嵌入式復習資料

1、第一章 嵌入式系統(tǒng)基礎知識1. 嵌入式系統(tǒng)基礎知識計算機系統(tǒng)的兩個發(fā)展分支通用計算機與嵌入式計算機嵌入式系統(tǒng)的一般定義、IEEE定義一般定義：以應用為中心、以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗和應用環(huán)境有特殊要求的專用計算機系統(tǒng)。是將應用程序、操作系統(tǒng)和計算機硬件集成在一起的系統(tǒng)。（技術角度）嵌入式系統(tǒng)是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統(tǒng)。（系統(tǒng)角度）廣義定義：任何一個非計算機的計算系統(tǒng)。IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）定義：嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作的機器、設備或裝置”。嵌入式系統(tǒng)4個組成部分嵌入式微處理器、

2、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)、用戶應用程序嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素嵌入性、專用性、計算機系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件特點硬件方面：穩(wěn)定性、低功耗、體積受限、看門狗電路、成本低、系統(tǒng)資源少軟件方面：實時性、可裁剪性、精簡性、人機界面要求不高嵌入式系統(tǒng)的硬件架構以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/0設備、通信模塊以及電源等必要的輔助接口組成。嵌入式系統(tǒng)的硬件核心嵌入式微處理器嵌入式處理器的種類嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式SOCS0CSOC是指在單芯片上集成數(shù)字信號處理器、微控制器、存儲器、數(shù)據(jù)轉換器、接口電路等電路模塊，可以直接實現(xiàn)信號采集、轉換、存儲、處理等功能。2. 嵌入式

3、系統(tǒng)硬件嵌入式微處理器的體系結構馮諾依曼結構：單一的程序和數(shù)據(jù)總線。哈佛結構：獨立的程序和數(shù)據(jù)總線。RISC(精簡指令集計算機)的概念及思想精華1979年，美國加州伯克利分校提出了RISC的概念，基本思想是盡量簡化計算機指令功能，只保留那些功能簡單，能在一個節(jié)拍內執(zhí)行完成的指令，而把較復雜的功能用一段子程序實現(xiàn)。RISC思想的精華就是通過簡化計算機指令功能、簡化計算機指令格式，使指令的平均執(zhí)行周期減少，同時大量使用通用寄存器來提高計算機的工作主頻，提高程序的速度。（通常，RISC計算機的速度是同等CISC計算機的3倍。）ARM概念及ARM處理器系列產(chǎn)品ARM（Advanced RISC Mac

4、hines）是一個CPU內核。ARM7系列（有ARM7TDMI、ARM720T、ARM7EJ-S）ARM9系列（有ARM920T、ATM922T、ARM940T、ARM926EJ-S等）ARM10、11系列ARM Cortex系列（Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M）3. 嵌入式軟件及嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)軟件架構應用程序、協(xié)議線、嵌入式操作系統(tǒng)、板支持包/設備驅動、硬件嵌入式操作系統(tǒng)的功能和架構功能：任務調度、進程間通信、文件管理（可選）、中斷處理、存儲器管理（可選）架構 Kernel: Memory Mgmt.、I/O System 、Network Stack 、De

5、vice Drivers 、File Systems當前流行的嵌入式操作系統(tǒng)Palm OS 、Windows CE 、Linux(uClinux) 、RT Linux、uC/OS 、其它商業(yè)OS：QNX、VxWorks等第二章 CM3體系結構與STM321. CM3Cortex-M3是一個32位處理器內核。CM3采用了哈佛結構，擁有獨立的指令總線和數(shù)據(jù)總線。程序計數(shù)寄存器R15的作用指向當前程序地址特殊功能寄存器類別和作用程序狀態(tài)字寄存器組:記錄ALU標志（0標志、進位標志、負數(shù)標志、溢出標志）、執(zhí)行狀態(tài)以及當前服務的中斷號。中斷屏蔽寄存器組：PRIMASK失能所有的中斷、FAULTMASK失

6、能所有的fault、BASEPRI失能所有優(yōu)先級不高于某個具體數(shù)值的中斷?？刂萍拇嫫鳎憾x特權狀態(tài)，并且決定使用哪一個堆棧指針。Cortex-M3處理器支持兩種操作模式和兩級特權操作兩種操作模式 處理者模式：異常服務例程的代碼包括中斷服務； 線程模式：普通應用程序的代碼。兩級特權特權級和用戶級，提供一種存儲器訪問保護機制，使得普通用戶程序代碼不能意外地，甚至是惡意地執(zhí)行涉及到要害的操作。異常及包括的類型在ARM編程領域中，凡是打斷程序順序執(zhí)行的事件，都被稱為異常。包括：外部中斷、不可屏蔽中斷、指令執(zhí)行了“非法操作”或者訪問被禁的內存區(qū)間產(chǎn)生的各種錯誤fault。向量表及其工作工程向量表是一個W

7、ORD（32位整數(shù)）數(shù)組，每個下標對應一種異常，該下標元素的值則是該ESR的入口地址。向量表在地址空間中的位置是可以設置的，通過NVIC中的一個重定位寄存器來指出向量表的地址。在復位后，該寄存器的值為0。因此，在地址0處必須包含一張向量表，用于初始時的異常分配。CM3的復位序列在離開復位狀態(tài)后，CM3做的第一件事就是讀取下列兩個32位整數(shù)的值：從地址0x00000000處取出MSP的初始值從地址0x00000004處取出PC的初始值這個值是復位向量，LSB必須是1。然后從這個值所對應的地址處取指。CM3的三級流水線取指令、解碼、執(zhí)行CM3指令集Cortex-M3只使用Thumb-2指令集，允許

8、32位指令和16位指令水乳交融，代碼密度與處理性能兩手抓。2. STM32架構STM32存儲映射代碼區(qū)、片上SRAM、用戶設備的存儲映射、Cortex-M3寄存器啟動配置從用戶FLASH啟動、從系統(tǒng)存儲器啟動、從嵌入式SRAM啟動STM32的低功耗模式有3種睡眠模式（CM3內核停止，外設仍然運行）停止模式（所有時鐘都停止）待機模式（1.8V內核電源關閉）STM32的安全保障內部復位電路、時鐘安全系統(tǒng)、兩只看門狗第三章（P28） STM32程序設計外設的初始化和設置步驟在設置一個外設前，必須先使能它的時鐘第四章 STM32電源、時鐘及復位STM32電源配置STM32時鐘源HSE、HSI、LSE、

9、LSI實際應用中，經(jīng)常出現(xiàn)由于晶振在運行中失去作用，導致系統(tǒng)出錯。STM32內部的CCS解決了這種問題，一旦HSE失效，CCS系統(tǒng)將系統(tǒng)時鐘源切換到HSI啟動模式根據(jù)啟動設置，可將用戶Flash、系統(tǒng)Flash、內部SRAM映射到0x00000000起始的區(qū)域。啟動代碼及其功能嵌入式系統(tǒng)的啟動還需要一段啟動代碼，類似于啟動Pc時的BIOS，一般用于完成微控制器的初始化工作和自檢。功能：初始化堆棧、定義程序啟動地質、中斷向量表和中斷服務程序入口地址，以及系統(tǒng)復位啟動時，從啟動代碼跳轉到用戶main函數(shù)入口地址。備份區(qū)域架構當TAMPER引腳上的信號的電平發(fā)生變化（從0變到1或從1變到0，取決于備

10、份控制寄存器BKP_CR的TPAL位），會產(chǎn)生一個入侵檢測事件。cf： 固件庫：軟硬件結合。第五章 STM32F10x標準外設重點：GPIO、NVIC、通用定時器Timer2的時基單元1. RVMDK 不要求掌握2. C語言 指針和構造數(shù)據(jù)類型構造數(shù)據(jù)類型：數(shù)組、指針、結構體、枚舉、共用體3. GPIOGPIO的4種輸入和4種輸出模式4種輸入：浮空輸入、帶上拉電阻的輸入、帶下拉電阻的輸入、模擬輸入4種輸出：開漏輸出、推挽輸出、復用推挽輸出、復用開漏輸出STM32時鐘樹設置（P346 10分）STM32庫函數(shù)4. SysTickSysTick，“系統(tǒng)節(jié)拍時鐘”，屬于ARM Cortex-M3內核

11、的一個“內設”。SysTick的組成時鐘的輸入源、控制寄存器、私有外設總線SysTick工作原理首先SysTick 從時鐘源接口獲得時鐘驅動，然后從重裝寄存器將重裝值讀入當前計數(shù)寄存器，并在時鐘驅動下進行減一計數(shù)。而當SysTick 發(fā)生下溢的時候將計數(shù)標志置位，并在滿足一定條件的情況下出發(fā)SysTick 溢出中斷，同時進行一次重裝值載入操作。5. USART通用同步異步收發(fā)器（不考）配置串口通訊，至少需要設置：字長、波特率、奇偶校驗位、停止位3條線：Rx、Tx、GND6. NVIC(不考EXTI)概念中斷響應當某個中斷來臨，會將相應的中斷標志位置位。當CPU查詢到這個置位的標志位時，將響應此

12、中斷，并執(zhí)行相應的中斷服務函數(shù)。中斷優(yōu)先級每個中斷都具有其優(yōu)先級，其相互之間的優(yōu)先關系一般以優(yōu)先級編號較小者擁有較高優(yōu)先級。優(yōu)先級又分為兩種：查詢優(yōu)先級和執(zhí)行優(yōu)先級。查詢優(yōu)先級和執(zhí)行優(yōu)先級當某一時刻有兩個或兩個以上中斷處于掛起狀態(tài)，則首先執(zhí)行執(zhí)行優(yōu)先級較高的中斷。若執(zhí)行優(yōu)先級一致，則首先執(zhí)行查詢優(yōu)先級較高的中斷。查詢優(yōu)先級一般以該中斷向量在中斷向量表中的位置決定。中斷嵌套當某個執(zhí)行優(yōu)先級較低的中斷服務在執(zhí)行時另一個執(zhí)行優(yōu)先級較高的中斷來臨，則當前優(yōu)先級較低的中斷被打斷，CPU轉而執(zhí)行較高優(yōu)先級的中斷服務。中斷掛起當某個較高執(zhí)行優(yōu)先級的中斷服務在執(zhí)行時另一個優(yōu)先級較低的中斷來臨，則因為優(yōu)先級的關系，較低優(yōu)先級中斷無法立即獲得相應，則進入掛起狀態(tài)（即等待執(zhí)行）。NVIC嵌套中斷向量控制器同Systick定時器一樣，NVIC屬于ARM Cortex-M3內核的內設之一，用來管理中斷嵌套。NVIC的先占優(yōu)先級和次占優(yōu)先級管理機制STM32只使用4位序列表示優(yōu)先級分組，即最大只支持16級中斷嵌套管理