Cortex-A8

23、MPcoreCortex-A9/Cortex-A9MPcore哈佛結(jié)構(gòu)，MPcore為多核，超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，13級(jí)流水線，動(dòng)態(tài)分支指令預(yù)測(cè)，有分支目標(biāo)緩沖器BTB、MMU、FPU、L1、L2,支持ARM、Thumb和Thumb/EE指令集,SIMD/JazelleRCT技術(shù)。Cortex-A15/Cortex-A15MPcore哈佛結(jié)構(gòu)，可亂序執(zhí)行指令流水線4 .ARM處理器指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(指令格式，尋址方式，指令集，偽指令,語(yǔ)句格式與程序結(jié)構(gòu)，ARM匯編語(yǔ)言與C的混合編程等)(1)指令格式指令一般格式<opcode><cond>S<Rd>,<

24、Rn>,<op2>其中<>不可省指令格式說(shuō)明：項(xiàng)目含義備注<opcode>指令的操作碼即助記符，如MOVADDB等cond條件域，滿(mǎn)足條件才執(zhí)行指令可不加條件即可省略條件，如EQNE等S指令執(zhí)行時(shí)是否需要更新CPSR可省略Rd目的寄存器Rd可為任意通用寄存器Rn第一個(gè)源操作數(shù)Rd可為任意通用寄存器，可以與Rd相同Op2第二個(gè)源操作數(shù)可為#imm8m寄存器Rm及任意移位寄存器關(guān)于#imm8m的說(shuō)明：#表示立即數(shù)，其后可以是十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)對(duì)于ARM旨令集，#imm8m表示一個(gè)由8位立即數(shù)經(jīng)循環(huán)右移任意偶數(shù)位次形成的32位操作數(shù)。對(duì)于Thumb指令集，#

25、imm8m表示一個(gè)由8位立即數(shù)經(jīng)左移任意位次形成的32位操作數(shù)。指令的條件碼條件碼助記符標(biāo)志含義0000EQZ置位相等0001NEZ清零不相等0010CSC置位無(wú)符號(hào)數(shù)大于或等于0011CCC清零無(wú)符號(hào)數(shù)小于0100MIN置位負(fù)數(shù)0101PLN清零正數(shù)或零0110VSV置位溢出0111VCV清零未溢出1000HIC置位Z清零無(wú)符號(hào)數(shù)大于1001LSC清零Z置位帶符號(hào)數(shù)小于或等于1010GEN等于V帶符號(hào)數(shù)大于或等于1011LTN不等于V帶符號(hào)數(shù)小于1100GTZ清零且N等于V帶符號(hào)數(shù)大于1101LEZ置位或N不等于V帶符號(hào)數(shù)小于或等于1110AL忽略無(wú)條件執(zhí)行（2）尋址方式1）立即尋址（立即數(shù)

26、尋址）例如：MOVRQ#0x1212121212ADCRQRQ,#100;R0RQ+100+C2）寄存器尋址（執(zhí)行效率較高）例如：ADDRQR1,R2;R0RR1+R23）寄存器間接尋址寄存器間接轉(zhuǎn)址就是以寄存器中的值作為操作數(shù)地址，而操作數(shù)本身存放在存儲(chǔ)器中。用間接尋址的寄存器必須用括起來(lái)。例如：LDRR5,R4;R5R4,間接尋址的寄存器是R4STRR1,R2；R2尸R1,間接尋址的寄存器是R24）基址加變址尋址常見(jiàn)的幾種形式：LDRR0,R1,#4STRR1,R2,#8LDRRO,R1,#4!（!表示指令在完成數(shù)據(jù)傳輸后更新基址存儲(chǔ)器）LDRRO,R1,#4LDRRO,R1,R2STRR

27、O,R1,R25）相對(duì)尋址相對(duì)尋址以程序計(jì)數(shù)器PC的當(dāng)前值為基地址，指令中的地址標(biāo)號(hào)作為偏移量，將兩者相加后得到操作數(shù)的有效地址。下列程序中跳轉(zhuǎn)指令BL利用相對(duì)尋址方式：BLSubroutine_A;跳轉(zhuǎn)子程序Subroutine_A處執(zhí)行Subroutine_A:MOVPC,LR;從子程序返回6）堆棧尋址7）塊拷貝尋址（3）（4）（5）（6）三、嵌入式系統(tǒng)硬件組成1.嵌入式硬件組成與嵌入式處理芯片（組成，特點(diǎn)，類(lèi)型，ARM的AMBA總線，嵌入式處理芯片的選型）（1）基于ARM內(nèi)核的典型嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)硬件組成典型嵌入式系統(tǒng)硬件由嵌入式最小硬件系統(tǒng)（電源電路、時(shí)鐘（晶振）電路、復(fù)位電路、JTAG

28、測(cè)試接口）、前向通道（輸入接口）、后向通道（輸出接口）、人機(jī)交互通道（鍵盤(pán)，觸摸屏以及LED或LCD顯示輸出接口）以及相互互聯(lián)通信通道（CAN國(guó)信接口、以太網(wǎng)通信接口、USB!信接口）等組成。電源電路為整個(gè)嵌入式系統(tǒng)提供能量，是整個(gè)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的位置。一般來(lái)說(shuō)，如果電源電路處理得好，整個(gè)系統(tǒng)的故障往往能顯著減少。選擇設(shè)計(jì)電源電路是主要考慮以下因素：輸出電壓電流、輸入電壓電流（交流還是直流）、安全因素、體積限制、功耗限制、成本限制。常用的電源模塊是交流變直流（AC-DC模塊、直流變直流模塊（DC-DC、低壓穩(wěn)壓器（LD。穩(wěn)壓器包括普通穩(wěn)壓器和低壓差穩(wěn)壓器LDQ78XX系列屬于普通

29、穩(wěn)壓器，LM2576/2596為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片，CAT6219/AS2815/1117/2908等屬于低壓穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器的最大特點(diǎn)就是低噪聲、低成本、紋波小、精度高、電路簡(jiǎn)單。(2)基于ARM內(nèi)核的典型嵌入式芯片的硬件組成1)存儲(chǔ)器及控制器片內(nèi)程序存儲(chǔ)器通常是用FlashROM,一般配有幾KB到幾MB不等。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通常使用SRAM一般幾KB到幾百KR2)中斷控制器一般采用向量中斷(VIC)或嵌套向量中斷(NVIC)。Cortex-M支持嵌套的向量中斷。3)DM用制器(直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)控制器)使用DMAS制器，可將數(shù)據(jù)塊從外設(shè)傳輸至內(nèi)存、從內(nèi)存?zhèn)鬏斨镣庠O(shè)或從內(nèi)存?zhèn)鬏斨羶?nèi)存。4)電源管理與時(shí)鐘控

30、制器5)GPIO接端口(GeneralPurposeInputOutput通用輸入/輸出端口)作為輸入時(shí)具有緩沖功能，而作為輸出是具有鎖存功能，GPIO也可以作為雙向I/O使用。在ARM處理芯片中，GPIO引腳通常是多功能的，以減少引腳數(shù)，減少功耗。6)定時(shí)計(jì)數(shù)組件主要包括看門(mén)狗定時(shí)器(WDT監(jiān)視著程序的運(yùn)行狀態(tài)Timer通用定時(shí)器用于一般的定時(shí)RTC可直接提供年月日時(shí)分秒，使應(yīng)用系統(tǒng)具有獨(dú)立的日期和時(shí)間脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器(PWM用于脈沖寬度的調(diào)制，比如電機(jī)控制、用于變頻調(diào)整等。7)模擬通道組件8)互聯(lián)通信組件(3) ARM的AMBA總線(4)常用ARM嵌入式處理芯片1) NXP的典型ARM芯

31、片2) TI的典型ARM芯片3) Samsung的典型ARM芯片4) Atmel的典型ARM芯片5) ST的典型ARM芯片6) Freescale的典型ARM芯片7) Nuvoton的典型ARM芯片8) Intel的典型ARM芯片9)其他ARM芯片廠家(5)嵌入式處理芯片的選型1)性?xún)r(jià)比原則性能高，價(jià)格低2）參數(shù)選擇原則ARMrt核（指令流水線、支持Thumb/Thumb-2指令集、最高時(shí)鐘頻率的限制、最低功耗要求以及低成本要求）系統(tǒng)時(shí)鐘頻率（頻率越高，處理速度越快；通常ARMS片的速度主要取決于ARM核）芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器的容量片內(nèi)外圍電路（GPIO外部引腳條數(shù)、定時(shí)計(jì)數(shù)器、LCD液晶顯示控制器

32、、多核處理器、ADC通信接口）2 .嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器（層次結(jié)構(gòu)，分類(lèi)，性能指標(biāo)；片內(nèi)存儲(chǔ)器，片外存儲(chǔ)器，外部存儲(chǔ)設(shè)備等）3 .I/O接口、I/O設(shè)備以及外部通信接口（GPIO、I2C、SPI、UART、USB、HDMI等；鍵盤(pán)、LED、LCD、觸摸屏、傳感器等；RS-232/RS-485、CAN、以太網(wǎng)和常用無(wú)線通信接口）（1） GPIO（通用輸入輸出接口）在嵌入式處理器內(nèi)部，輸入具備緩沖功能，輸出具有鎖存功能。GPIO一般有三態(tài)：0態(tài)、1態(tài)、高阻狀態(tài)。（2）集成電路互連總線接口IIC集成電路互連總線用于連接嵌入式處理器及外圍器件，采用串行半雙工傳輸?shù)目偩€標(biāo)準(zhǔn)。IIC總線具有的接口線少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝緊湊，通信速率較高（100kb/s,400kb/s,高速模式可達(dá)3.4Mb/s）等優(yōu)點(diǎn)。IIC總線的操作時(shí)