三级嵌入式系统

三级嵌入式系统学习总结

一第一章

1.嵌入式系统概论

嵌入式系统中的软件一般都固化在只读存储器中，用户不能随意更改其中的程序功能。

嵌入式系统的逻辑组成：1）处理器2）存储器3）I/O设备与I/O接口4）数据总线5）软件

嵌入式处理芯片有四种类型：1）微处理器2）数字信号处理器3）微控制器（单片机）4）片上系统

微控制器MCU的低端产品并不会因为高端产品的出现而衰落

在32位MCU中，绝大多数使用RAM内核

EDA：电子设计自动化

IP核可以分为三种：软核、硬核、固核

2.嵌入式系统与数字媒体

计算机中常用的最广泛的西文字符及其编码是ASCII字符集和ASCII码，即美国标准信息交换码，共有128个字符，一个字符占一个字节。

我国目前广泛使用的汉字编码国家标准有GB2312和GB18030

GB2312只有6763个汉字，不够用

GB18030字符集与国际标准UCS/Unicode字符集基本兼容。GB18030采用不等长的编码方法，单字节编码表示ASCII码，双字节编码表示汉字，与GB2312保持向下兼容，四字节编码表示其他字符

Unicode最新版本是6.3。UCS/Unicode在计算机中具体实现时采用不同的编码方案，最常用的是UTF-8和UTF-16，UTF-8采用的是单字节可变长编码；UTF-16采用的是双字节可变长编码

文本的类型可以分为简单文本、丰富格式文本、超文本

图像的数据量=图像水平分辨率*图像垂直分辨率*像素深度/8（像素深度指的是每个像素用多少个二进制数来表示）

数字视频的数据量非常大，在进行传输时必须进行压缩，压缩编码标准是国际标准化组织（ISO）制定的，其名称为MPEG。

无线局域网采用的协议主要是IEEE 802.11（俗称WIFI）

3.数字通信与计算机网络

微波是一种300MHz-300GHz的电磁波

计算机网络的组成：1）计算机等智能电子设备2）数据通信链路3）通信协议4）网络软件

以太局域网：

1）发送数据设备必须把要传输的数据分成小块（帧）进行传输，一次只能传输1帧；

2）局域网中的每一个终端都有自己唯一的标识，称为物理地址或MAC地址，在发送的每一帧数据中，必须包含自己的MAC地址和接收终端的MAC地址

3）IP协议定义了主机的概念，所有主机及使用一种统一格式的地址标识，称为IP地址。4）以太局域网大多是由集线器或者交换机组网

计算机网络的类型：1）局域网2）城域网2）广域网

IP地址分为A、B、C三类。

IP是由四段数字组成，共32位，8位一段。

A类IP段0.0.0.0 到127.255.255.255 (0段和127段不使用)

B类IP段128.0.0.0 到191.255.255.255

C类IP段192.0.0.0 到223.255.255.255

XP默认分配的子网掩码每段只有255或0

A类的默认子网掩码255.0.0.0一个子网最多可以容纳1677万多台电脑

B类的默认子网掩码255.255.0.0一个子网最多可以容纳6万台电脑

C类的默认子网掩码255.255.255.0一个子网最多可以容纳254台电脑

二第二章

1.嵌入式处理器

嵌入式处理器按照指令集可以分为复杂指令集结构和精简指令集结构，按存储机制可以分为冯诺依曼结构及哈佛结构，按字长可以分为8位、16位、32位等

精简指令集结构采用加载和存储两种指令对存储器进行读写操作。

ARM内核采用多层次的存储结构，在处理器与主存储器之间加入CACHE，综合了哈佛结构和冯诺依曼结构的优点。

ARM处理器的主流为32位，其主要特征如下：1）单周期操作2）只是用加载/存储指令访问内存3）指令长度固定4）三地址指令格式5）指令流水线格式6）低功耗设计ARM由三种指令集，分别是：1）ARM指令集2）Thumb指令集3）Thumb-2指令集2.典型ARM处理器介绍

ARM处理器分为5类，分别是：1）经典ARM处理器2）ARM Cortex嵌入式处理器3）ARM Cortex实时嵌入式处理器4）ARM Cortex应用处理器5）ARM专家处理器

ARM Cortex处理器包括：1）Cortex-A 面向高端应用的处理器2）Cortex-R 面向实时控制的处理器3）Cortex-M 面向微控制器的处理器

3.ARM处理器体系结构

ARM处理器的工作状态：1）ARM状态，即32位状态2）Thumb 状态，即16位状态3）调试状态

ARM处理器有7种工作模式，分别是1）用户模式User 2）快速中断模式FIQ 3）外部中断模式IRQ 4）管理模式SVC 5）中止模式ABT 6）未定义指令模式UND 7）系统模式SYS

ARM处理器由37个寄存器，包括31个通用寄存器和6个状态寄存器，通用寄存器中不分组的有8个，即R0-R7。

ARM处理器用两种模式存储数据，一是大端模式，即32位的高字节存放在低地址中，低字节存放在高字节中；二是小端模式，即32位的高字节存放在高地址中，低字节存放在低字节中。

MMU，即存储器管理模块，作用是进行虚拟地址到物理地址的映射、存储器访问权限控制MPU是存储器保护单元

4.ARM处理器指令集

指令的条件码：

EQ：相等

NE：不相等

CS：无符号数大于或等于

CC：无符号数小于

HI：无符号数大于

LS：无符号数小于或等于

GE：带符号数大于或等于

LT：带符号数小于

GT：带符号数小于或等于

LE：带符号数小于或等于

PL：正数或0

块拷贝寻址举例：

LDMIA R0，{R1，R2，R5，R9} R1←[R0], R2←[R0+4], R3←[R0+8], R4←[R0+12] STMIA R0，{R1-R7} [R0]←R1，[R0+4]←R2, [R0+8]←R3,[R0+12]←R4，[R0+16]←R5……

程序状态寄存器访问指令举例：

MRS R0，CPSR 传送CPSR中的值到R0

MSR CPSR, R0 传送R0的值到CPSRs

5.ARM汇编语言程序设计

意会

三第三章

1.嵌入式系统硬件组成概述

最小系统的构成：嵌入式处理器、存储器、复位电路、电源电路、时钟电路、调试测试接口典型嵌入式应用系统的硬件组成：最小硬件系统、前向通道、后向通道、人机交互通道以及相互互联通信通道。前向通道即输入接口，由模拟量输入接口和数字量输入接口组成；后巷通道即输出接口，由模拟输出接口和数字输出接口组成；人机交互通道即输入输出接口；

2.嵌入式处理芯片

AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）先进微控制器总线体系结构

AMBA规定了两种类型的总线，分别是系统总线和外围总线，通过桥接器进行连接

与系统总线连接的部件：电源及时钟控制器、内核、DMA、外部存储器控制接口、USB主机、SRAM、中断控制器、LCD控制器；

与外围总线连接的部件：GPIO、UART、SPI、IIC、IIS、USB设备、WDT、TIMER、RTC、PWM、ADC/DAC、CAN、Ethernent。

片内程序存储器常用Flash ROM，片内数据存储器常用SRAM。

3.嵌入式系统的存储器

嵌入式系统的存储器结构：嵌入式处理器（内部L1/L2 Cache）、主存储器（内存）、外部存储器（外存），Cache由SRAM承担

MROM：掩膜只读存储器，出厂后信息确定，无法改变；

PROM：一次可编程存储器

EPROM：紫外线可擦除的只读存储器

EEPROM：电擦除可编程存储器

FLASH ROM：闪存；NOR FLASH 和NAND FLASH是流行的闪存

新存储器：FRAM（铁电存储器）、MRAM（磁性存储器）

存储器容量=单元总数*数据位数/单元

并行总线的存储器带宽=总线频率*数据宽度/8*传输次数/总线周期

串行总线的存储器带宽=总线频率/10

4.I/O接口及常用的GPIO

GPIO提供的输入具有缓冲功能，输出有锁存功能

IIC总线有两条数据线，分别是数据线SDA和时钟线SCL。SCL为高，SDA由高变低时启动传输，SCL为高，SDA由高变低时停止传输。传输时高位在前，低位在后，传输的第一个字节为地址，地址的最后一位指示数据传输方向，第9位为应答位。总线控制遵循低电平优先的