本文為我在復(fù)習(xí)嵌入式系統(tǒng)這門課程時(shí)對(duì)該課程的知識(shí)點(diǎn)的歸納總結(jié)沉填，不定期更新寥袭，希望可以有所幫助。
考試相關(guān)
考試內(nèi)容
單片機(jī)（80C51）
- Ch2 單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)
- Ch5 單片機(jī)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
ARM9（S3C24XX）
- Samsung S3C2410/S3C2416/S3C2440
- Ch1~Ch6、Ch8、Ch9煌妈、Ch10（了解）
考試題型（開卷）
論述題（20分）
簡(jiǎn)答，100~200字宣羊，題目怎么問怎么回答璧诵，簡(jiǎn)單分析
設(shè)計(jì)題（40分）（80C51/S3C2410）
按題目給出的點(diǎn)回答，沒讓寫代碼不要寫代碼仇冯，畫框圖
設(shè)計(jì)題（40分）（S3C2410）
同上
單片機(jī)（80C51）
Ch2 單片機(jī)芯片的硬件結(jié)構(gòu)
單片機(jī)概念
集成中央處理器CPU之宿、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM苛坚、多種I/O口和中斷系統(tǒng)比被、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能 —— 一臺(tái)計(jì)算機(jī)
單片機(jī)結(jié)構(gòu)
電源引腳
VCC：芯片主電源，外接+5V炕婶。
GND：電源地線。
時(shí)鐘引腳
XTAL1與XTAL2為內(nèi)部振蕩器的兩條引出線莱预。
控制引腳
- ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)/編程脈沖輸入端
- PSEN：片外程序存儲(chǔ)器讀選通有效信號(hào)
- EA/VPP：訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)/編程電源輸入端
- RST：復(fù)位柠掂，掉電保護(hù)信號(hào)輸入端
輸入輸出引腳
- P0.0~P0.7：通道0是一個(gè)8位漏極開路的雙向輸入輸出通道。在外接存儲(chǔ)器或者擴(kuò)展I/O接口時(shí)依沮，P0端口作為復(fù)用的低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線涯贞。在不擴(kuò)展存儲(chǔ)器或者I/O接口時(shí)，作為準(zhǔn)雙向輸入輸出接口危喉。
- P1.0~P1.7：只有一種功能宋渔，即準(zhǔn)雙向I/O接口，帶內(nèi)部電阻上拉辜限。
- P2.0~P2.7：可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用皇拣，帶內(nèi)部電阻上拉；但在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口范圍超過256B時(shí)薄嫡，則該口一般只能作為高8位地址總線使用氧急。
- P3.0~P3.7：該口除了作為準(zhǔn)雙向口，帶內(nèi)部電阻上拉外毫深，還具有第二功能吩坝。
P3端口的第二功能如下表所示：
| 端子 | 名稱 | 功能 |
|---|---|---|
| P3.0 | RXD | 串行輸入 |
| P3.1 | TXD | 串行輸出 |
| P3.2 | INT0 | 外部中斷0輸入 |
| P3.3 | INT1 | 外部中斷1輸入 |
| P3.4 | T0 | 定時(shí)器0外部輸入 |
| P3.5 | T1 | 定時(shí)器1外部輸入 |
| P3.6 | WR | 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通輸出 |
| P3.7 | RD | 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出 |
單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
ROM
RAM
特殊功能寄存器
- 程序計(jì)數(shù)器（PC）：不可尋址，不可讀寫
- 累加器（ACC）：操作數(shù)/運(yùn)算中間結(jié)果
- B寄存器：乘除運(yùn)算/乘積高8位/除法余數(shù)
- 程序狀態(tài)字（PSW）
| 功能 | 標(biāo)志符號(hào) | 位地址 |
|---|---|---|
| 進(jìn)位標(biāo)志（又是C寄存器） | CY | PSW.7 |
| 輔助進(jìn)位標(biāo)志 | AC | PSW.6 |
| 用戶標(biāo)志 | FO | PSW.5 |
| 工作寄存器組選擇 | RS1 | PSW.4 |
| 工作寄存器組選擇 | RS0 | PSW.3 |
| 溢出標(biāo)志 | OV | PSW.2 |
| 保留 | PSW.1 | |
| 奇偶標(biāo)志 | P | PSW.0 |
引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)
P0
P1
P2
P3
Ch5 單片機(jī)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
系統(tǒng)總線
地址總線（AB）（16位）
數(shù)據(jù)總線（DB）（8位）
控制總線（CB）
存儲(chǔ)器擴(kuò)展
- 當(dāng)/EA=1時(shí)哑蔫，80C51單片機(jī)所有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器有效
- P0：分時(shí)輸出程序存儲(chǔ)器的低8位地址和8位數(shù)據(jù)
- ALE：輸出钉寝，在ALE下降沿時(shí)弧呐，P0上出現(xiàn)穩(wěn)定的程序存儲(chǔ)器的低8位地址，用ALE信號(hào)鎖存這低8位地址
- P2：在整個(gè)取指周期中嵌纲，輸出穩(wěn)定的ROM的高8位地址
- /PSEN：輸出俘枫，低電平有效。在ALE的下降沿之后疹瘦，/PSEN由高變?yōu)榈捅懒ǎ藭r(shí)片外ROM的內(nèi)容（指令字）送到P0口，而后在/PSEN的上升沿將指令字送入指令寄存器言沐。因而邓嘹，/PSEN信號(hào)作為片外程序存儲(chǔ)器的“讀”選通信號(hào)。
-
當(dāng)/EA=0時(shí)险胰，80C51單片機(jī)所有片內(nèi)ROM無效汹押，只能訪問片外ROM。
ARM9（S3C24XX）
Ch1 嵌入式系統(tǒng)概論
嵌入式系統(tǒng)定義（無嚴(yán)格定義）
一般認(rèn)為起便，嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心棚贾，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減榆综，可滿足系統(tǒng)功能與要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)妙痹。
嵌入式系統(tǒng)組成
嵌入式微處理器（核心）、外圍硬件設(shè)備鼻疮、嵌入式操作系統(tǒng)怯伊、用戶應(yīng)用軟件
嵌入式微處理器分類
按數(shù)據(jù)總線寬度
8位、16位判沟、32位耿芹、64位
按體系結(jié)構(gòu)
馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)共用存儲(chǔ)空間
哈佛體系結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)分用存儲(chǔ)空間
按指令系統(tǒng)
精簡(jiǎn)指令集系統(tǒng) RISC (Reduced Instruction Set Computer)：MIPS、ARM (Advanced RISC Machines Limited)
復(fù)雜指令集系統(tǒng) CISC (Complex Instruction Set Computer)：Intel 80x86挪哄、8086吧秕、Pentium
按應(yīng)用
嵌入式微處理器 EMPU
嵌入式微控制器 MCU
嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器 DSP
嵌入式片上系統(tǒng) SoC
Ch2 ARM9體系結(jié)構(gòu)
五級(jí)流水線
取指 —— 譯碼 —— 執(zhí)行 —— 訪存 —— 回寫
ARM指令集分類（可相互切換）
ARM指令集（默認(rèn)）：32位（功能全）
Thumb指令集：16位（代碼密度高）
ARM9工作模式（7種）
- 用戶模式（usr）：ARM處理器正常執(zhí)行程序時(shí)的處理
- 快速中斷模式（fiq）：用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理
- 外部中斷模式（irq）：用于通用的中斷處理
- 管理模式（svc）：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式
- 指令/數(shù)據(jù)訪問終止模式（abt）：當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式，可用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)
- 系統(tǒng)模式（sys）：運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)時(shí)的模式
- 未定義指令中止模式（und）：當(dāng)未定義的指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)入該模式迹炼，可用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真
ARM9存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)
32位砸彬，4GB，4字節(jié)/字
小端存儲(chǔ)：高對(duì)高斯入，低對(duì)低（默認(rèn)為小端存儲(chǔ)拿霉，可通過硬件輸入引腳BIGEND配置，默認(rèn)低電平）
程序計(jì)數(shù)器PC總是指向取指的指令（字對(duì)齊）
PC寄存器中的值 = 當(dāng)前執(zhí)行的指令地址 + 8（ARM指令）
PC寄存器中的值 = 當(dāng)前執(zhí)行的指令地址 + 4（Thumb指令）
目的地址 = 當(dāng)前執(zhí)行的指令地址 + 8 + 偏移量（分支指令）（不可溢出）
I/O端口的訪問方式
存儲(chǔ)器映射方式：端口地址和存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址（ARM9）
I/O映射方式（獨(dú)立編址）：I/O端口地址與存儲(chǔ)器分開獨(dú)立編址
內(nèi)部寄存器（37個(gè)32位）P30~35
通用寄存器（31個(gè)）R0~R15（在不同工作模式下會(huì)映射到不同寄存器咱扣，如上圖所示）
未分組寄存器 R0~R7
分組寄存器 R8~R14
R13 常用作 堆棧指針（SP）
R14 常用作 子程序鏈接寄存器（LR）
程序寄存器 R15（PC）（ARM：末兩位為0绽淘；Thumb：末一位為0）
狀態(tài)寄存器（6個(gè)）CPSR（R16）/ SPSR（5個(gè)，如上圖闹伪，用于備份CPSR）
條件碼標(biāo)志
控制位
- 中斷禁止位（I=1：禁止IRQ中斷沪铭；I=0：允許IRQ中斷）（F=1：禁止FIQ中斷壮池；F=0：允許FIQ中斷）
- T標(biāo)志位（T=1：Thumb狀態(tài)；T=0：ARM狀態(tài)（默認(rèn)））
- 工作模式位（M [4:0]）
ARM9異常
S3C2410嵌入式微處理器
Ch3 ARM指令系統(tǒng)
ARM指令分類
- 數(shù)據(jù)處理指令 數(shù)據(jù)傳輸指令杀怠、算術(shù)指令椰憋、邏輯指令、比較指令赔退、乘法指令橙依、前導(dǎo)零計(jì)數(shù)
- 程序狀態(tài)訪問指令 MRS、MSR
- 分支指令 B硕旗、BL窗骑、BX
- 訪存指令 單數(shù)據(jù)訪存指令、多數(shù)據(jù)訪存指令漆枚、數(shù)據(jù)交換指令
- 異常產(chǎn)生指令 SWI创译、BKPT
- 協(xié)處理器指令 CDP、LDC墙基、STC软族、MCR、MRC
數(shù)據(jù)處理指令
例：MOVEQ R0,R1 ; if z==1 then R0 = R1
ARM指令尋址方式（P58）
寄存器尋址
例：ADD R0,R1,R2 ; R0 = R1 + R2
立即尋址
例：ADD R3,R3,#10 ; R3 = R3 + 10
<immediate> = Immed_8 循環(huán)右移 2 × rot 位
寄存器移位尋址
例：ADD R3,R2,R1,LSL #3 ; R3 = R2 + 8 × R1
例：MOV R0,R1,ROR R2 ; R0 = R1 循環(huán)右移 R2 位
寄存器間接尋址
例：LDR R0,[R1] ; R0 = [R1]
變址尋址
- 前變址方式 例：LDR R0,[R1,#4] ; R0 = [R1 + 4]
- 自動(dòng)變址方式 例：LDR R0,[R1,#4]! ; R0 = [R1 + 4] , R1 = R1 + 4
- 后變址方式 例：STR R0,[R1],#12 ; [R1] = R0 , R1 = R1 + 12
多寄存器尋址
例：LDMIA R1,{R0,R2,R5} ; R0 = [R1] , R2 = [R1 + 4] , R5 = [R1 + 8]
堆棧尋址（P62）
塊復(fù)制尋址（P63）
相對(duì)尋址
例：BL ROUTE_A ; 調(diào)用 ROUTE_A 子程序
常用ARM指令（P64~P79）這個(gè)太多了残制，先跳過吧
ARM匯編偽指令（4條常用）
特殊指令助記符立砸，不屬于ARM指令集，為了編程方便而定義初茶，在匯編時(shí)被合適的機(jī)器指令替代
- ADR（小范圍的地址讀取偽指令）
- ADRL（中等范圍的地址讀取偽指令）
- LDR（大范圍的地址讀取偽指令）
- NOP（空操作偽指令）
ARM匯編偽操作
為匯編程序所用颗祝，在源程序進(jìn)行匯編時(shí)由匯編程序處理，只在匯編過程起作用纺蛆，不參與程序運(yùn)行
符號(hào)定義偽操作
- GBLA吐葵，GBLL规揪，GBLS 聲明全局變量
- LCLA桥氏，LCLL，LCLS 聲明局部變量
- SETA猛铅，SETL字支，SETS 給變量賦值
- RLIST 給通用寄存器列表定義名稱
數(shù)據(jù)定義偽操作
- LTORG 用于聲明一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖池（文字池）的開始
- SPACE 用于分配一塊字節(jié)內(nèi)存單元，并用0初始化
- DCB 用于定義并且初始化一個(gè)或者多個(gè)字節(jié)的內(nèi)存區(qū)域
- DCD奸忽，DCDU 用于分配一段字對(duì)齊的內(nèi)存單元堕伪，并初始化
匯編控制偽操作
- IF，ELSE栗菜，ENDIF 有條件選擇匯編
- WHILE欠雌，WEND 有條件循環(huán)（重復(fù)）匯編
- MACRO，MEND疙筹，MEXIT 宏定義匯編
其他偽操作（P83~P86）
ARM程序常用文件格式
| 源程序文件 | 文件擴(kuò)展名 | 說明 |
|---|---|---|
| 匯編程序文件 | *.s | 用ARM匯編語(yǔ)言編寫的ARM程序或Thumb程序 |
| C程序文件 | *.c | 用C語(yǔ)言編寫的程序代碼 |
| 頭文件 | *.h | 為了簡(jiǎn)化源程序富俄，通常將程序中經(jīng)常使用的常量名禁炒、宏定義、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義等單獨(dú)存放在一個(gè)文件中霍比，該文件一般稱為頭文件 |
ARM預(yù)定義變量（大小寫敏感）
- R0 ~ R15 和 r0 ~ r15
- a1 ~ a4：參數(shù)幕袱、結(jié)果或臨時(shí)寄存器，與 r0 ~ r3 同義
- v1 ~ v8：變量寄存器悠瞬，與 r4 ~ r11 同義
- sb 和 SB：靜態(tài)基址寄存器们豌，與 r9 同義
- sl 和 SL：堆棧限制寄存器，與 r10 同義
- fp 和 FP：幀指針浅妆，與 r11 同義
- ip 和 IP：過程調(diào)用中間臨時(shí)寄存器望迎，與 r12 同義
- sp 和 SP：堆棧指針，與 r13 同義
- lr 和 LR：鏈接寄存器狂打，與 r14 同義
- pc 和 PC：程序計(jì)數(shù)器擂煞，與 r15 同義
- cpsr 和 CPSR：程序狀態(tài)寄存器
- spsr 和 SPSR：程序狀態(tài)寄存器
- f0 ~ f7 和 F0 ~ F7：FPA 寄存器 (Floating Point Accelerator)
- p0 ~ p15：協(xié)處理器 0 ~ 15
- c0 ~ c15：協(xié)處理器寄存器 0 ~ 15
C語(yǔ)言與匯編混合編程
C程序嵌入?yún)R編程序
_asm("指令[;指令]") 或 asm("指令[;指令]")
Ch4 時(shí)鐘及電源管理
主時(shí)鐘來源于外部晶振（XTIpll / XTOpll）或外部時(shí)鐘（EXT-CLK）
啟動(dòng)時(shí)的時(shí)鐘源選擇方式
| OM[3:2] | MPLL狀態(tài) | UPLL狀態(tài) | 主時(shí)鐘源 | USB時(shí)鐘源 |
|---|---|---|---|---|
| 00 | On | On | 晶振 | 晶振 |
| 01 | On | On | 晶振 | 外部時(shí)鐘 |
| 10 | On | On | 外部時(shí)鐘 | 晶振 |
| 11 | On | On | 外部時(shí)鐘 | 外部時(shí)鐘 |
S3C2410電源管理模式
正常模式
所有外圍設(shè)備和基本模塊（包括電源管理模塊、CPU 核趴乡、總線控制器对省、存儲(chǔ)控制器、中斷控制器晾捏、DMA 和外部控制單元）都在運(yùn)行蒿涎。但每個(gè)外圍設(shè)備的時(shí)鐘，不包含基本模塊惦辛，都可以通過軟件控制運(yùn)行或停止劳秋，以便降低功耗。
空閑模式
停止供給CPU 核時(shí)鐘胖齐，但總線控制器玻淑、存儲(chǔ)控制器、中斷控制器和電源管理模塊仍然供給時(shí)鐘呀伙。
低速模式
通過低速時(shí)鐘頻率來降低功耗补履。
休眠模式
模塊斷開內(nèi)部電源連接，除了喚醒邏輯剿另。休眠模式有效的前提是系統(tǒng)需要兩套獨(dú)立的電源箫锤，其中一套給喚醒邏輯供電，另一套則給其他設(shè)備包括CPU供電雨女，并且電源上電可控制谚攒。在休眠模式下，給CPU和內(nèi)部邏輯供電的第二套電源被關(guān)閉氛堕。
相關(guān)特殊功能寄存器
- PIL鎖定時(shí)間計(jì)數(shù)器（LOCKTIME）
- PLL控制寄存器（MPLLCON 和 UPLLCON）
- 時(shí)鐘控制寄存器（CLKCON）
- 低速時(shí)鐘控制寄存器（CLKSLOW）
- 時(shí)鐘分頻控制寄存器（CLKDIVN）
常用單元電路設(shè)計(jì)
電源電路設(shè)計(jì)
晶振電路設(shè)計(jì)
復(fù)位電路設(shè)計(jì)
Ch5 存儲(chǔ)器與I/O接口原理
SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）
一般容量為64KB馏臭，16根地址引腳（A0~A15），讀/寫速度快讼稚，功耗大括儒，不需要周期性刷新浪耘，數(shù)據(jù)線有8位/16位
DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）
功耗小，集成度高塑崖，容量大七冲，需要周期性刷新
存儲(chǔ)系統(tǒng)機(jī)制
存儲(chǔ)器接口方式
高速緩存機(jī)制（Cache）
存儲(chǔ)管理單元（MMU）
S3C2410存儲(chǔ)空間
I/O端口引腳（共117個(gè)引腳）
- PortA（GPA）23個(gè)輸出端口；
- PortB（GPB）11個(gè)I/O端口规婆；
- PortC（GPC）16個(gè)I/O端口澜躺；
- PortD（GPD）16個(gè)I/O端口；
- PortE（GPE）16個(gè)I/O端口抒蚜；
- PortF（GPF）8個(gè)I/O端口掘鄙；
- PortG（GPG）16個(gè)I/O端口；
- PortH（GPH）11個(gè)I/O端口嗡髓；
I/O端口控制寄存器
- 端口配置器（GPACON ~ GPHCON）
- 端口數(shù)據(jù)寄存器（GPADAT ~ GPHDAT）
- 端口上拉寄存器（GPBUP ~ GPHUP）
Ch6 中斷與定時(shí)技術(shù)
中斷向量 = 中斷程序入口地址（56個(gè)中斷源/IRQ/FIQ）
- 固定中斷向量：地址不可修改操漠，響應(yīng)速度快
- 可變中斷向量：地址可以修改，響應(yīng)速度慢
中斷屏蔽
- 可屏蔽中斷請(qǐng)求（INTR）：受本身屏蔽位和IF=1（開中斷）控制饿这，打印機(jī)中斷
- 不可屏蔽中斷請(qǐng)求（NMI）：無條件執(zhí)行浊伙，電源掉電
中斷控制寄存器
- 中斷請(qǐng)求寄存器（SRCPND）
- 中斷模式寄存器（INTMOD）
- 中斷屏蔽寄存器（INTMSK）
- 優(yōu)先級(jí)寄存器（PRIORITY）
- 中斷允許寄存器（INTPND）
定時(shí)器計(jì)算
定時(shí)器控制寄存器
- 定時(shí)器配置寄存器0（TCFG0）
- 定時(shí)器配置寄存器1（TCFG1）
- 定時(shí)器控制寄存器（TCON）
- Timer0計(jì)數(shù)緩沖寄存器和比較緩沖寄存器（TCNTB0/TCMPB0）
- Timer0計(jì)數(shù)觀察寄存器（TCNTO0）
