嵌入式系統與開發(fā)技術復習要點

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單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,嵌入式系統與發(fā)技術重點內容,計算機科學與技術學院,馬維華,第,1,章概念及基本方法,第,2,章工作模式、存儲模式、流水線,第,3,章基本常用指令的使用,第,6,章端口組件、,UART,、,PWM,定時器、,WDT,、,ADC,組件,嵌入式系統及三要素,定義：,以應用為中心、,以計算機技術為基礎、,軟件硬件可裁剪、,適應應用系統對,功能,、,可靠性,、,成本,、,體積,、功耗嚴格要求的,專用計算機系統,簡單定義：,嵌入,到對象體系中的,專用計算機系統,三要素：,嵌入式系統的三個基本要素是嵌入性、專用性與計算機系統1,）嵌入性是把軟件嵌入到,Flash,存儲器中，,（,2,）專用性是指針對某個具體應用領域和場合，量體裁衣式的定制適用該場合的專用系統，,（,3,）計算機系統是指必須具有計算機系統的組成，核心是計算機系統三個要素決定了嵌入式系統是嵌入到對象體系中的一種專用的計算機系統嵌入式系統設計與開發(fā)原則與步驟,1.,設計與開發(fā)原則,既然嵌入式系統是嵌入到對象體系中的專用的計算機系統，因此嵌入式系統設計的基本原則：物盡其用。

這一原則表明，嵌入式系統的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，以最小成本實現更高的性能，同時盡可能采用高效率的設計算法，以提高系統的整體性能，換句話說同，“物盡其用”就是“夠用就好”，以最高性價比來設計嵌入式應用系統2,、設計與開發(fā)步驟,嵌入式系統的設計步驟包括需求分析、體系結構設計、硬件設計，軟件設計,執(zhí)行機構設計、系統集成和系統測試各個階段之間往往要求不斷的修改，直至完成最終設計目標ARM,存儲模式,關于存儲模式：大端模式和小端模式，靠,GPE8(ENDIAN),高低電平決定，高電平大端模式，低電平小端模式讓,GPE8,工作于功能,1,模式控制掌握大小端模式存儲結構已知一個,32,位的一個字,0 x87654321,，存放在內存,0 x120000040 x12000007,中，指出對于大端模式和小端模式下，字節(jié),0 x65,存放的地址ARM,指令流水線,關于指令流水線：,ARM,采用指令流水線技術不同內核指令流水線的級數不同采用指令流水線的作用是提高指令執(zhí)行效率有,3,、,5,、,6,、,7,、,8,級不等對于一個具有,1,條,8,級指令流水線的,ARM,處理器，假設每,1,級所需要的時間為,1ns,，求這種,ARM,處理器執(zhí)行,4000,條指令最快所需要的時間。

如果有兩條這樣的指令流水線那？,ARM,常用指令,熟悉常用,ARM,匯編指令，能閱讀簡單程序回答問題：需要掌握的指令MOV,MNV,LDR,、,LDRB,、,LDRH,STR,ORR,AND,B,注意條件域,ARM,偽指令,LDR,ADD,MUL,CMP,TST,B BCC BHI BEQ BCS BLS BGE BLT BGT BLE,ARM,指令條件域,助記符后綴,標志,含義,EQ,Z,置位,相等,NE,Z,清零,不相等,CS,C,置位,無符號數大于或等于,CC,C,清零,無符號數小于,MI,N,置位,負數,PL,N,清零,正數或零,VS,V,置位,溢出,VC,V,清零,未溢出,HI,C,置位,Z,清零,無符號數大于,LS,C,清零,Z,置位,無符號數小于或等于,GE,N,等于,V,帶符號數大于或等于,LT,N,不等于,V,帶符號數小于,GT,Z,清零且（,N,等于,V,）,帶符號數大于,LE,Z,置位或（,N,不等于,V,）,帶符號數小于或等于,AL,忽略,無條件執(zhí)行,ARM,芯片選型,基本方法：根據需求，對照,ARM,芯片的技術要點去按照夠用就好，略有余量的基本原則來選擇S3C44B0,的端口組件及應用,多功能,GPIO,的配置方法：,1,、端口配置寄存器,PCONA,PCONG,決定,A,G,端口的功能,2,、端口數據寄存器,PDATA,PDATG,端口,A,G,的數據，可輸入輸出,3,、上拉電阻寄存器,PUPC,PUPG,決定,C,G,端口是否內部上拉,4,、特殊上拉電阻寄存器,SPUPR,決定數據總線是否上拉,S3C44B0,的,UART,開發(fā)應用,對于,S3C44B0,，已知,MCLK,60MHz,閱讀程序回答問題：,ARM,匯編語言如下，試說明完成的功能。

LDR R0,=rPCONA,LDR R1,=0 x3FF,STR R1,R0,；,A,口功能,2,LDR R0,=rPCONB,LDR R1,=0 x7FF,STR R1,R0,；,B,口功能,2,LDR R0,=rPCOND,MOV R1,=0 x0055,STR R1,R0,；,D,口中,GPD7,GPD4,輸入，,GPD3,GPD0,輸出,LDR R0,=rPCONF,LDR R1,=0 x120000,STR R1,R0,；,GPF6,7,為,UART1RXD,和,TXD,，其余,GPF,為輸出,LDR R0,=rPCONG,MOV R1,#0 xFFFF,STR R1,R0,；,F,口為外部中斷,解答：具體功能見注釋！,S3C44B0,的,UART,組件及開發(fā)應用,常用,UART,寄存器,1,、,UART,線路控制寄存器,ULCON0,和,ULCON1,決定字符格式（數據位數、停止位、奇偶校驗位，紅外和正常模式）,2,、,UART,控制寄存器,UCON0,和,UCON1,決定中斷類型、發(fā)送和接收觸發(fā)方式、接收和發(fā)送中斷允許等）,3,、,UART,發(fā)送接收狀態(tài)寄存器,UTRSTAT0,和,UTRSTAT1,反映接收和發(fā)送狀態(tài),4,、,UART,發(fā)送接收數據寄存器,UTXH0,和,UTXH1,保持發(fā)送和接收的數據,5,、,UART,波特率發(fā)生器決定通信波特率,UBRDIVn=INT,（,MCLK/(,波特率,16)+0.5)-1,S3C44B0,的,UART,開發(fā)應用,利用,S3C44B0,進行串行通信，已知,MCLK,60MHz,閱讀程序回答問題：,LDR R0,rPCONE,ORR R1,R0,#0 x28 00,10 10,00,STR R1,R0,；寫,PCONE,使,GPE1GPE2,為,TXD0,和,RXD0,用于串行通信功能,LDR R0,rUFCON0,MOV R1,0,STR R1,R0,；,UFCON0,0,禁止,FIFO,LDR R0,rULCON0,ORR R1,0 x23,；,00100011,STR R1,R0,；字符格式為：,8,位數據，,1,位停止位，奇校驗,LDR R0,rUCON0,ORR R1,R0,#0 xC1,STR R1,R0,；寫,UART0,控制寄存器使允許接收中斷正常接收發(fā)送,LDR R0,rUBRDIV0,LDR R1,=325,STR R1,R0,；設定波特率為,11520BPS,1,、說明本程序完成的功能,2,、串行通信波特率是多少？,3,、對程序進行注釋,解答：,1,、本程序段完成的是對,UART0,進行初始化，使用,GPE1,和,GPE2,用于,UART0,的,TXD0,和,RXD0,進行串行通信，通信字符格式為,8,位數據，,1,位停止位，奇校驗，禁止,FIFO,，允許接收中斷，正常接收和發(fā)送。

2,、串行通信波特率根據,UBRDIV0,MCLK/,（波特率,16,）,0.5,怪整數,所以：波特率,MCLK/(UBRDIV0+0.5)*16)=60000000/(325.5*16)=11520bps,3,、注釋如上S3C44B0,的,PWM,組件及開發(fā)應用,常用,PWM,寄存器,1,、定時器配置寄存器,TCFG0,決定輸入給定時器的時鐘頻率的預分頻系數,2,、定時器配置寄存器,TCFG1,決定輸入給定時器的時鐘頻率的除數值,3,、定時器控制寄存器,TCON,決定定時器是否自動重裝、是否開始定時停止定時，是否輸出反轉，是否允許死區(qū)控制等4,、定時器計數寄存器,TCNTB0,TCNTB5,和比較寄存器,TCMPB0,TCMPB5,S3C44B0,的,PWM,開發(fā)應用,用,PWM,的,TOUT1,和,TOUT2,分別控制兩個指示燈,LED1,和,LED2,要求,TOUT1,1,時,LED1,亮，,TOUT2,1,時,LED2,亮，編程讓,LED1,以,0.5,秒閃亮（即,0.5,秒亮，,0.5,秒滅，循環(huán)），,LED2,以,2,秒閃亮T1/T2,定時器指定預分頻系數,199,除法器值,16,MCLK,60MHz,。

解答：,LED1,閃亮,0.5,秒：,T1,設置,0.5S,定時且反轉；,LED2,閃亮：,T2,設置,2S,定時且反轉配置寄存器,TCFG0,0 xC7C7,（,T1,和,T2,為,199,0 xC7,預分頻）,配置寄存器,TCFG1,0 x330,（,T1,和,T2,除法器值為,16,）,定時器輸入時鐘頻率,MCLK/(,預分頻值,1,）,/(,除法器值,),60000000/(199+1)/16=18750Hz,定時,0.5,秒，,T1,計數緩沖寄存器,TCNTB1,的值,0.518750,9375,定時,2,秒，,T2,計數緩沖寄存器,TCNTB2,的值,218750,37500,LDR R0,rTCFG0,MOV R1,#0 xC7C7,或,LDR R1,0 xC7C7,STR R1,R0;,寫,TCFG0,分頻系數為,199,0 xC7,LDR R0,=rTCFG1,LDR R1,=0 x330,STR R1,R0;,寫,TCFG1,除法器值,16,LDR R0,=rTCNTB1,LDR R1,=9375,STR R1,R0;,寫,TCNTB1,LDR R0,=rTCNTB2,LDR R1,=37500,STR R1,R0;,寫,TCNTB2,LDR R0,=rTCON;,ORR R1,R0,#0 xDD00;T1,和,T2,自動重裝,/,反轉、啟動定時器,STR R1,R0;,寫,TCON,S3C44B0,的,WDT,組件及開發(fā)應用,常用,WDT,寄存器,1,、,WDT,控制寄存器,WTCON,決定是否允許復位、是否允許中斷以及決定預分頻系數和時鐘因子,2,、,WDT,數據寄存器,WTDAT,和計數寄存器,WTCNT,3,、,WDT,定時輸入時間：,T_WDT=1/(MCLK/,預分頻系數,1)/,分頻系數,4,、,WDT,復位時間：,T_RST=WTCNTT_WDT,S3C44B0,的,WDT,開發(fā)應用,如果,MCLK=40 MHz,，采用預分頻值為,99,，分頻系數為,64,，要使,WDT,的定時時間為,10,秒，允許復位，禁止中斷，寫出,WDT,初始化程序片段。

解答：,t_watchdog=1/(MCLK/(,預分頻值,1)/,分頻系數,),=1/(40000000/100/64),=160us,溢出時間,t=WTCNT*t_watchdog,10S,=WTCNT*160us,10000000us,WTCNT,62500,LDR R0,rWTCON,LDR R1,=0 xF939,STR R1,R0;,寫,WDT,控制寄存器使禁止中斷，允許復位，預分頻系數,99,分頻系數,64,LDR R0,rWTCNT,LDR R1,=62500,STR R1,R0;,寫,WDT,計數寄存器使計數值為,62500,定時,10,秒,S3C44B0,的,ADC,組件及開發(fā)應用,常用,ADC,寄存器,1,、,ADC,控制寄存器,ADCCON,決定是否允許啟動、選擇,ADC,通道、反映,ADC,轉換狀態(tài),2,、,ADC,預分頻寄存器,ADCPSR,決定預分頻系數,3,、,ADC,轉換時間：,TADC,2,（,ADCSPR,的值,1,）,16/MCLK,4,、,ADC,數據寄存器寄存轉換后的,10,位數字量,5,、對,ADC,操作三要素：,（,1,）選擇通道并啟動,AD,變換,（,2,）查詢狀態(tài)（是否。

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