嵌入式复习资料(精)

第一章嵌入式系统基础知识1. 嵌入式系统基础知识计算机系统的两个发展分支通用计算机与嵌入式计算机嵌入式系统的一般定义、IEEE定义一般定义：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、操 作系统和计算机硬件集成在一起的系统。（技术角度）嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。（系统角度）广义定义：任何一个非计算机的计算系统。IEEE （国际电气和电子工程师协会）定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助 操作的机器、设备或装置”。嵌入式系统4个组成部分嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户应用程序嵌入式系统的三个基本要素嵌入性、专用性、计算机系统嵌入式系统的软硬件特点硬件方面：稳定性、低功耗、体积受限、看门狗电路、成本低、系统资源少 软件方面：实时性、可裁剪性、精简性、人机界面要求不高嵌入式系统的硬件架构以嵌入式处理器为中心，配置存储器、I/0设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。嵌入式系统的硬件核心嵌入式微处理器嵌入式处理器的种类嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式SOCS0CSOC是指在单芯片上集成数字信号处理器、微控制器、存储器、数据转换器、接口电路等电 路模块，可以直接实现信号采集、转换、存储、处理等功能。2. 嵌入式系统硬件嵌入式微处理器的体系结构冯诺依曼结构：单一的程序和数据总线。哈佛结构：独立的程序和数据总线。RISC（精简指令集计算机）的概念及思想精华1979年，美国加州伯克利分校提出了 RISC的概念，基本思想是尽量简化计算机指令功能， 只保留那些功能简单，能在一个节拍内执行完成的指令，而把较复杂的功能用一段子程序 实现。RISC思想的精华就是通过简化计算机指令功能、简化计算机指令格式，使指令的平均执行 周期减少，同时大量使用通用寄存器来提高计算机的工作主频，提高程序的速度。（通常， RISC计算机的速度是同等CISC计算机的3倍。）ARM概念及ARM处理器系列产品ARM（Advanced RISC Machines）是一个 CPU 内核。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. 嵌入式软件及嵌入式操作系统嵌入式系统软件架构应用程序、协议线、嵌入式操作系统、板支持包/设备驱动、硬件嵌入式操作系统的功能和架构功能：任务调度、进程间通信、文件管理（可选）、中断处理、存储器管理（可选）架构 Kernel: Memory Mgmt.、I/O System、Network Stack、Device Drivers、File Systems当前流行的嵌入式操作系统Palm OS、Windows CE、Linux（uClinux）、RT Linux、uC/OS II、其它商业 OS: QNX、VxWorks第二章CM3体系结构与STM321. CM3Cortex-M3是一个32位处理器内核。CM3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总 线。程序计数寄存器R15的作用指向当前程序地址特殊功能寄存器类别和作用程序状态字寄存器组:记录ALU标志（0标志、进位标志、负数标志、溢出标志）执行状态 以及当前服务的中断号。中断屏蔽寄存器组：PRIMASK失能所有的中断、FAULTMASK失能所有的fault、BASEPRI失 能所有优先级不高于某个具体数值的中断。控制寄存器：定义特权状态，并且决定使用哪一个堆栈指针。Cortex-M3处理器支持两种操作模式和两级特权操作两种操作模式处理者模式：异常服务例程的代码一一包括中断服务；线程模式：普通应用程序的代码。两级特权一一特权级和用户级，提供一种存储器访问保护机制，使得普通用户程序代码不能 意外地，甚至是恶意地执行涉及到要害的操作。异常及包括的类型在ARM编程领域中，凡是打断程序顺序执行的事件，都被称为异常。包括：外部中断、不 可屏蔽中断、指令执行了 “非法操作”或者访问被禁的内存区间产生的各种错误fault。向量表及其工作工程向量表是一个WORD（32位整数）数组，每个下标对应一种异常，该下标元素的值则是该ESR 的入口地址。向量表在地址空间中的位置是可以设置的，通过NVIC中的一个重定位寄存器 来指出向量表的地址。在复位后，该寄存器的值为0。因此，在地址0处必须包含一张向量 表，用于初始时的异常分配。CM3的复位序列在离开复位状态后，CM3做的第一件事就是读取下列两个32位整数的值：从地址0x00000000处取出MSP的初始值从地址0x00000004处取出PC的初始值一一这个值是复位向量，LSB必须是1。然后从这个 值所对应的地址处取指。CM3的三级流水线取指令、解码、执行CM3指令集Cortex-M3只使用Thumb-2指令集，允许32位指令和16位指令水乳交融，代码密度与处理 性能两手抓。2. STM32架构DC好匚 5.1。挤接2桥技1SDIO些傥和时钟DMA请求AJDC1GP10C4DC2GPiODADC3GPIOEUSAHTlCIGF5PL1GP1OGF1M1EXTITIMSAfroGPlOACPIOBAPRSDMA清求BKPfWDGy 心 gUGUSBRTCTIM?l?C1TIMSUAF CJ iC2Pi (If v一x心-l-iSh Ata ilE JjC aS 由;ft K膏鹫TI2FP2N输知割.诗北nk校wa ft 蛰I OCZREFW LJlg楂人沌波四 回.土南& 制器捕iu化较4角吊并STM32的定时器资源高级定时器、通用定时器、基本定时器、“专用”定时器、内核Systick定时器通用定时器组成时基单元、输入捕获、输出比较（后两个不要求）时基单元组成计数器寄存器（TIMx_CNT）、预分频器寄存器（TIMx_PSC）、自动装载寄存器（TIMx_ARR）影子寄存器(了解)W影子寄存器(slKidow register)：表示在物理上这个寄存器对成：个,奇存器, 个是程序员可以写入或读出的寄存器.称为preload registerfi装载寄存器)， 另一个是程序员看不见的、但在操作中真正起作用的备存器称为shadow register(影子寄存器)口根据TIMx_CRl寄存器中APRE位的设冒，preload register 的内容可以随日寸传送到shadow7 register,即两者是连通的(permanently).或者在 每一次更新事件(UEV)时才把preload reisTer的内容传送到shadow re sister 其|_j 的是保证多个通道的操作能够准确地同分口独立看门狗(了解)看门狗又叫watchdog tmier(WDT)?是-个定时器电路 一个输入端、叫喂狗引脚： 一个输出端：连接到MCU的RESET引脚；作用:对单片机运行状态进行实时监测，监测单片机程序运行状态防止程 序跑飞进入死循环口ADC类型逐次逼近型、积分型、压频转换型、较为高级的分级型和流水线型