單片機(jī)原理及接口技術(shù)課件全書課件完整版ppt全套教學(xué)教程

1、單片機(jī)原理及其應(yīng)用ARM Cortex-M3 的STM32系列微型計算機(jī)的組成硬件和軟件計算機(jī)中CPU能直接提供的運(yùn)算有算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算補(bǔ)碼算術(shù)運(yùn)算及溢出判別進(jìn)行 X + Y運(yùn)算，利用CPU內(nèi)部的加法器可直接計算得到。加法運(yùn)算X-Y運(yùn)算，會被轉(zhuǎn)換為X + (-Y)，此時只需將-Y轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼,仍可通過加法器來實現(xiàn)。減法運(yùn)算二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算例：用補(bǔ)碼運(yùn)算計算11-7=？取低八位二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算例：A=17H, B=09H, 計算A+B （重點關(guān)注對FLAG寄存器各位的影響）執(zhí)行后： 結(jié)果為20H 標(biāo)志寄存器中的標(biāo)志位： CF=0 SF=0 ZF=0 OF=0 PF=

2、000010111 00001001 00100000 無進(jìn)位最高位是0 1的個數(shù)為奇 無溢出 結(jié)果不為0 二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算補(bǔ)碼算術(shù)運(yùn)算及溢出判別進(jìn)行帶符號數(shù)計算時，如果計算的結(jié)果超出了二進(jìn)制帶符號數(shù)的表達(dá)范圍，就被稱為溢出。對運(yùn)算結(jié)果是否有溢出的判斷，可通過“雙進(jìn)位”法來進(jìn)行。溢出判別邏輯運(yùn)算是按照二進(jìn)制的最小單位Bit(位)來進(jìn)行的，常用的邏輯運(yùn)算有，與、或、異或、非等。二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算與0相與得0，與1相與保持不變?！芭c0”運(yùn)算可以將指定位清0。 與運(yùn)算與1相或得1，與0相或保持不變?！盎?”運(yùn)算可以將指定位置1?；蜻\(yùn)算邏輯運(yùn)算0 0 1 1 B 0 1 0 1 B0 1 1 1

3、 B0 0 1 1 B 0 1 0 1 B0 0 0 1 B二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算與1相異或等于取反，與0相異或保持不變。異或運(yùn)算可以對指定位求反。異或運(yùn)算按位取反，利用非運(yùn)算可以對所有位求反。非運(yùn)算1 0 0 1 B0 0 1 1 B 0 1 0 1 B0 1 1 0 B二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算例1：用邏輯運(yùn)算將ASCII碼實現(xiàn)az和AZ之間的轉(zhuǎn)換解答：首先要清楚大寫字母和小寫字母的區(qū)別 小寫 a z 對應(yīng)的ASCII為：61H（01100001B）7AH （01101010B） 大寫 A Z對應(yīng)的ASCII為：41H （01000001B）5AH （01000001B） 小寫大寫：小寫字母 &1

4、1011111B（DFH） 大寫字母 大寫小寫：大寫字母 | 00100000B（20H） 小寫字母二進(jìn)制算數(shù)和邏輯運(yùn)算問題與思考1. 計算機(jī)硬件包含哪些組成部件？2. 微型計算機(jī)的CPU是如何執(zhí)行指令的?什么是指令流水線?3. 什么是內(nèi)存,內(nèi)存容量由什么決定,什么是存儲單元和內(nèi)存地址?4. CPU是如何訪問內(nèi)存的?需要哪些信號線,各信號的作用是什么?5. 什么是寄存器?寄存器的物理位置在哪里,作用是什么?CPU如何訪問寄存器?6. 幾個關(guān)鍵的寄存器PC、SP、FLAG的作用是什么，它們在什么情況下會發(fā)生改變？7. 堆棧區(qū)的功能是什么，通常在什么情況下使用，它是如何訪問的？ 微型計算機(jī)的硬件組

5、成微型計算機(jī)的馮諾依曼結(jié)構(gòu)運(yùn)算器輸出設(shè)備控制器輸入設(shè)備存儲器指令流控制命令數(shù)據(jù)流微型計算機(jī)系統(tǒng)硬件的五大組成部分最核心的控制器和運(yùn)算器部分由CPU承擔(dān)，所有操作都在控制器發(fā)出的控制信號的控制下完成的?？刂破鞲鶕?jù)程序產(chǎn)生控制信號，程序則由編程人員編制并存放在存儲器中。 微型計算機(jī)的硬件組成執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。由累加器（Accumulator，A）、暫存器（Temporary，TMP）、算術(shù)邏輯單元（Arithmatic Logic Unit，ALU）、標(biāo)志寄存器（Flag Registers，F(xiàn)）和一些邏輯電路組成。運(yùn)算器 微型計算機(jī)的硬件組成控制器是指令執(zhí)行部件，包括取指令、分析指令

6、（指令譯碼）和執(zhí)行指令，由指令寄存器（Instruction Register，IR）、指令譯碼器（Instruction Decoder，ID）和定時控制電路（Timing and Control）等組成。計算機(jī)的所有操作都是在控制器的控制下完成的。控制器 微型計算機(jī)的硬件組成存儲器是計算機(jī)中存儲程序和數(shù)據(jù)的部件。計算機(jī)的存儲器分為兩大部分，一部分為內(nèi)部存儲器或主存儲器，簡稱內(nèi)存或主存；另一部分為外部存儲器或輔助存儲器，簡稱外存或輔存。存儲器 微型計算機(jī)的硬件組成計算機(jī)的硬件組成如何？運(yùn)算器的組成及功能？控制器的組成及功能？問題與思考Thanks 微型計算機(jī)的硬件組成計算機(jī)中存儲程序和數(shù)據(jù)的

7、部件?？煞譃椋簝?nèi)部存儲器（內(nèi)存）/ 主存儲器（主存）外部存儲器（外存）/ 輔助存儲器（輔存）存儲器 微型計算機(jī)的硬件組成存儲容量描述存儲器存儲二進(jìn)制信息量多少。存儲二進(jìn)制信息的基本單位：位（bit，b）8個二進(jìn)制位組成的通用基本單元：字節(jié)（Byte，B）微型計算機(jī)中通常以字節(jié)為單位表示存儲容量。 存儲容量單位換算1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB 微型計算機(jī)的硬件組成存儲容量 微型計算機(jī)的硬件組成信息存入存儲器和從存儲器中取出所需要的時間，是描述存儲器工作快慢程度的指標(biāo)。 存取速度存儲器類型半導(dǎo)體存儲器。分為隨機(jī)讀寫存儲器RAM和只讀存儲器ROM。一

8、般RAM用作數(shù)據(jù)存儲器，存儲臨時數(shù)據(jù)，讀寫速度更快；ROM用作程序存儲器，比如計算機(jī)BIOS程序就存放在ROM當(dāng)中。RAM又可以分為SRAM和DRAM。 微型計算機(jī)的硬件組成高速緩沖存儲器技術(shù) 目的：加快內(nèi)存的訪問速度 為了加快處理速度，在CPU與主存儲器之間增設(shè)了一級或兩級高速小容量存儲器，稱之為高速緩沖存儲器（Cache）。高速緩沖存儲器的存取速度比主存要快一個數(shù)量級，大體與CPU的速度相當(dāng)。CPU在取指令或取操作數(shù)時，首先看其是否在高速緩沖存儲器中，不在時才訪問主存儲器。指令或操作數(shù)在高速緩沖存儲器中時，稱為“命中”，反之稱為“未命中”。CPUCacheSRAM高速緩存 控制器 主存 D

9、RAM高速緩存系統(tǒng) 微型計算機(jī)的硬件組成虛擬存儲器技術(shù) 目的：擴(kuò)大用戶可用內(nèi)存儲器空間 CPU物理主內(nèi)存高速、小容量存儲管理機(jī)制 外部存儲器低速、大容量如：硬盤、光盤 Cache虛擬主內(nèi)存 虛擬存儲器技術(shù)是一種通過硬件和軟件結(jié)合擴(kuò)大用戶可用存儲空間的技術(shù)。它在內(nèi)存儲器和外存儲器（軟盤、硬盤或光盤）之間增加一些的硬件和軟件，使兩者形成一個有機(jī)整體。 微型計算機(jī)的硬件組成某處理器有30根地址線，可尋址地址空間為（ ）。A16M B.256MC1G D.4G ROM和RAM性能的主要區(qū)別即各自的應(yīng)用領(lǐng)域如何？存儲器涉及哪些引腳，讀寫過程是如何實現(xiàn)的？ 問題與思考討論與交流Thanks 微型計算機(jī)的硬

10、件組成是微型計算機(jī)的運(yùn)算和控制指揮中心，由運(yùn)算器、控制器和寄存器陣列三個主要部件組成微處理器微處理內(nèi)部結(jié)構(gòu) 微型計算機(jī)的硬件組成執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件，由累加器（Accumulator，A）、暫存器（Temporary，TMP）、算術(shù)邏輯單元（Arithmatic Logic Unit，ALU）、標(biāo)志寄存器（Flag Registers，F(xiàn)）和一些邏輯電路組成。運(yùn)算器 微型計算機(jī)的硬件組成控制器是指令執(zhí)行部件，包括取指令、分析指令（指令譯碼）和執(zhí)行指令，由指令寄存器（Instruction Register，IR）、指令譯碼器（Instruction Decoder，ID）和定時控制電路

11、（Timing and Control）等組成。計算機(jī)的所有操作都是在控制器的控制下完成的?？刂破鞒绦蛑噶?指令2指令3指令n 取指令指令譯碼取操作數(shù)執(zhí)行指令存結(jié)果指令周期操作碼操作數(shù)執(zhí)行 微型計算機(jī)的硬件組成寄存器也是CPU的重要組成部分，用來“寄存”數(shù)據(jù)處理的當(dāng)前信息。按照用途可分為：通用寄存器，供用戶存取數(shù)據(jù)特殊寄存器，用來管理堆棧的寄存器-堆棧指示器SP，還比如用來管理程序步序的程序計數(shù)器PC。特殊寄存器一般不允許用戶隨便使用。寄存器陣列 微型計算機(jī)的硬件組成一塊設(shè)在內(nèi)存中按先進(jìn)后出(First In Last Out，F(xiàn)ILO)原則組織的存儲區(qū)域，用于子程序和中斷程序調(diào)用時的現(xiàn)場保護(hù)

12、和參數(shù)傳遞，也可存放數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存入棧區(qū)稱為壓棧(PUSH)，從棧區(qū)中取出數(shù)據(jù)稱為彈棧(POP)。 PUSH和POP操作每次壓入或彈出一個元素，元素的大小根據(jù)機(jī)型和指令不同而不同。堆棧堆棧指示器SP用于指示當(dāng)前棧頂元素所在的位置。壓棧、彈?？偸窃跅ｍ斶M(jìn)行的，隨著對堆棧的壓入和彈出操作，SP的值會自動變化。 微型計算機(jī)的硬件組成堆棧區(qū)的訪問特點？堆棧區(qū)的主要用途?四種堆棧訪問方式究竟是如何工作的？討論與交流 微型計算機(jī)的硬件組成是微型計算機(jī)的運(yùn)算和控制指揮中心，由運(yùn)算器、控制器和寄存器陣列三個主要部件組成微處理器微處理內(nèi)部結(jié)構(gòu) 微型計算機(jī)的硬件組成執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件，由累加器（Accum

13、ulator，A）、暫存器（Temporary，TMP）、算術(shù)邏輯單元（Arithmatic Logic Unit，ALU）、標(biāo)志寄存器（Flag Registers，F(xiàn)）和一些邏輯電路組成。運(yùn)算器 微型計算機(jī)的硬件組成控制器是指令執(zhí)行部件，包括取指令、分析指令（指令譯碼）和執(zhí)行指令，由指令寄存器（Instruction Register，IR）、指令譯碼器（Instruction Decoder，ID）和定時控制電路（Timing and Control）等組成。計算機(jī)的所有操作都是在控制器的控制下完成的?？刂破鞒绦蛑噶?指令2指令3指令n 取指令指令譯碼取操作數(shù)執(zhí)行指令存結(jié)果指令周期操作碼

14、操作數(shù)執(zhí)行 微型計算機(jī)的硬件組成寄存器也是CPU的重要組成部分，用來“寄存”數(shù)據(jù)處理的當(dāng)前信息。按照用途可分為：通用寄存器，供用戶存取數(shù)據(jù)特殊寄存器，用來管理堆棧的寄存器-堆棧指示器SP，還比如用來管理程序步序的程序計數(shù)器PC。特殊寄存器一般不允許用戶隨便使用。寄存器陣列 微型計算機(jī)的硬件組成一塊設(shè)在內(nèi)存中按先進(jìn)后出(First In Last Out，F(xiàn)ILO)原則組織的存儲區(qū)域，用于子程序和中斷程序調(diào)用時的現(xiàn)場保護(hù)和參數(shù)傳遞，也可存放數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存入棧區(qū)稱為壓棧(PUSH)，從棧區(qū)中取出數(shù)據(jù)稱為彈棧(POP)。 PUSH和POP操作每次壓入或彈出一個元素，元素的大小根據(jù)機(jī)型和指令不同而不同。

15、堆棧堆棧指示器SP用于指示當(dāng)前棧頂元素所在的位置。壓棧、彈棧總是在棧頂進(jìn)行的，隨著對堆棧的壓入和彈出操作，SP的值會自動變化。 微型計算機(jī)的硬件組成堆棧區(qū)的訪問特點？堆棧區(qū)的主要用途?四種堆棧訪問方式究竟是如何工作的？討論與交流 微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)總線微型計算機(jī)在硬件上普遍采用總線結(jié)構(gòu)。總線結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)構(gòu)成方便，并具有很好的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。存儲器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口地址總線 AB輸出設(shè)備CPU數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CBI/O接口連接多個功能部件或多個裝置的一組公共信號線。連在總線上的所有部件均能使用的公共線路，但使用必須是分時的。計算機(jī)總線系統(tǒng) 微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)按傳輸信息類別

16、，總線分為：數(shù)據(jù)總線（Data Bus ,DB），傳輸數(shù)據(jù)信息地址總線（Address Bus ，AB ），傳輸?shù)刂沸畔⒖刂瓶偩€（Control Bus, CB），傳輸控制信息 微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線DB是CPU用來傳送數(shù)據(jù)信息的信號線，為雙向（雙向傳送信息）、三態(tài)（高、低電平狀態(tài)，以及高阻抗?fàn)顟B(tài)（浮空狀態(tài)）總線。位數(shù)越寬，一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱蟆?微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與三總線地址總線AB是微型計算機(jī)用來傳送地址信息的信號線，為單向（單向傳送信息）、三態(tài)總線，由微處理器發(fā)出，尋址存儲器或外設(shè)。AB的位數(shù)越寬，尋址的空間就越大。 編址方式 獨立編址-多種尋址指令 統(tǒng)一編址-單個尋址指令

17、 微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)控制總線CB傳送控制信號的一組總線，實現(xiàn)CPU對外部功能部件（包括存儲器和I/O接口）的控制及接收外部傳送給CPU的狀態(tài)信號，包括微處理器向存儲器發(fā)送的讀選通信號RD、寫選通信號WR，以及外設(shè)向微處理器發(fā)送的中斷請求信號NMI、INTR等?？刂瓶偩€的各位作用不同，且一般都是單向的。 微型計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)討論與交流深入理解統(tǒng)一編址與獨立編址問題，其含義及特點是什么？Thanks無符號數(shù)的表示 計算機(jī)采用二進(jìn)制：只能認(rèn)識和處理二進(jìn)制數(shù)即：“0”、“1”以及由“0”“1”組成的信息十進(jìn)制數(shù)、az AZ%、!、$計算機(jī)系統(tǒng)十進(jìn)制數(shù)計算機(jī)只能操作二進(jìn)制數(shù)，而人們?nèi)粘Ｖ涣?xí)慣使用十進(jìn)制

18、，人要和計算機(jī)打交道要進(jìn)行進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。先把十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，交給計算進(jìn)行運(yùn)算，計算機(jī)運(yùn)算的結(jié)果再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制輸出給用戶。由于二進(jìn)制的缺點：書寫冗長、易錯，因此引入十六進(jìn)制數(shù)(另有八進(jìn)制)，作為二進(jìn)制數(shù)的簡化書寫符號。數(shù)字末尾標(biāo)注：二進(jìn)制：B；十進(jìn)制：D或省略十六進(jìn)制：H十進(jìn)制二進(jìn)制無符號數(shù)的表示 整數(shù)“除2取余，逆序排列”小數(shù)“乘2取整，順序排列”二進(jìn)制十進(jìn)制無符號數(shù)的表示 從右到左每一位二進(jìn)制的數(shù)乘以2的相應(yīng)次方，再求和無符號數(shù)的表示 0、1、29, A、B、C、D、E、F 借用十進(jìn)制的十個符號 借用六個英文字母 構(gòu)成十六進(jìn)制的16個數(shù)字符號十六進(jìn)制“一比四”的對應(yīng)關(guān)系：每一位十六進(jìn)制

19、數(shù)對應(yīng)四位二進(jìn)制十六進(jìn)制二進(jìn)制00000100012001030011401005010160110701118100091001A1010B1011C1100D1101E1110F1111二進(jìn)制與十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換每4位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)1位十六進(jìn)制數(shù)。無符號數(shù)的表示 小數(shù)點向兩側(cè)，每4位分為1組，不足4位則添0湊夠4位(19個符號)(6個符號)練習(xí)：（11.1）B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)是多少？ （11.1）H轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)是多少？無符號數(shù)的表示 解答：（11.1）B = 3.5 （11.1）H = 17.0625無符號數(shù)的表示 問題與思考(101.01)B-（ ）D(101.1)H-（ ）D(36.75)H

20、-（ ）B(36.75)D-（ ）B 無符號數(shù)的表示 問題與思考(101.01)B-（ 5.25 ）D(101.1)H-（ 257.0625 ）D(36.75)H-（ 110110.01110101 ）B(36.75)D-（ 100100.11 ）B 機(jī)器數(shù)在計算機(jī)中，無論數(shù)值還是符號，都是用0或1來表示。機(jī)器數(shù)表示的真實值稱為真值。帶符號整數(shù)的表示 帶符號整數(shù)的機(jī)器數(shù)通常用最高位做符號位，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。常用的表示方法有：原碼、 反碼、 補(bǔ)碼原碼最高位表示符號（0正1負(fù)），其余位用真值絕對值的二進(jìn)制表示數(shù)值。帶符號整數(shù)的表示原碼 優(yōu)點：簡單直觀，與真值的對應(yīng)直觀，轉(zhuǎn)換方便。以8位原碼

21、為例，表示范圍：1111 1111B 0111 1111B - 127 +127缺點：0的表示不唯一帶符號整數(shù)的表示原碼0000 0000B - 01000 0000B+ 0計算結(jié)果出錯 1 0 0 0 0 0 1 1B- 3+ 0 0 0 0 0 0 1 1B+3 1 0 0 0 0 1 1 0B- 6反碼最高位表示符號（0正1負(fù)），正數(shù)的反碼數(shù)值位同原碼，負(fù)數(shù)的反碼數(shù)值位是其原碼的按位取反帶符號整數(shù)的表示反碼 優(yōu)點：糾正了原碼的運(yùn)算錯誤。以8位二進(jìn)制碼為例，表示范圍為：反碼：1000 0000B0111 1111B原碼： 1111 1111B0111 1111B真值：- 127+ 127缺

22、點：0的表示不唯一帶符號整數(shù)的表示反碼與真值轉(zhuǎn)換不直觀（反碼原碼真值）反碼：1111 1111B0000 0000B原碼： 1000 0000B0000 0000B真值：- 0+ 0補(bǔ)碼最高位表示符號（0正1負(fù)），正數(shù)的補(bǔ)碼數(shù)值位同原碼，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼數(shù)值位是其原碼按位取反再加1帶符號整數(shù)的表示補(bǔ)碼 以8位二進(jìn)制碼為例，表示范圍為：補(bǔ)碼：1000 0000B0111 1111B反碼：0111 1111B原碼： 0111 1111B真值：- 128+ 127優(yōu)點：0的表示是唯一的帶符號整數(shù)的表示補(bǔ)碼做加法時，符號位也參與運(yùn)算，將減法運(yùn)算變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算，結(jié)果正確。補(bǔ)碼：1111 1101B0000 00

23、11B反碼：1111 1100B0000 0011B原碼： 1000 0011B0000 0011B真值：- 3+ 3與真值轉(zhuǎn)換不直觀（補(bǔ)碼反碼原碼真值） 1 1 1 1 1 1 0 1B- 3+ 0 0 0 0 0 0 1 1B+ 3 0 0 0 0 0 0 0 0B0缺點：減1數(shù)值位取反不變不變問題與思考X補(bǔ)碼=01101101B X原碼= BX補(bǔ)碼=11010110B X原碼= B相同位數(shù)的有符號數(shù)比無符號數(shù)表示的范圍大;（對or錯 ）帶符號整數(shù)的表示補(bǔ)碼 問題與思考X補(bǔ)碼=01101101B X原碼= 01101101 BX補(bǔ)碼=11010110B X原碼= 10101010 B相同位

24、數(shù)的有符號數(shù)比無符號數(shù)表示的范圍大;（錯 ）帶符號整數(shù)的表示補(bǔ)碼 定點數(shù)浮點數(shù)表示及轉(zhuǎn)換定點數(shù)表示數(shù)的范圍受字長限制，表示數(shù)的范圍有限，表示的精度有限。常用于表示純整數(shù)、純小數(shù)。浮點數(shù)IEEE754標(biāo)準(zhǔn)浮點數(shù)由階碼和尾數(shù)兩個部分組成。單精度格式: 32位雙精度格式: 64位1823S符號位EM階碼尾數(shù)11152S符號位EM階碼尾數(shù)移碼浮點數(shù)表示及轉(zhuǎn)換對真值補(bǔ)碼的符號位取反, 相當(dāng)于真值增加12810000000-0000000000000000-10000000一般用移碼減一作浮點數(shù)的階碼。（十進(jìn)制數(shù)+127）B = 對應(yīng)的移碼浮點數(shù)的表示浮點數(shù)表示及轉(zhuǎn)換符號位EM階碼尾數(shù)S浮點數(shù)的表示浮點數(shù)

25、表示及轉(zhuǎn)換例：用32位單精度表示-108.0125-108.0125D=(-1)*1101100.000000110011001100B=(-1)* 26*1.101100 000000110011001100BS=1B E=6+127=133=10000101B 階數(shù)范圍-127128M=101100 00000011001100110B表示結(jié)果： 1 10000101 101100 000000110011001101823符號位EM階碼尾數(shù)即：C2D80666HS浮點數(shù)表示及轉(zhuǎn)換幾個特殊數(shù)值：E為 0000000011111111對應(yīng)-127128當(dāng)E的二進(jìn)制位全為1（128）時為特殊數(shù)

26、值：此時，若M的二進(jìn)制位全為0，則n表示無窮大。若S為1則為負(fù)無窮大，若S為0則為正無窮大; 若M的二進(jìn)制位不全為0時，表示NaN(Not a Number),表示這不是一個合法實數(shù)。E為全0 （-127）時：M全為0時，表示機(jī)器0； M不全為0時，表示非規(guī)格化的數(shù)。單精度數(shù)E的取值為1254 （-126127） （8位表示），M為23位，共32位；雙精度數(shù)E的取值為12046 （-10221023） （11位表示），M為52位，共64位。 思考：浮點數(shù)表示及轉(zhuǎn)換將十進(jìn)制數(shù)9轉(zhuǎn)換為IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的單精度數(shù)是多少？,如果用補(bǔ)碼來表示是多少？解答：（1）轉(zhuǎn)換成IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的單精度數(shù)9=

27、(-1)01001=(-1)023 1.001 =(-1)02130-127 1.001 二進(jìn)制代碼為：0 10000010 00100000000000000000000 即：41100000H（2）如果表示成補(bǔ)碼9 = 1001 即00000009H 浮點數(shù)表示及轉(zhuǎn)換問題與思考將下列浮點數(shù)的內(nèi)存映像用16進(jìn)制表示0.15625， -5， 13/32浮點數(shù)表示及轉(zhuǎn)換問題與思考解 （1） 0.15625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制值為0.00101B，在IEEE754中規(guī)格化表示為1.0123，e1273124，IEEE754編碼為：0 01111100 01000000000000000000000 即：3

28、E200000H （2）5轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制值為：101B在IEEE754中規(guī)格化表示為1.0122， e1272129，IEEE754編碼為：1 10000001 01000000000000000000000 即：C0A00000H (3) 13/32= (-1)011012-5 =(-1)02-5231.101 =(-1)02125-127 1.101 IEEE754編碼為：0 01111101 10100000000000000000000 即：3ED00000H 浮點數(shù)表示及轉(zhuǎn)換討論與交流在計算機(jī)內(nèi)，浮點數(shù)的存儲誤差是如何產(chǎn)生的，如何減小存儲誤差？Thanks計算機(jī)中常用的兩種編碼BCD碼

29、和ASCII碼，是為方便在特定場合下進(jìn)行特定計算而制定的編碼規(guī)則。ASCII碼和BCD碼表示方法ASCII碼American Standard Code for Information Interchange美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)的編碼方法。在計算機(jī)里，又可分為：分離BCD碼、組合BCD碼。BCD碼- Binary-Coded Decimal 二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)使用指定的7位或8位二進(jìn)制數(shù)組合來表示128或256種可能的字符，包括大小寫字母、數(shù)字、標(biāo)點符號，和一些特殊控制字符。ASCII碼和BCD碼表示方法BCD碼十進(jìn)制數(shù)組合BCD碼分離BCD碼十六進(jìn)制數(shù)00000

30、0000 00000H100010000 00011H200100000 00102H300110000 00113H401000000 01004H501010000 01015H601100000 01106H701110000 01117H810000000 10008H910010000 10019H二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)ASCII碼和BCD碼表示方法四位二進(jìn)制數(shù)的組合 十進(jìn)制數(shù) 十六進(jìn)制數(shù)000000010010.1001101010111100110111101111012.9101112131415012.9ABCDEFBCD 非法BCD 二進(jìn)制數(shù) 碼1）BCD碼是用來表示十進(jìn)制數(shù)

31、的。它不是用09這10個符號，而是用四位“0”和“1”來 表示一位十進(jìn)制數(shù) 2）BCD表達(dá)的是十進(jìn)制數(shù)，應(yīng)當(dāng)保持十進(jìn)制數(shù)的特點：“逢十進(jìn)位”，“借一作十”。3）BCD不是純二進(jìn)制數(shù)ASCII碼和BCD碼表示方法BCD碼既不是二進(jìn)制，也不是十進(jìn)制。是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制十進(jìn)制“二進(jìn)制BCD看起來和十進(jìn)制一樣”ASCII碼和BCD碼表示方法BCD碼的十進(jìn)制調(diào)整BCD碼加法的十進(jìn)制調(diào)整方法： 對非法BCD碼加6修正低位向高位有進(jìn)位，低位加6修正例：計算（0100 0010）BCD+（0001 1001）BCD 42+19=610100 0010 + 0001 1001 0101 1011 非法

32、BCD 調(diào)整 + 0000 0110 （06調(diào)整） 0110 000161D 調(diào)整后的BCD ASCII碼和BCD碼表示方法BCD碼的十進(jìn)制調(diào)整例1 （30）BCD +（99）BCD0011 0000 + 1001 1001 1100 1001 BCD非法 1100 1001 + 0110 0000 （60調(diào)整） 1 0010 1001 總和： 129D 進(jìn)位CCPU中標(biāo)志寄存器的進(jìn)位標(biāo)志位 例2 （08）BCD +（09）BCD0000 1000 + 0000 1001 0001 0001 有進(jìn)位 0001 0001 + 0000 0110 （06調(diào)整） 0001 0111 ASCII碼和B

33、CD碼表示方法關(guān)于ASCII碼。必須了解： “A”“Z”的ASCII碼41H5AH “a”“z”的ASCII碼61H7AH “0”“9”的ASCII碼30H39H問題： 9用BCD碼表示：00001001 （09H）數(shù)值 9用ASCII碼表示：00111001 （39H）符號注意： *1 輸入設(shè)備一般用ASCII、BCD向計算機(jī)輸入數(shù)值、字母和字符； *2 輸出設(shè)備所能接收的通常也是ASCII、BCD以及八段碼思考：十進(jìn)制數(shù)23用BCD碼和ASCII碼分別怎樣表示？ 23 表示成BCD碼為：23H 23表示成ASCII碼為：“23”即 32H33HASCII碼和BCD碼表示方法問題與思考將下列

34、BCD碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)（00111000.01010110）BCD （ ）D討論與交流為什么會出現(xiàn)BCD碼，BCD碼調(diào)整的原理是什么，是如何實現(xiàn)的？Thanks CM3微控制器結(jié)構(gòu)及CM3微處理器特點Cortex-M3微控制器結(jié)構(gòu)Cortex-M3內(nèi)核調(diào)試系統(tǒng)Cortex-M3微處理器內(nèi)部總線外設(shè)存儲器時鐘和復(fù)位I/O由ARM設(shè)計由芯片制造商（如ST）設(shè)計開發(fā)Cortex-M3微控制器 CM3微控制器結(jié)構(gòu)及CM3微處理器特點CortexM3處理器結(jié)構(gòu)CM3微處理器結(jié)構(gòu)簡化圖 CM3微控制器結(jié)構(gòu)及CM3微處理器特點CortexM3處理器特點CM3處理器主要具有以下一些特點:（1）三級流水線設(shè)計；

35、（2）哈佛總線架構(gòu)；（3）32位尋址，支持4G存儲器空間；（4）基于ARM AMBA技術(shù)的片上接口，支持高吞吐量的流水線總線操作；（5）嵌套向量中斷控制器（NVIC），支持11個系統(tǒng)異常，最多240個中斷請求，以及8256個中斷優(yōu)先級；（6）支持操作系統(tǒng)的多種特性；（7）休眠模式和多種低功耗特性，降低了處理器的功耗；（8）支持可選的MPU（存儲器保護(hù)單元）；（9）通過位帶操作支持兩個特定存儲器區(qū)域中的位數(shù)據(jù)訪問；（10）支持Thumb-2指令集。 CM3微控制器結(jié)構(gòu)及CM3微處理器特點謝謝School of Electrical Engineering, Chongqing Universit

36、y重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 CM3處理器的3級流水線和指令緩沖區(qū)例如： 一條指令的執(zhí)行要經(jīng)過3個階段：取指令、譯碼、執(zhí)行，每個階段都要花費一個機(jī)器周期，如果沒有采用流水線技術(shù)，那么執(zhí)行以下所示的4條指令，需要12個機(jī)器周期MOV R8, R3； 指令1MVN R7, R3； 指令2SUB R0,R2,R3； 指令3MOV PC,LR； 指令4 CM3處理器的3級流水線和指令緩沖區(qū) 如果采用了指令流水線技術(shù)，完成以下4條指令的執(zhí)行，只需要6個機(jī)器周期MOV R8, R3； 指令1MVN R7, R3； 指令2SUB R0,R2,R3；指令3MOV PC,LR； 指令4（1）有些指令的執(zhí)行需要多個時鐘

37、周期，會造成流水線暫停； CM3處理器的3級流水線和指令緩沖區(qū)影響流水線執(zhí)行的因素（2）當(dāng)程序轉(zhuǎn)移時，會清空流水線。 CM3處理器的3級流水線和指令緩沖區(qū)程序轉(zhuǎn)移對指令流水線的影響 CMP R2,#0; 指令1 CMPNE R3,#0; 指令2 BEQ return; 指令3 CMP R2,R3; 指令4 BEQ strcmp; 指令5return SUB R0,R2,R3; 指令6 （1）CortexM3 處理器使用一個3 級流水線；（2）當(dāng)運(yùn)行的指令大多數(shù)都是16位時，處理器會每隔一個周期做一次取指；（3）為了改善轉(zhuǎn)移指令清空流水線的情況，CM3支持一些的v7M新指令，可以避免很多短程跳轉(zhuǎn)

38、，使 CM3 不再預(yù)取不滿足條件的指令。例如：IF-THEN （ IT ）指令；（4）由于流水線的存在，以及出于對Thumb代碼兼容的考慮，讀取PC會返回當(dāng)前指令地址+4的值。 CM3處理器的3級流水線和指令緩沖區(qū)Cortex-M3指令流水線的特點：指令緩沖區(qū) CM3處理器的3級流水線和指令緩沖區(qū) 指令緩沖區(qū)允許后續(xù)的指令在執(zhí)行前先在里面排隊，能在執(zhí)行未對齊的32位指令時，避免流水線“斷流”。指令存儲器3210NA1N+4B1A2N+8C1B2N+0 xCDC2指令緩沖區(qū)取指解碼執(zhí)行(Inst & ) (Inst ) (Inst ) A1B1A2A (Inst ) 存儲器中的未對齊的32位Th

39、umb-2指令流水線級數(shù)指令解碼取指B1C1B2B C1A DC2C B 執(zhí)行異常和中斷的概念 在Cortex-M3中，凡是打斷程序順序執(zhí)行的事件，都被稱為異常。除了外部中斷外，當(dāng)有指令執(zhí)行了“非法操作”，或者訪問被禁的內(nèi)存區(qū)間等產(chǎn)生的各種錯誤，以及不可屏蔽中斷發(fā)生時，都會打斷程序的執(zhí)行，這些情況統(tǒng)稱為異常。 Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級 Cortex-M3支持大量異常，包括10個系統(tǒng)異常，和最多240個外部中斷（簡稱IRQ）。編號類型優(yōu)先級簡介1復(fù)位-3（最高）復(fù)位2NMI-2不可屏蔽中斷（來自外部NMI輸入腳）3硬（hard）fault-1所有被除能的fault，都將“上升”

40、(escalation)成硬 fault。只要FAULTMASK沒有置位，硬fault服務(wù)例程就被強(qiáng)制執(zhí)行。Fault被除能的原因包括被禁用，或者FAULTMASK被置位4MemManagefault可編程存儲器管理fault，MPU訪問犯規(guī)以及訪問非法位置均可引發(fā)。企圖在“非執(zhí)行區(qū)”取指也會引發(fā)此 fault5總線fault可編程從總線系統(tǒng)收到了錯誤響應(yīng)，原因可以是預(yù)取中止或數(shù)據(jù)訪問錯誤6用法(usage)Fault可編程由于程序錯誤導(dǎo)致的異常。通常是使用了一條無效指令，或者是非法的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，例如嘗試切換到 ARM狀態(tài)7-10保留N/AN/A11SVCall可編程執(zhí)行系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用指令（SVC

41、）引發(fā)的異常12調(diào)試監(jiān)視器可編程調(diào)試監(jiān)視器（斷點，數(shù)據(jù)觀察點，或者是外部調(diào)試請求）13保留N/AN/A14PendSV可編程可掛起的系統(tǒng)服務(wù)15SysTick 可編程系統(tǒng)滴答定時器（也就是周期性溢出的時基定時器）系統(tǒng)異常 Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級16IRQ #0可編程外中斷#017IRQ #1可編程外中斷#1. . . . .255IRQ#239可編程外中斷#239外部中斷異常類型特殊功能寄存器IPSR。在NVIC 的中斷控制及狀態(tài)寄存器（ICSR）中，有一個VECTACTIVE 位段； Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級Cortex-M3有兩個地方記錄了當(dāng)前正服務(wù)異

42、常的編號：優(yōu)先級 優(yōu)先級對于異常來說很關(guān)鍵的，它會影響一個異常是否能被響應(yīng)，以及何時可以響應(yīng)。 Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級Cortex-M3用最多8位表達(dá)優(yōu)先級，可支持：3個固定的高優(yōu)先級256級的可編程優(yōu)先級128級搶占優(yōu)先級 優(yōu)先級號是以MSB對齊，設(shè)計時會裁掉表達(dá)優(yōu)先級的幾個低端有效位，達(dá)到減少優(yōu)先級數(shù)的目的。 表達(dá)優(yōu)先級允許使用的最少位數(shù)為3位，因此CM3至少要支持8級優(yōu)先級。Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0用于表達(dá)優(yōu)先級未使用，讀回零例：使用了3 個位來表達(dá)優(yōu)先級，則優(yōu)先級配置寄存器的結(jié)構(gòu)會如下圖所示使用3 個位來表達(dá)優(yōu)先級的情況我們能

43、夠使用的優(yōu)先級有8個分別為：0 x00(最高)、0 x20、0 x40、0 x60、0 x80、0 xA0、0 xC0、0 xE0(最低) Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級 Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級 Cortex-M3處理器的異常優(yōu)先級分組 為了使搶占機(jī)能變得更可控，CM3把256級優(yōu)先級按位分成高低兩段，分別是搶占優(yōu)先級和子優(yōu)先級。搶占優(yōu)先級決定異常響應(yīng)的搶占行為：當(dāng)系統(tǒng)正在響應(yīng)某低搶占優(yōu)先級異常L時，如果來了搶占優(yōu)先級更高的異常H，則H可以搶占L；子優(yōu)先級則決定同搶占優(yōu)先級的異常響應(yīng)行為：當(dāng)搶占優(yōu)先級相同的異常有不止一個懸起時，則優(yōu)先響應(yīng)子優(yōu)先級最高的異常。 N

44、VIC中有一個寄存器是“應(yīng)用程序中斷及復(fù)位控制寄存器”（AIRCR），它里面有一個位段名為“優(yōu)先級組”（ PRIGROUP ）。位段名稱類型復(fù)位值描述31:16VECTKEYR/W-訪問鑰匙：任何對該寄存器的寫操作，都必須同時把0 x05FA寫入此段，否則寫操作被忽略。若讀取此半字，則0 xFA0515ENDIANESSR-指示端設(shè)置。1大端（BE8），0小端。此值是在復(fù)位時確定的，不能更改10:8PRIGROUPR/W0優(yōu)先級分組2SYSRESETREQW-請求芯片控制邏輯產(chǎn)生一次復(fù)位1VECTCLRACTIVEW-清零所有異常的活動狀態(tài)信息。通常只在調(diào)試時用，或者在OS從錯誤中恢復(fù)時用0V

45、ECTRESETW-復(fù)位CM3處理器內(nèi)核（調(diào)試邏輯除外），但是此復(fù)位不影響芯片上在內(nèi)核以外的電路該位段的值對每一個優(yōu)先級可配置的異常都有影響。 Cortex-M3處理器的異常優(yōu)先級分組 AIRCR寄存器的PRIGROUP的值決定了分組位置，如下表所示。 Cortex-M3處理器的異常優(yōu)先級分組搶占優(yōu)先級最多是7個位，所以最多只有128級搶占優(yōu)先級。優(yōu)先級分組為7時，所有的位都表達(dá)子優(yōu)先級，沒有任何位表達(dá)搶占優(yōu)先級，因而所有優(yōu)先級可編程的異常之間不會發(fā)生搶占 在計算搶占優(yōu)先級和子優(yōu)先級的有效位數(shù)時，必須先求出下列值：芯片實際使用了多少位來表達(dá)優(yōu)先級；優(yōu)先級組是如何劃分的。 Cortex-M3處理

46、器的異常優(yōu)先級分組例如： 如果只使用3個位來表達(dá)優(yōu)先級（7:5），并且優(yōu)先級組的值是5（從bit5分組），則你得到4級搶占優(yōu)先級，且在每個搶占優(yōu)先級的內(nèi)部有2個子優(yōu)先級，如下圖所示。 Cortex-M3處理器的異常優(yōu)先級分組Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0搶占優(yōu)先級子優(yōu)先級未使用注意：即使在表達(dá)優(yōu)先級中未使用的位，也允許進(jìn)行分組。 Cortex-M3處理器的異常優(yōu)先級分組例如：如果優(yōu)先級分組的值是1（即bit0 bit1為子優(yōu)先級，其余為搶占優(yōu)先級），則所有可用的8個優(yōu)先級都是搶占優(yōu)先級，如下圖 所示。Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bi

47、t0搶占優(yōu)先級5:3搶占優(yōu)先級2:0（未使用，總是為0）子優(yōu)先級1:0（未使用，總是為0） Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級 如果優(yōu)先級完全相同的多個異常同時懸起，則先響應(yīng)異常編號最小的那一個。如IRQ#3會比IRQ#5 先得到響應(yīng)。 優(yōu)先級的分組都要預(yù)先經(jīng)過分析論證，并且盡可能在開機(jī)初始化時一次性地設(shè)置好，以后就不再更改了。Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0011未使用Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0010未使用異常1異常2例如：0 x600 x400 x400 x40 如果設(shè)置了軟件優(yōu)先級不同，就以軟件優(yōu)先級為準(zhǔn)，先響

48、應(yīng)軟件優(yōu)先級數(shù)值小的中斷。而中斷嵌套須由搶占優(yōu)先級決定 Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級問題與思考寄存器NVIC-IPR1對應(yīng)中斷4，5，6，7的優(yōu)先級設(shè)置，如果該寄存器的值為0 x70806050，則這四個中斷的優(yōu)先級順序為 ( )。A.中斷6中斷7中斷5中斷4B.中斷4中斷5中斷6中斷7 C.中斷4中斷5中斷7中斷6D.中斷7中斷6中斷5中斷4在STM32F103向量中斷控制器管理下，可將中斷分為（ ）組A.4 B. 5 C. 6 D. 7STM32中斷優(yōu)先級分組的位段在寄存器（AIRCR的810位 ）中，如需將某中斷的搶占優(yōu)先級設(shè)為7，響應(yīng)優(yōu)先級設(shè)為1，請問應(yīng)將該位段的值設(shè)置為

49、（ ）。中斷優(yōu)先級分組寄存器AIRCR的810位設(shè)為6，兩個中斷源的優(yōu)先級寄存器的高4位分別設(shè)為3和4，則這兩個中斷源不能產(chǎn)生中斷嵌套。（ ） Cortex-M3處理器的異常類型和優(yōu)先級問題與思考寄存器NVIC-IPR1對應(yīng)中斷4，5，6，7的優(yōu)先級設(shè)置，如果該寄存器的值為0 x70806050，則這四個中斷的優(yōu)先級順序為 ( C )。A.中斷6中斷7中斷5中斷4B.中斷4中斷5中斷6中斷7 C.中斷4中斷5中斷7中斷6D.中斷7中斷6中斷5中斷4在STM32F103向量中斷控制器管理下，可將中斷分為（ B ）組A.4 B. 5 C. 6 D. 7STM32中斷優(yōu)先級分組的位段在寄存器（AIR

50、CR的810位 ）中，如需將某中斷的搶占優(yōu)先級設(shè)為7，響應(yīng)優(yōu)先級設(shè)為1，請問應(yīng)將該位段的值設(shè)置為（ 4 ）。中斷優(yōu)先級分組寄存器AIRCR的810位設(shè)為6，兩個中斷源的優(yōu)先級寄存器的高4位分別設(shè)為3和4，則這兩個中斷源不能產(chǎn)生中斷嵌套。（ 對 ） Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為向量表 當(dāng)發(fā)生了異常并且要響應(yīng)異常時，CM3需要定位異常處理例程的入口地址。這些入口地址所在的存儲區(qū)域即是 “（異常）向量表”。每個向量（異常處理例程的入口地址）占用4字節(jié)。地址異常編號值（32位整數(shù)）0 x0000_0000-MSP 的初始值0 x0000_00041復(fù)位向量（PC初始值）0 x0

51、000_00082NMI向量（NMI服務(wù)例程的入口地址）0 x0000_000C3硬fault向量（硬fault服務(wù)例程的入口地址）0 x0000_00104MemManage錯誤向量（MemManage錯誤服務(wù)例程的入口地址）0 x0000_00145總線錯誤向量（總線錯誤服務(wù)例程的入口地址）其它異常服務(wù)例程的入口地址 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為 缺省情況下，CM3的“向量表”位于0地址處，CM3允許向量表重定位，即可以從其它地址處開始定位各異常向量。重定位地址區(qū)域可以是代碼區(qū)，但也可以是RAM區(qū)。 為了實現(xiàn)向量表重定位功能，CM3提供了一個“向量表偏移量寄存器”（

52、VTOR），通過修改該寄存器的值就能重定位向量表。 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為注意： 向量表的起始地址是有要求的。必須先求出系統(tǒng)中共有多少個向量，再把這個數(shù)字向上增大到2的整次冪，而且起始地址必須對齊到后者的邊界上。位段名稱描述29TBLBASE向量表是在Code區(qū)（0），還是在RAM區(qū)（1）28：7TBLOFF向量表的起始地址例：微控制器有32個中斷源 向量表的起始地址可以被設(shè)置為： 0 x0000_0000, 0 x0000_0100, 0 x0000_0200 等。 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為向量表的大?。?32(中斷)+16(系統(tǒng)異常

53、)4(每個向量的字節(jié)數(shù))=192向上增大到2的整次冪：256 中斷輸入及掛起行為 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為中斷掛起：中斷被置于一種等待處理器處理的狀態(tài)。如果處理器正在處理另外一個更高或同等優(yōu)先級的中斷，或者中斷被某個中斷屏蔽寄存器屏蔽，那么在其它中斷處理結(jié)束前或中斷屏蔽被清除前，掛起會一直保持。對于每個中斷源，在被掛起的情況下，都會有一個對應(yīng)的“掛起狀態(tài)寄存器”保存其中斷請求，直到該中斷能夠執(zhí)行為止。中斷請求被處理器接受的條件為：掛起狀態(tài)置位，中斷使能，中斷的優(yōu)先級為當(dāng)前最高，中斷未被屏蔽。 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為中斷請求X中斷掛起狀態(tài)

54、X處理器模式中斷活躍狀態(tài)X處理器操作中斷請求的確認(rèn)引起掛起狀態(tài)置位中斷服務(wù)程序清除外設(shè)的中斷請求進(jìn)入中斷處理使得掛起狀態(tài)被清除線程模式處理者模式線程模式進(jìn)入中斷處理使得活躍狀態(tài)置位線程壓棧和取向量中斷處理X異常返回出棧線程 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為中斷請求中斷掛起狀態(tài)處理器模式掛起狀態(tài)被軟件清除線程模式中斷請求中斷掛起狀態(tài)處理器模式掛起狀態(tài)被軟件清除線程模式掛起狀態(tài)被重新置位 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為 中斷請求中斷掛起狀態(tài)處理器模式中斷活躍狀態(tài)中斷請求信號一直保持線程模式處理者模式中斷返回再次進(jìn)入中斷服務(wù)例程中斷請求中斷掛起狀態(tài)處理器模式

55、中斷活躍狀態(tài)新的中斷請求脈沖線程模式處理者模式中斷返回再次進(jìn)入中斷服務(wù)例程中斷再次掛起 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為中斷請求中斷掛起狀態(tài)處理器模式中斷活躍狀態(tài)在進(jìn)入ISR前曾有過多次請求脈沖線程模式處理者模式中斷返回掛起狀態(tài)置位 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為問題與思考設(shè)中斷向量表的起始地址為0 x08000000，則NMI中斷源的中斷入口地址存放在（ ）處。 Cortex-M3處理器的向量表、中斷輸入及掛起行為問題與思考設(shè)中斷向量表的起始地址為0 x08000000，則NMI中斷源的中斷入口地址存放在（ 0 x08000008 ）處。 Corte

56、x-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回異常/中斷的響應(yīng)序列 當(dāng)Cortex-M3開始響應(yīng)一個中斷時，會在自動執(zhí)行3步：入棧： 依次把8個寄存器的值壓入棧（xPSR, PC, LR, R12，以及R3R0）；取向量：從向量表中找出對應(yīng)的服務(wù)程序入口地址；更新寄存器：更新堆棧指針SP，更新PSR，更新程序計數(shù)器PC，更新連接寄存器LR。地址被保存的內(nèi)容被保存的順序舊SP（N）原先已壓入的內(nèi)容-（N4）xPSR2（N8）PC1（N12）LR8（N16）R127（N20）R36（N24）R25（N28）R14新SP（N32）R03入棧順序以及入棧后堆棧中的內(nèi)容 Cortex-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回地址（H

57、ADDR）數(shù)據(jù)（HWDATA）時間N-8N-4N-32N-28N-24N-20N-12N-16PCPSRR0R1R2R3R12LR Cortex-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回異常返回值 在進(jìn)入異常服務(wù)例程后，LR的值被自動更新為特殊的EXC_RETURN，如下所示。程序被打斷時的LR已被自動入棧。位段含義31:4EXC_RETURN的標(biāo)識：必須全為130=返回后進(jìn)入Handler模式1=返回后進(jìn)入線程模式20=從主堆棧中做出棧操作，返回后使用MSP1=從進(jìn)程堆棧中做出棧操作，返回后使用PSP1保留，必須為000=返回ARM狀態(tài)1=返回Thumb狀態(tài)。在CM3中必須為1 Cortex-M3異常/中

58、斷的響應(yīng)及返回合法的EXC_RETURN值共3個，如下所示。EXC_RETURN數(shù)值功能0 xFFFF_FFF1返回handler模式0 xFFFF_FFF9返回線程模式，并使用主堆棧（SP=MSP）0 xFFFF_FFFD返回線程模式，并使用進(jìn)程堆棧（SP=PSP） Cortex-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回異常返回 當(dāng)異常服務(wù)例程執(zhí)行完畢后，需要做一個“異常返回”動作序列，從而恢復(fù)先前的系統(tǒng)狀態(tài)，才能使被中斷的程序得以繼續(xù)執(zhí)行。這里，有3種途徑可以觸發(fā)異常返回序列，如下所示。返回指令工作原理BX LR當(dāng)LR存儲EXC_RETURN時，使用BXLR即可返回POPPC 和POP,PC在服務(wù)例程中

59、，LR的值常常會被壓入棧。此時即可使用POP指令把LR存儲的EXC_RETURN往PC里彈棧，從而激起處理器做中斷返回LDR 與LDM把PC作為目的寄存器，亦可啟動中斷返回序列不管使用哪一種，都需要用到先前存儲的LR的值。 Cortex-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回 出棧：先前壓入棧中的寄存器在這里恢復(fù)。內(nèi)部的出棧順序與入棧時的相對應(yīng)，堆棧指針的值被恢復(fù)。在啟動了中斷返回序列后，將進(jìn)行以下處理：更新NVIC寄存器：異?；顒訝顟B(tài)位被硬件清零。 Cortex-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回中斷#1（低優(yōu)先級）中斷#2（高優(yōu)先級）執(zhí)行狀態(tài)異常處理線程棧處理器模式主程序中斷服務(wù)程序#1中斷服務(wù)程序#2主棧主

60、棧主棧線程模式處理模式線程模式處理模式處理模式嵌套中斷（中斷事件#2在ISR#1執(zhí)行期間產(chǎn)生）中斷事件#1壓棧時使用主棧中斷事件#2異常返回異常返回壓棧時使用主棧LR=0 xFFFFFFF9LR=0 xFFFFFFF1EXC_RETURNEXC_RETURN Cortex-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回 Cortex-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回問題與思考在中斷響應(yīng)的寄存器硬件壓棧過程中，如果R14的壓入地址為0 x20007f00，則R2的壓入地址為（ ） Cortex-M3異常/中斷的響應(yīng)及返回問題與思考在中斷響應(yīng)的寄存器硬件壓棧過程中，如果R14的壓入地址為0 x20007f00，則R2的壓入