第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7課件

第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM72022/12/18第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM72022/12/14第一章嵌1內(nèi)容簡介《ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)》從基本概念和原理入手，循序漸進地講解了嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)、ARM處理器基礎(chǔ)、ARM7指令系統(tǒng)、程序設(shè)計、ADS編譯環(huán)境和初始化代碼等各項基礎(chǔ)知識，幫助讀者成功地掌ARM應(yīng)用基礎(chǔ)。本套教材構(gòu)成：

入門篇 《ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)》 提高篇 《ARM嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用》 實戰(zhàn)篇 《ARM嵌入式應(yīng)用實戰(zhàn)》第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7內(nèi)容簡介《ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)》從基本概念和原理入手，循2章節(jié)目錄第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識第二章ARM處理器基礎(chǔ)第三章ARM的指令系統(tǒng)第四章ARM的編程技術(shù)第五章四個操作范例第六章ADS1.2開發(fā)工具的使用第七章AXD調(diào)試工具的使用第八章初始化代碼研究第九章LPC2220（ARM7）處理器第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7章節(jié)目錄第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知3第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識一、認識嵌入式系統(tǒng)二、計算機系統(tǒng)的信息表示方式三、本節(jié)附錄第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識一、認識嵌入式系統(tǒng)第一章嵌入式系統(tǒng)4一、認識嵌入式系統(tǒng)

以數(shù)字科技為基礎(chǔ)，計算機科學技術(shù)為框架的嵌入式系統(tǒng)目前已普遍應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7一、認識嵌入式系統(tǒng) 以數(shù)字科技為基礎(chǔ)，計算機科學技術(shù)為框架的51.1嵌入式系統(tǒng)的定義根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機器和車間用行的裝備”（原文為devicesusedtocontrol，orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。

目前國內(nèi)一個被普遍認同的定義是：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件和硬件可裁減，以適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、速度、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

可以認為，嵌入式系統(tǒng)是一種硬件和軟件緊密耦合在一起的專用計算機系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.1嵌入式系統(tǒng)的定義根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)61.2嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的四個階段1、無操作系統(tǒng)階段；2、簡單操作系統(tǒng)階段；3、實時操作系統(tǒng)階段；4、嵌入式片上系統(tǒng)（SystemonChip，SoC）階段。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.2嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的四個階段1、無操作系統(tǒng)階段；第一章嵌71.3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.新的微處理器層出不窮，精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關(guān)鍵算法，降低功耗和硬件成本。2.嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)成了一項系統(tǒng)工程，開發(fā)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還要提供強大的硬件開發(fā)工具和軟件支持包。3.通用計算機上使用的新技術(shù)、新觀念開始逐步移植到嵌入式系統(tǒng)中，嵌入式軟件平臺得到進一步完善，基本都能提供更加友好的多媒體人機交互界面。4.各種開源的嵌入式操作系統(tǒng)（如μCLinux、μC/OS-II）迅速發(fā)展，目前已經(jīng)形成了能與VxWorks、WindowsCE等嵌入式操作系統(tǒng)進行有力競爭的局面。5.網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著Internet技術(shù)的成熟和帶寬的提高而日益突出，以往功能單一的設(shè)備功能不再單一，結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)互連成為必然趨勢。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀1.新的微處理器層出不窮，精81.4嵌入式系統(tǒng)的組成

一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般是由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置兩部分組成。嵌入式計算機系統(tǒng)由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.4嵌入式系統(tǒng)的組成一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般是由嵌入式計9硬件層

硬件層由嵌入式核心控制模塊和外圍設(shè)備接口組成。在嵌入式處理器基礎(chǔ)上添加電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路和存儲器電路，就構(gòu)成一個嵌入式核心控制模塊。硬件層結(jié)構(gòu)示意圖第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7硬件層硬件層由嵌入式核心控制模塊和外圍設(shè)備接口101．嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專門設(shè)計的系統(tǒng)中。嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)可以采用馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)或哈佛體系結(jié)構(gòu)；指令系統(tǒng)可以選用精簡指令系統(tǒng)（RISC）和復(fù)雜指令系統(tǒng)（CISC）。2．存儲器存儲器是用來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71．嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌113．通用設(shè)備接口和I/O接口嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口和I/O接口。每個外設(shè)通常都只有單一的功能，它可以在芯片外也可以內(nèi)置在芯片中。外設(shè)的種類很多，可從一個簡單的串行通信設(shè)備到非常復(fù)雜的802.11無線設(shè)備。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM73．通用設(shè)備接口和I/O接口嵌入式系統(tǒng)和外界交互12中間層 硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層或板級支持包。 中間層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能。 中間層主要完成兩部分工作： 1、嵌入式系統(tǒng)硬件初始化：系統(tǒng)初始化過程的3個主要環(huán)節(jié)：片級初始化、板級初始化和系統(tǒng)級初始化。 2、硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序： 硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序的初始化通常是一個從高到低的過程。設(shè)備驅(qū)動程序通常不直接由BSP使用，而是在系統(tǒng)初始化過程中由BSP將他們與操作系統(tǒng)中通用的設(shè)備驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來，并在隨后的應(yīng)用中由通用的設(shè)備驅(qū)動程序調(diào)用，實現(xiàn)對硬件設(shè)備的操作。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7中間層 硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層或板級13系統(tǒng)軟件層

系統(tǒng)軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperationSystem,RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口(GraphicUserInterface，GUI)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成，如圖所示。其中RTOS是其他所有應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7系統(tǒng)軟件層系統(tǒng)軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-tim141．嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)負責嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、控制、協(xié)調(diào)、任務(wù)調(diào)度等活動。2．文件系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)下的文件系統(tǒng)相比，嵌入式文件系統(tǒng)比較簡單，主要提供文件存儲、文件屬性修改和文件目錄服務(wù)等功能。3．圖形用戶接口（GUI）GUI極大地方便了非專業(yè)用戶地使用，人們可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便的進行操作。嵌入式系統(tǒng)的GUI具有的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、便于移植、可配置等特點。嵌入式系統(tǒng)中的圖形界面，一般采用下面的幾種方法實現(xiàn)： ①針對特定的圖形設(shè)備輸出接口，自行開發(fā)相應(yīng)的功能函數(shù)。 ②購買針對特定嵌入式系統(tǒng)的圖形中間軟件包。 ③采用源碼開放的嵌入式GUI系統(tǒng)。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71．嵌入式操作系統(tǒng)第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM715應(yīng)用軟件層

應(yīng)用軟件層是由基于實時操作系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，其作用是實現(xiàn)對被控制對象的控制功能。功能層是面向被控制對象和用戶的，為方便用戶操作，往往需要提供一個友好的人機界面。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7應(yīng)用軟件層應(yīng)用軟件層是由基于實時操作系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)161.5嵌入式系統(tǒng)實例

市場上現(xiàn)在有許多基于ARM芯片研制出來的手機產(chǎn)品，如圖所示。各種智能型手機具有多種多樣的功能，如接聽電話、電話薄、備忘錄、鬧鐘、短消息和游戲，甚至可以瀏覽網(wǎng)頁和收發(fā)電子郵件等。嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)過程大致分為兩步：硬件設(shè)計：硬件是產(chǎn)品賴以存在的基礎(chǔ)。軟件設(shè)計：軟件是其靈魂。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.5嵌入式系統(tǒng)實例市場上現(xiàn)在有許多基于ARM芯片研制出171.硬件部分硬件部分的必需部件：1）ARM處理器：ARM處理器有很多種，目前包括ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列、Secur-Core系列、Intel公司的StrongARM和Xscale等系列。2）顯示設(shè)備：顯示設(shè)備采用灰度或彩色的液晶模塊（LCD）。3）輸入設(shè)備：輸入設(shè)備可以采用鍵盤，還可以采用觸摸屏。4）存儲設(shè)備：通常情況下，當系統(tǒng)需要管理大量數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)又分為多種類別且需要分別進行處理時，采用文件系統(tǒng)能夠簡化編程，并提高效率。5）GPRS接口模塊：GPRS接口模塊能實現(xiàn)手機與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，處理器通過GPRS接口模塊可以與GPRS網(wǎng)絡(luò)上其他的手機進行數(shù)據(jù)通信。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.硬件部分硬件部分的必需部件：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識AR182.軟件部分

軟件部分實際上就是編寫的程序代碼。程序代碼一般由高級語言（如C/C++）和處理器專用匯編指令編寫而成，經(jīng)過編譯、鏈接、重定位，最終成為機器代碼，存放到系統(tǒng)的存儲器中。軟件可分為4個層次，從低到高分別為： 1、硬件驅(qū)動層； 2、操作系統(tǒng)層； 3、系統(tǒng)中間件層； 4、用戶應(yīng)用層。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM72.軟件部分軟件部分實際上就是編寫的程序代碼。程序代碼一般19二、計算機系統(tǒng)的信息表示方式進位計數(shù)制是一種計數(shù)的方法，人們最習慣用的是十進制計數(shù)法。一個任意的十進制數(shù)可以表示為：1.1進位計數(shù)制與轉(zhuǎn)換

1.數(shù)制系統(tǒng)anan-1…a0.b1b2…bm含意是：an×10n+an-1×10n-1+…+a0×100+b1×10-1+b2×10-2+…+bm×10-m

其中ai,bj是0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個數(shù)碼中的一個。十進制數(shù)的基數(shù)為10，即其數(shù)碼為0~9，且遵循逢十進一的規(guī)則。上式中相對于每位數(shù)字的10k稱為該位數(shù)字的權(quán)，例如：356.79=3×102+5×101+6×100+7×10-1+9×10-2

第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7二、計算機系統(tǒng)的信息表示方式進位計數(shù)制是一種計數(shù)的方法，人們20計算機為便于存儲及物理實現(xiàn)，采用了二進制。二進制數(shù)的基數(shù)為2，只有0，1兩個數(shù)碼，并遵循逢二進一的規(guī)則，因此二進制數(shù)anan-1…a0.b1b2…bm的值是：an×2n+an-1×2n-1+…+a0×20+b1×2-1+b2×2-2+…+bm×2-m例如：1011012=1×25+1×23+1×22+1×20=4510其中數(shù)的下標表示該數(shù)的基數(shù)r，即二進制的101101與十進制的45等值。再比如：102=210，1012=510，1112=710，10112=1210第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7計算機為便于存儲及物理實現(xiàn)，采用了二進制。二進制數(shù)的基數(shù)為221進位計數(shù)制基數(shù)數(shù)碼十六進制數(shù)160,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F十進制數(shù)100,1,2,3,4,5,6,7,8,9八進制數(shù)80,1,2,3,4,5,6,7二進制數(shù)20,1在計算機里：0x表示十六進制數(shù)； 0b表示二進制數(shù)值。常用的進位計數(shù)制的基數(shù)和數(shù)碼第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7進位計數(shù)制基數(shù)數(shù)碼十六進制數(shù)160,1,2,3,4,5,6,22比如二進制數(shù)0b101111:0b101111=1×25+0×24+1×23+1×22+1×21+1×20=32+8+4+2+1=47比如十六進制數(shù)0x20F:0x20F=2×162+0×161+F×160=512+15=527十進制數(shù)轉(zhuǎn)換二進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的降冪法。因為：20=1，21=2，22=4，23=8，24=16，25=32，26=64，27=128……。十進制數(shù)29，利用降冪法29可以寫成：29=16+8+4+1=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20=0b11101二進制數(shù)、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換十進制數(shù)

二進制數(shù)、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)都比較簡單。2.數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7比如二進制數(shù)0b101111:0b101111=1×23二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

十六進制數(shù)中的每一位可以與4位二進制數(shù)相對應(yīng)。二進制數(shù)十六進制數(shù)十進制數(shù)二進制數(shù)十六進制數(shù)十進制數(shù)0000001000880001111001990010221010A100011331011B110100441100C120101551101D130110661110E140111771111F15二進制數(shù)、十進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的數(shù)碼轉(zhuǎn)換表第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十六進制數(shù)中的每一位可以與4241.2計算機中數(shù)的表示

二進制數(shù)的運算

二進制數(shù)之間具有加、減、乘、除四則運算，在ARM匯編語言里都有相對應(yīng)的匯編指令完成四則運算。加減規(guī)則：0+0=0 0+1=1 1+0=11+1=0（進位1）0-0=0 0–1=1（借位1）1-0=1 1-1=00b1001111+0b1000001=0b10010000；0b101-0b011=0b010。加減法實例：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.2計算機中數(shù)的表示二進制數(shù)的運算二進制數(shù)之間具有加25機器數(shù)的表示1、數(shù)的原碼表示計算機中的數(shù)是用二進制來表示的，數(shù)的符號也是用二進制表示的。把一個數(shù)連同其符號在內(nèi)在機器中的表示加以數(shù)值化，這樣的數(shù)稱為機器數(shù)。機器數(shù)常用原碼、補碼和反碼表示法來表示。二進制位數(shù)8位16位32位字長1個字節(jié)1個半字1個字位數(shù)與字長對應(yīng)關(guān)系

第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7機器數(shù)的表示1、數(shù)的原碼表示計算機中的數(shù)是用二進262、數(shù)的補碼表示計算一個負數(shù)的補碼的辦法：先寫出與該負數(shù)相對應(yīng)的正數(shù)的原碼表示，然后將其按位求反（即0變?yōu)?，1變?yōu)?），最后在末位（最低位）加1，就可以得到該負數(shù)的補碼表示了。機器字長為8位，N=-52的補碼表示+52原碼表示 0b00110100按位求反后為 0b11001011末位加1后為 0b11001100用十六進制數(shù)表示 0xCC即[-52]補=0xCC機器字長為16位，N=-52的補碼表示

+52原碼表示 0b0000000000110100按位求反后為 0b1111111111001011末位加1后為 0b1111111111001100用十六進制數(shù)表示 0xFFCC即[-52]補=0xFFCC第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM72、數(shù)的補碼表示計算一個負數(shù)的補碼的辦法：先寫出與該負數(shù)相對273、補碼加減運算例假設(shè)機器字長為8位，已知[-23]補=0b11101001?，F(xiàn)在對[-23]補求補兩次：[-23]補為 0b11101001求補一次得 0b00010111再求補一次得 0b11101001對[-23]補求補兩次之后其結(jié)果等于本身，求補一次得到的結(jié)果恰好是[23]補，這一特性在讀者計算二進制補碼所代表十進制值時很有幫助。比如，給定一個二進制補碼0b11001101，下面計算所代表的十進制值：0b11001101求補一次：0b001100110b00110011=[51]補。所以0b11001101=[-51]補。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM73、補碼加減運算例假設(shè)機器字長為8位，已知[-23]補=028字符表示法

計算機中字符包括：字母：A、B、…、Z，a、b、…、z；數(shù)字：0、1、…、9；專用字符：+、-、*、/、%、…；非打印字符：BEL(Bell響鈴)、LF(LineFeed換行)、CR(CarriageReturn回車)、…。字符在機器里必須用二進制數(shù)來表示，目前比較普遍采用的是美國信息交換標準代碼ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)表示法。部分常用的ASCII值。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7字符表示法計算機中字符包括：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM29第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM730機器數(shù)表示小結(jié)

在計算機中，要處理的數(shù)可以分為兩類：無符號數(shù)和有符號數(shù)。1、無符號數(shù)

在計算機中，表示地址的數(shù)（地址指針）、字符、用前綴unsigned定義的C語言變量等等都是無符號數(shù)。2、有符號數(shù)有符號數(shù)在計算機中除了要表達該數(shù)的絕對值大小外，還要表達該數(shù)的正負號。機器數(shù)表示中用最高有效位保存該數(shù)的正負號，其他位保存該數(shù)的絕對值大小。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7機器數(shù)表示小結(jié)在計算機中，要處理的數(shù)可以分為兩類：無符號數(shù)311.3基本的邏輯運算

1、“與”運算（AND）“與”運算又稱邏輯乘，可用符號&來表示。只有當A、B兩個變量的取值均為1時，它們的“與”運算的結(jié)果才是1。2、“或”運算（ORR）“或”運算又稱邏輯加，可用符號|來表示即A、B兩個變量中只要有一個變量取值為1，則它們“或”運算的結(jié)果就是1。3、“非”運算“非”運算可用符號～來表示?！且粋€單元運算符，用來對一個二進制數(shù)按位取反。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.3基本的邏輯運算1、“與”運算（AND）“與324、“異或”運算（EORExclusive-OR）“異或”運算可用符號∧來表示，即當兩個變量的取值相異時，它們的“異或”運算結(jié)果為1。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM74、“異或”運算（EORExclusive-OR）33三、本節(jié)附錄1、十進制系統(tǒng)十進制由10個符號或數(shù)字組成：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9使用這些數(shù)字，我們可以表示任何數(shù)量。2、二進制系統(tǒng)在二進制系統(tǒng)里，僅有兩種符號或可能的數(shù)位取值：0和1。3、八進制系統(tǒng)八進制系統(tǒng)的基數(shù)是8，有8個數(shù)字：0、1、2、3、4、5、6、7。4、十六進制系統(tǒng)十六進制使用16為基，它有16個數(shù)字和字符，它使用0～9的數(shù)字加上字母A、B、C、D、E、F作為16個數(shù)字符號。進制系統(tǒng)詳述第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7三、本節(jié)附錄1、十進制系統(tǒng)進制系統(tǒng)詳述第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知341.1二進制系統(tǒng)的乘除運算

1、乘法運算二進制相乘類似于10進制相乘。事實上更簡單，因為二進制除了0就是1，沒有別的數(shù)字。十進制的9×11用二進制表示：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.1二進制系統(tǒng)的乘除運算1、乘法運算二進制相乘類似于135演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/18第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew36第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM72022/12/18第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM72022/12/14第一章嵌37內(nèi)容簡介《ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)》從基本概念和原理入手，循序漸進地講解了嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)、ARM處理器基礎(chǔ)、ARM7指令系統(tǒng)、程序設(shè)計、ADS編譯環(huán)境和初始化代碼等各項基礎(chǔ)知識，幫助讀者成功地掌ARM應(yīng)用基礎(chǔ)。本套教材構(gòu)成：

入門篇 《ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)》 提高篇 《ARM嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用》 實戰(zhàn)篇 《ARM嵌入式應(yīng)用實戰(zhàn)》第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7內(nèi)容簡介《ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)》從基本概念和原理入手，循38章節(jié)目錄第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識第二章ARM處理器基礎(chǔ)第三章ARM的指令系統(tǒng)第四章ARM的編程技術(shù)第五章四個操作范例第六章ADS1.2開發(fā)工具的使用第七章AXD調(diào)試工具的使用第八章初始化代碼研究第九章LPC2220（ARM7）處理器第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7章節(jié)目錄第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知39第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識一、認識嵌入式系統(tǒng)二、計算機系統(tǒng)的信息表示方式三、本節(jié)附錄第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識一、認識嵌入式系統(tǒng)第一章嵌入式系統(tǒng)40一、認識嵌入式系統(tǒng)

以數(shù)字科技為基礎(chǔ)，計算機科學技術(shù)為框架的嵌入式系統(tǒng)目前已普遍應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7一、認識嵌入式系統(tǒng) 以數(shù)字科技為基礎(chǔ)，計算機科學技術(shù)為框架的411.1嵌入式系統(tǒng)的定義根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機器和車間用行的裝備”（原文為devicesusedtocontrol，orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。

目前國內(nèi)一個被普遍認同的定義是：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件和硬件可裁減，以適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、速度、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

可以認為，嵌入式系統(tǒng)是一種硬件和軟件緊密耦合在一起的專用計算機系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.1嵌入式系統(tǒng)的定義根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)421.2嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的四個階段1、無操作系統(tǒng)階段；2、簡單操作系統(tǒng)階段；3、實時操作系統(tǒng)階段；4、嵌入式片上系統(tǒng)（SystemonChip，SoC）階段。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.2嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的四個階段1、無操作系統(tǒng)階段；第一章嵌431.3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.新的微處理器層出不窮，精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關(guān)鍵算法，降低功耗和硬件成本。2.嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)成了一項系統(tǒng)工程，開發(fā)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還要提供強大的硬件開發(fā)工具和軟件支持包。3.通用計算機上使用的新技術(shù)、新觀念開始逐步移植到嵌入式系統(tǒng)中，嵌入式軟件平臺得到進一步完善，基本都能提供更加友好的多媒體人機交互界面。4.各種開源的嵌入式操作系統(tǒng)（如μCLinux、μC/OS-II）迅速發(fā)展，目前已經(jīng)形成了能與VxWorks、WindowsCE等嵌入式操作系統(tǒng)進行有力競爭的局面。5.網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著Internet技術(shù)的成熟和帶寬的提高而日益突出，以往功能單一的設(shè)備功能不再單一，結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)互連成為必然趨勢。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀1.新的微處理器層出不窮，精441.4嵌入式系統(tǒng)的組成

一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般是由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置兩部分組成。嵌入式計算機系統(tǒng)由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.4嵌入式系統(tǒng)的組成一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般是由嵌入式計45硬件層

硬件層由嵌入式核心控制模塊和外圍設(shè)備接口組成。在嵌入式處理器基礎(chǔ)上添加電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路和存儲器電路，就構(gòu)成一個嵌入式核心控制模塊。硬件層結(jié)構(gòu)示意圖第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7硬件層硬件層由嵌入式核心控制模塊和外圍設(shè)備接口461．嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專門設(shè)計的系統(tǒng)中。嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)可以采用馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)或哈佛體系結(jié)構(gòu)；指令系統(tǒng)可以選用精簡指令系統(tǒng)（RISC）和復(fù)雜指令系統(tǒng)（CISC）。2．存儲器存儲器是用來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71．嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌473．通用設(shè)備接口和I/O接口嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口和I/O接口。每個外設(shè)通常都只有單一的功能，它可以在芯片外也可以內(nèi)置在芯片中。外設(shè)的種類很多，可從一個簡單的串行通信設(shè)備到非常復(fù)雜的802.11無線設(shè)備。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM73．通用設(shè)備接口和I/O接口嵌入式系統(tǒng)和外界交互48中間層 硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層或板級支持包。 中間層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能。 中間層主要完成兩部分工作： 1、嵌入式系統(tǒng)硬件初始化：系統(tǒng)初始化過程的3個主要環(huán)節(jié)：片級初始化、板級初始化和系統(tǒng)級初始化。 2、硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序： 硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序的初始化通常是一個從高到低的過程。設(shè)備驅(qū)動程序通常不直接由BSP使用，而是在系統(tǒng)初始化過程中由BSP將他們與操作系統(tǒng)中通用的設(shè)備驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來，并在隨后的應(yīng)用中由通用的設(shè)備驅(qū)動程序調(diào)用，實現(xiàn)對硬件設(shè)備的操作。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7中間層 硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層或板級49系統(tǒng)軟件層

系統(tǒng)軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperationSystem,RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口(GraphicUserInterface，GUI)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成，如圖所示。其中RTOS是其他所有應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7系統(tǒng)軟件層系統(tǒng)軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-tim501．嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)負責嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、控制、協(xié)調(diào)、任務(wù)調(diào)度等活動。2．文件系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)下的文件系統(tǒng)相比，嵌入式文件系統(tǒng)比較簡單，主要提供文件存儲、文件屬性修改和文件目錄服務(wù)等功能。3．圖形用戶接口（GUI）GUI極大地方便了非專業(yè)用戶地使用，人們可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便的進行操作。嵌入式系統(tǒng)的GUI具有的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、便于移植、可配置等特點。嵌入式系統(tǒng)中的圖形界面，一般采用下面的幾種方法實現(xiàn)： ①針對特定的圖形設(shè)備輸出接口，自行開發(fā)相應(yīng)的功能函數(shù)。 ②購買針對特定嵌入式系統(tǒng)的圖形中間軟件包。 ③采用源碼開放的嵌入式GUI系統(tǒng)。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71．嵌入式操作系統(tǒng)第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM751應(yīng)用軟件層

應(yīng)用軟件層是由基于實時操作系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，其作用是實現(xiàn)對被控制對象的控制功能。功能層是面向被控制對象和用戶的，為方便用戶操作，往往需要提供一個友好的人機界面。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7應(yīng)用軟件層應(yīng)用軟件層是由基于實時操作系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)521.5嵌入式系統(tǒng)實例

市場上現(xiàn)在有許多基于ARM芯片研制出來的手機產(chǎn)品，如圖所示。各種智能型手機具有多種多樣的功能，如接聽電話、電話薄、備忘錄、鬧鐘、短消息和游戲，甚至可以瀏覽網(wǎng)頁和收發(fā)電子郵件等。嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)過程大致分為兩步：硬件設(shè)計：硬件是產(chǎn)品賴以存在的基礎(chǔ)。軟件設(shè)計：軟件是其靈魂。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.5嵌入式系統(tǒng)實例市場上現(xiàn)在有許多基于ARM芯片研制出531.硬件部分硬件部分的必需部件：1）ARM處理器：ARM處理器有很多種，目前包括ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列、Secur-Core系列、Intel公司的StrongARM和Xscale等系列。2）顯示設(shè)備：顯示設(shè)備采用灰度或彩色的液晶模塊（LCD）。3）輸入設(shè)備：輸入設(shè)備可以采用鍵盤，還可以采用觸摸屏。4）存儲設(shè)備：通常情況下，當系統(tǒng)需要管理大量數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)又分為多種類別且需要分別進行處理時，采用文件系統(tǒng)能夠簡化編程，并提高效率。5）GPRS接口模塊：GPRS接口模塊能實現(xiàn)手機與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，處理器通過GPRS接口模塊可以與GPRS網(wǎng)絡(luò)上其他的手機進行數(shù)據(jù)通信。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.硬件部分硬件部分的必需部件：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識AR542.軟件部分

軟件部分實際上就是編寫的程序代碼。程序代碼一般由高級語言（如C/C++）和處理器專用匯編指令編寫而成，經(jīng)過編譯、鏈接、重定位，最終成為機器代碼，存放到系統(tǒng)的存儲器中。軟件可分為4個層次，從低到高分別為： 1、硬件驅(qū)動層； 2、操作系統(tǒng)層； 3、系統(tǒng)中間件層； 4、用戶應(yīng)用層。第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM72.軟件部分軟件部分實際上就是編寫的程序代碼。程序代碼一般55二、計算機系統(tǒng)的信息表示方式進位計數(shù)制是一種計數(shù)的方法，人們最習慣用的是十進制計數(shù)法。一個任意的十進制數(shù)可以表示為：1.1進位計數(shù)制與轉(zhuǎn)換

1.數(shù)制系統(tǒng)anan-1…a0.b1b2…bm含意是：an×10n+an-1×10n-1+…+a0×100+b1×10-1+b2×10-2+…+bm×10-m

其中ai,bj是0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個數(shù)碼中的一個。十進制數(shù)的基數(shù)為10，即其數(shù)碼為0~9，且遵循逢十進一的規(guī)則。上式中相對于每位數(shù)字的10k稱為該位數(shù)字的權(quán)，例如：356.79=3×102+5×101+6×100+7×10-1+9×10-2

第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7二、計算機系統(tǒng)的信息表示方式進位計數(shù)制是一種計數(shù)的方法，人們56計算機為便于存儲及物理實現(xiàn)，采用了二進制。二進制數(shù)的基數(shù)為2，只有0，1兩個數(shù)碼，并遵循逢二進一的規(guī)則，因此二進制數(shù)anan-1…a0.b1b2…bm的值是：an×2n+an-1×2n-1+…+a0×20+b1×2-1+b2×2-2+…+bm×2-m例如：1011012=1×25+1×23+1×22+1×20=4510其中數(shù)的下標表示該數(shù)的基數(shù)r，即二進制的101101與十進制的45等值。再比如：102=210，1012=510，1112=710，10112=1210第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7計算機為便于存儲及物理實現(xiàn)，采用了二進制。二進制數(shù)的基數(shù)為257進位計數(shù)制基數(shù)數(shù)碼十六進制數(shù)160,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F十進制數(shù)100,1,2,3,4,5,6,7,8,9八進制數(shù)80,1,2,3,4,5,6,7二進制數(shù)20,1在計算機里：0x表示十六進制數(shù)； 0b表示二進制數(shù)值。常用的進位計數(shù)制的基數(shù)和數(shù)碼第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7進位計數(shù)制基數(shù)數(shù)碼十六進制數(shù)160,1,2,3,4,5,6,58比如二進制數(shù)0b101111:0b101111=1×25+0×24+1×23+1×22+1×21+1×20=32+8+4+2+1=47比如十六進制數(shù)0x20F:0x20F=2×162+0×161+F×160=512+15=527十進制數(shù)轉(zhuǎn)換二進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的降冪法。因為：20=1，21=2，22=4，23=8，24=16，25=32，26=64，27=128……。十進制數(shù)29，利用降冪法29可以寫成：29=16+8+4+1=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20=0b11101二進制數(shù)、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換十進制數(shù)

二進制數(shù)、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)都比較簡單。2.數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7比如二進制數(shù)0b101111:0b101111=1×59二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

十六進制數(shù)中的每一位可以與4位二進制數(shù)相對應(yīng)。二進制數(shù)十六進制數(shù)十進制數(shù)二進制數(shù)十六進制數(shù)十進制數(shù)0000001000880001111001990010221010A100011331011B110100441100C120101551101D130110661110E140111771111F15二進制數(shù)、十進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的數(shù)碼轉(zhuǎn)換表第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十六進制數(shù)中的每一位可以與4601.2計算機中數(shù)的表示

二進制數(shù)的運算

二進制數(shù)之間具有加、減、乘、除四則運算，在ARM匯編語言里都有相對應(yīng)的匯編指令完成四則運算。加減規(guī)則：0+0=0 0+1=1 1+0=11+1=0（進位1）0-0=0 0–1=1（借位1）1-0=1 1-1=00b1001111+0b1000001=0b10010000；0b101-0b011=0b010。加減法實例：第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM71.2計算機中數(shù)的表示二進制數(shù)的運算二進制數(shù)之間具有加61機器數(shù)的表示1、數(shù)的原碼表示計算機中的數(shù)是用二進制來表示的，數(shù)的符號也是用二進制表示的。把一個數(shù)連同其符號在內(nèi)在機器中的表示加以數(shù)值化，這樣的數(shù)稱為機器數(shù)。機器數(shù)常用原碼、補碼和反碼表示法來表示。二進制位數(shù)8位16位32位字長1個字節(jié)1個半字1個字位數(shù)與字長對應(yīng)關(guān)系

第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM7機器數(shù)的表示1、數(shù)的原碼表示計算機中的數(shù)是用二進622、數(shù)的補碼表示計算一個負數(shù)的補碼的辦法：先寫出與該負數(shù)相對應(yīng)的正數(shù)的原碼表示，然后將其按位求反（即0變?yōu)?，1變?yōu)?），最后在末位（最低位）加1，就可以得到該負數(shù)的補碼表示了。機器字長為8位，N=-52的補碼表示+52原碼表示 0b00110100按位求反后為 0b11001011末位加1后為 0b11001100用十六進制數(shù)表示 0xCC即[-52]補=0xCC機器字長為16位，N=-52的補碼表示

+52原碼表示 0b0000000000110100按位求反后為 0b1111111111001011末位加1后為 0b1111111111001100用十六進制數(shù)表示 0xFFCC即[-52]補=0xFFCC第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識ARM72、數(shù)的補碼表示計算一個負數(shù)的補碼的辦法：先寫出與該負數(shù)相對633、補碼加減運算例假設(shè)機器字長為8位，已知[-23]補=0b11101001?，F(xiàn)在對[-23]補求補兩次：[-23]補為 0b1110100