期末复习【嵌入式系统】

admin 管理员组

文章数量: 887021

期末复习【嵌入式系统】

• 前言
• 推荐
• 期末复习
• • 推荐
  • 题型
  • 押题
  • 复习
  • • 总述
    • • 问题与思考：
      • 教学内容介绍
• 问题与思考
• 第1章 嵌入式系统基础
• • • 问题与思考
  • 1.1 引言
  • 1.2 嵌入式系统的概述
  • • 1.2.1嵌入式系统的定义
    • 1.2.2嵌入式系统组成
    • 1.2.3嵌入式系统的特点
    • 1.2.4嵌入式系统应用
  • 1.3 嵌入式处理器
  • • 1.3.1 嵌入式处理器的组成
    • 1.3.2 嵌入式处理器的分类
    • 1.3.3 典型的嵌入式处理器
    • 1.3.4 嵌入式处理器的性能指标
  • 1.4 嵌入式操作系统
  • • 1.4.1嵌入式操作系统简介
    • 1.4.2 嵌入式操作系统的种类
    • 1.4.3 实时操作系统的相关概念
    • 1.4.4 几种典型的嵌入式操作系统
  • 1.5 嵌入式系统开发
  • • 1.5.1 嵌入式系统开发过程
    • 1.5.2 常用的设计流程模型
    • 1.5.3 嵌入式系统的开发环境及调试方法
• 第2章ARM技术及体系结构
• • 问题与思考
  • 2.1 嵌入式ARM处理器概况
  • 2.2 ARM处理器技术
  • 2.3 ARM7处理器结构
  • 2.4 ARM7TDMI的工作状态及模式
  • 2.5 ARM7内部寄存器
  • 2.6 ARM体系的异常处理
  • 2.7 ARM体系的存储方式
• 第3章ARM7TDMI指令系统
• • 问题与思考
• 第4章 基于ARM7系列的汇编语言程序设计
• • 问题与思考
• 第5章 LPC2000系列微处理器组成与中断技术
• • 问题与思考
  • 5.1 LPC2000系列简介
  • • 5.1.1 LPC2100 系列芯片
    • 5.1.2 LPC2200 系列芯片
  • 5.2 芯片内部结构
  • 5.3 存储器结构
  • • 5.3.1 存储器映射
    • 5.3.2 片内存储器
    • 5.3.3 片外存储器
    • 5.3.4 存储器的重映射
    • 5.3.5 系统启动代码简介
  • 5.4 系统控制模块
  • • 5.4.1 时钟系统
    • 5.4.2 功率控制
    • 5.4.3 复位
  • 5.5 中断技术
  • • 5.5.1 中断概念
    • 5.5.2 中断源及管理
    • 5.5.3 中断处理过程
  • 5.6 向量中断控制器
  • • 5.6.1 向量中断分类
    • 5.6.2 向量中断结构
    • 5.6.3 向量中断寄存器
    • 5.6.4 向量中断的处理过程
    • 5.6.5 向量中断的示例
• 第6章 LPC2000系列微处理器片上外设接口
• • 问题与思考
  • 6.1 引脚连接模块
  • • 6.1.1 管脚功能选择寄存器 PINSEL0 和 PINSEL1
    • 6.1.2 引脚连接控制寄存器管脚功能选择寄存器 2（PINSEL2 – 0xE002C014）
  • 6.2 GPIO原理及应用
  • • 6.2.1 GPIO 相关寄存器
    • 6.2.2 GPIO 应用
  • 6.3 外部中断输入
  • • 6.3.1 概述
    • 6.3.2 ARM 的外中断----相关寄存器与设置
    • 6.3.3 ARM 的外中断应用
  • 6.4 定时计数电路
  • • 6.4.1 分频与计数模块
    • 6.4.2 匹配功能
    • 6.4.3 捕获控制模块
    • 6.4.4 定时器中断
    • 6.4.5 定时器/计数器应用
  • 6.5 UART串行接口
  • • 6.5.1 串行通信概述
    • 6.5.2 LPC2000 器件 UART 特性、结构与组成
    • 6.5.3 UART 寄存器描述
    • 6.5.4 UART 应用
  • 6.6 片上一些其它常用接口(SPI、I2C、A/D、WDT、PWM及RTC)
  • • 6.6.1 SPI 接口
    • 6.6.2 I2C 接口
• 第7章 ARM7系列芯片的外围电路设计
• • 问题与思考：
  • 7.1. 嵌入式硬件系统模块
  • • 7.1.1 最小系统结构
    • 7.1.2 电源电路
    • 7.1.3 时钟电路
    • 7.1.4 复位电路
    • 7.1.5 存储器系统
  • 7.2. 存储器电路与设计
  • • 7.2.1 嵌入式系统中存储器的分类
    • 7.2.7 存储器与 ARM 的连接
  • 7.3. 键盘输入模块
  • 7.4. 显示输出模块
  • 7.5. 串行通信模块
  • 另外
• 最后

前言

初稿：2023-6-30 16:58:07
终稿：2023-7-3 16:30:49

本专栏将于考试期间设置为付费
考试结束后关闭付费
时间为2023/7/7

以下内容源自《【嵌入式系统】》
仅供学习交流使用

需要复习的pdf（包含书签和高亮标注），可以私信我，无偿提供

推荐

第一章 习题【嵌入式系统】

第二章 习题【嵌入式系统】

第三章 习题【嵌入式系统结构】

第二章 ARM 技术及体系结构【嵌入式系统】

第三章 ARM7指令系统【嵌入式系统】

第四章 基于ARM7系列的汇编语言程序设计【嵌入式系统】

Keil 5 安装教程及简单使用【嵌入式系统】

Keil 4 安装教程及简单使用【嵌入式系统】

ARM简单程序设计【嵌入式系统】

ARM与C语言的混合编程【嵌入式系统】

ARM汇编第一次上机（顺序、分支、单重循环）【嵌入式系统】

汇编第二次上机实验（续第一次，字符串比较及双重循环）【嵌入式系统】

GPIO实验【嵌入式系统】

定时中断实验【嵌入式系统】

第六章 测验【嵌入式系统】

期末综合测试【嵌入式系统】

期末复习

推荐

西邮嵌入式系统复习

题型

A,B两套试卷，基本涵盖了这些题型：
填空、判断、选择、名词解释、简答题，综合分析与设计，大致这些题型。
全面认知30，理解与简答应用40，综合分析与设计30

押题

客观题 填空 判断 选择 名词解释
主观题 简答题 综合分析和设计 

填空 判断 选择 名词解释
	看测试习题
简答题
	看每章的问题和思考
综合分析和设计 
	第四章
		分支循环程序设计
		常见数据搬家（复制）、求和、寻找最大数最小数、排序等等，书上例题，上机分析
	第六章 
		GPIO 例6-4 
		外部中断 例6-7
		定时中断 例6-8~6-11

复习

以下内容，来源于复习PPT

总述

问题与思考：

该课程通过十六周的学习，学了哪些内容？
课程包含软硬件知识，软硬件如何协同工作？
通过课程的学习，了解、理解、掌握了哪些知识点？自己的能力哪些方面得到提升？

教学内容介绍

（1）基础知识：第1章、第2章、第3章和第4章。这四章介绍了嵌入式系统的基本概念、ARM7的体系结构、编程模式、指令系统和汇编程序设计方法。
（2）硬件开发基础：第5章、第6章和第7章。以NXP公司的LPC2000系列为例，介绍了嵌入式系统的硬件组成及工作原理。
（3）软件开发基础：第8章，介绍了嵌入式系统软件组成、硬件适配层软件功能、实现方法、系统软件移植和软件开发流程。
（4）嵌入式系统应用：第9章，以《停车场管理系统》，简介系统总体设计、嵌入式Web设计、嵌入式SQLite数据开发、SNMP代理设计等。

问题与思考

内容来源于zx，在此感谢

答案来源于chatGPT

什么是嵌入式系统？有什么特点？应用在哪些领域？

2023/7/6 17:06:47

嵌入式系统是一种专门设计用于控制特定任务的计算机系统。它通常被嵌入到其他设备或系统中，以执行特定的功能。嵌入式系统具有以下特点：

实时性：嵌入式系统需要实时响应和处理输入信号，以满足特定任务的时间要求。

低功耗：嵌入式系统通常在电池供电或有限的能源供应下工作，因此需要具有低功耗的特性。

小型化：嵌入式系统通常需要嵌入到其他设备中，因此需要具有小型化的设计，以适应空间限制。

可靠性：嵌入式系统通常用于关键任务，因此需要具有高可靠性，以确保系统稳定运行。

嵌入式系统应用广泛，涵盖了许多领域，包括但不限于：

汽车领域：嵌入式系统用于汽车控制单元、车载娱乐系统、安全系统等。

电子设备领域：嵌入式系统用于智能手机、平板电脑、数码相机等电子设备的控制和功能实现。

工业自动化领域：嵌入式系统用于工业控制、机器人控制、自动化生产线等。

医疗设备领域：嵌入式系统用于医疗仪器、健康监测设备、医疗影像处理等。

家电领域：嵌入式系统用于智能家居系统、家电控制、智能电视等。

航空航天领域：嵌入式系统用于航空航天器的导航、控制、通信等。

这些领域只是嵌入式系统应用的一部分，随着技术的不断进步，嵌入式系统在更多领域中得到应用。




2023/7/6 17:06:50

嵌入式系统组成？嵌入式处理器如何分类？典型的嵌入式处理器有哪些？

2023/7/6 17:07:14

嵌入式系统通常由以下几个组成部分构成：

处理器（CPU）：负责执行指令和控制系统的核心部分。

存储器：用于存储程序代码、数据和中间结果，包括闪存、RAM等。

输入/输出接口：用于与外部设备进行通信和数据交换，如串口、并口、USB等。

操作系统：提供对硬件资源的管理和控制，以及运行应用程序的环境。

传感器和执行器：用于感知和控制外部环境，如温度传感器、光线传感器、电机等。

嵌入式处理器根据其架构和特性可以进行不同的分类，以下是一些常见的分类方式：

指令集架构：根据指令集的不同，嵌入式处理器可以分为CISC（复杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）处理器。

处理器核心数量：单核处理器和多核处理器。

功耗级别：根据功耗要求的不同，嵌入式处理器可以分为低功耗处理器、中功耗处理器和高功耗处理器。

性能级别：根据性能要求的不同，嵌入式处理器可以分为低性能处理器、中性能处理器和高性能处理器。

一些典型的嵌入式处理器包括：

ARM系列：ARM处理器是一种低功耗、高性能的RISC处理器，广泛应用于移动设备、智能家居和工业控制等领域。

Intel Atom系列：Intel Atom处理器是一种低功耗、高集成度的嵌入式处理器，常用于智能手机、平板电脑和嵌入式系统。

MIPS系列：MIPS处理器是一种低功耗、高性能的RISC处理器，广泛应用于网络设备、数字电视和路由器等领域。

PowerPC系列：PowerPC处理器是一种高性能的RISC处理器，常用于嵌入式系统、游戏机和网络设备等。

这些处理器都具有不同的特点和适用场景，根据具体需求选择适合的嵌入式处理器。




2023/7/6 17:07:17

操作系统概念，什么是EOS？常用的EOS有哪些？

2023/7/6 17:07:32

操作系统（Operating System，简称OS）是一种管理计算机硬件和软件资源的软件系统，它提供了对计算机系统的抽象和控制，使得用户和应用程序能够方便地使用计算机资源。

EOS（Embedded Operating System）是一种针对嵌入式系统设计和优化的操作系统。与通用操作系统相比，EOS通常具有更小的内存占用、更低的功耗和更高的实时性能，以适应嵌入式系统对资源和实时性的特殊要求。

常用的EOS包括：

FreeRTOS：FreeRTOS是一个开源的实时操作系统，适用于小型嵌入式系统和微控制器。它具有小巧、可移植和可裁剪的特点。

μC/OS：μC/OS是一个商业化的实时操作系统，支持多任务和多核处理器，并提供了丰富的通信和同步机制。

QNX：QNX是一个实时操作系统，广泛应用于汽车、医疗设备和工业自动化等领域。它具有高可靠性、实时性和安全性的特点。

VxWorks：VxWorks是一个实时操作系统，常用于航空航天、国防和工业控制等领域。它具有高可靠性、实时性和可扩展性。

Embedded Linux：嵌入式Linux是一种基于Linux内核的操作系统，具有开源、可定制和丰富的软件生态系统。它适用于各种嵌入式系统，并广泛应用于智能手机、路由器和物联网设备等。

这些EOS都具有不同的特点和适用场景，根据具体需求选择适合的EOS。




2023/7/6 17:07:56

嵌入式系统开发主要步骤和流程

2023/7/6 17:08:18

嵌入式系统开发的主要步骤和流程可以概括为以下几个阶段：

需求分析：明确嵌入式系统的功能需求和性能要求，包括硬件和软件方面的要求。与客户或项目团队进行沟通，确保对需求有清晰的理解。

系统设计：基于需求分析的结果，进行系统设计。包括硬件设计和软件设计。硬件设计涉及选择和设计适合嵌入式系统的处理器、外设、电路等；软件设计则包括操作系统选择、算法设计、通信协议设计等。

开发和编码：根据系统设计，进行软硬件的开发和编码。硬件开发包括电路设计、PCB设计和制造等；软件开发则包括驱动程序开发、应用程序开发、算法实现等。

调试和测试：对开发完成的硬件和软件进行调试和测试。包括单元测试、集成测试和系统测试等。通过测试，确保系统的功能和性能满足需求。

部署和集成：将开发完成的硬件和软件进行部署和集成。包括将软件烧录到硬件设备中，进行硬件与软件的连接和配置。

验收和发布：将集成完成的嵌入式系统交付给客户或最终用户进行验收。根据验收结果，进行必要的修改和优化。最终发布嵌入式系统，使其正式投入使用。

在整个开发过程中，需要进行不断的沟通和协作，确保各个环节的顺利进行。同时，也需要进行项目管理和风险管理，以确保项目按时交付和质量可控。




2023/7/6 17:09:06

了解 ARM芯片及版本情况

2023/7/6 17:09:25

ARM（Advanced RISC Machines）是一种基于精简指令集计算机（RISC）架构的处理器设计。ARM架构的处理器广泛应用于移动设备、嵌入式系统和物联网等领域。ARM处理器的特点包括低功耗、高性能和可定制性。

ARM架构的处理器有多个版本和系列，其中一些常见的版本包括：

ARMv6：这是一个较早的ARM架构版本，主要用于低功耗和成本敏感的应用。常见的ARMv6处理器包括ARM11系列。

ARMv7：这是一个中期的ARM架构版本，引入了一些新的特性和指令集扩展。常见的ARMv7处理器包括Cortex-A系列（如Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9）和Cortex-R系列（如Cortex-R4、Cortex-R5）。

ARMv8：这是一个较新的ARM架构版本，引入了64位指令集（AArch64）和虚拟化支持。常见的ARMv8处理器包括Cortex-A系列（如Cortex-A53、Cortex-A57、Cortex-A72）和Cortex-R系列（如Cortex-R8）。

除了以上版本外，ARM还推出了一些特定用途的处理器系列，如Cortex-M系列用于嵌入式系统和微控制器，Cortex-X系列用于高性能移动设备等。

需要注意的是，ARM是一种架构设计，而不是具体的芯片型号。具体的ARM芯片由不同的芯片厂商设计和生产，如英特尔、高通、三星、华为等。每个芯片厂商都可以基于ARM架构设计自己的处理器，因此在市场上会有各种不同型号和规格的ARM芯片。




2023/7/6 17:09:38

ARM处理器技术，CISC&RISC及特点对比，哈佛结构&普林斯顿结构，三级流水线技术原理与实现，指令执行过程中PC指向位置？

2023/7/6 17:10:03

ARM处理器技术：
ARM处理器技术是一种基于精简指令集计算机（RISC）架构的处理器设计。ARM处理器具有低功耗、高性能和可定制性等特点，广泛应用于移动设备、嵌入式系统和物联网等领域。

CISC与RISC及特点对比：
CISC（Complex Instruction Set Computer）和RISC（Reduced Instruction Set Computer）是两种不同的处理器架构设计。

CISC处理器设计中，指令集较为复杂，包含多种复杂的指令和寻址模式，允许一条指令完成多个操作。CISC处理器的特点是指令丰富、灵活，可以减少程序的长度，但也导致了指令执行的复杂性和功耗较高。

RISC处理器设计中，指令集较为简化，指令的执行时间相对均匀，每条指令只执行一个操作。RISC处理器的特点是指令简单、执行速度快，但需要更多的指令来完成复杂的操作。

哈佛结构与普林斯顿结构：
哈佛结构和普林斯顿结构是指存储器与处理器之间的连接方式。

哈佛结构中，指令存储器和数据存储器是分开的，分别使用不同的总线进行访问。这种结构可以实现指令和数据的并行访问，提高了效率。但同时也需要额外的硬件来实现指令和数据的分离。

普林斯顿结构中，指令存储器和数据存储器是共享的，使用同一条总线进行访问。这种结构简单且成本较低，但指令和数据的访问会相互竞争，可能导致效率较低。

三级流水线技术原理与实现：
三级流水线技术是一种将处理器的指令执行过程划分为多个阶段，并同时执行多条指令的技术。

三级流水线的三个阶段分别是取指（Instruction Fetch）、译码（Instruction Decode）和执行（Execution）。每个阶段都负责不同的指令处理任务，通过并行执行多个指令来提高处理器的效率。

指令执行过程中PC指向位置：
在指令执行过程中，PC（程序计数器）指向的是下一条将要执行的指令的地址。当一条指令执行完毕后，PC会自动递增，指向下一条指令的地址，以便于进行下一条指令的取指和执行。这样就形成了连续的指令流水线，实现了指令的连续执行。




2023/7/6 17:10:14

ARM7的工作状态及模式，模式与37个寄存器如何对应？两种状态如何切换？两种指令集SP/LR/PC/CPSR,CPSR状态与控制位。

2023/7/6 17:10:32

ARM7的工作状态及模式：
ARM7处理器有7种不同的工作状态，分别是用户模式（User Mode）、系统模式（System Mode）、快速中断模式（FIQ Mode）、中断模式（IRQ Mode）、特权模式（Supervisor Mode）、中止模式（Abort Mode）和未定义模式（Undefined Mode）。

模式与37个寄存器的对应关系：
不同的工作模式下，ARM7处理器使用的寄存器集合不同。其中，用户模式和系统模式共享一个寄存器集合，包含了37个寄存器。其他模式则有自己独立的寄存器集合。

两种状态如何切换：
ARM7处理器的状态切换是通过修改CPSR（Current Program Status Register）寄存器的模式位来实现的。通过修改CPSR的模式位，可以切换到不同的工作模式。

两种指令集SP/LR/PC/CPSR：
ARM7处理器支持两种指令集，分别是ARM指令集和Thumb指令集。

SP（Stack Pointer）寄存器用于存储栈顶地址，LR（Link Register）寄存器用于存储函数调用的返回地址，PC（Program Counter）寄存器用于存储当前指令的地址，CPSR（Current Program Status Register）寄存器用于存储当前程序的状态和控制位信息。

CPSR状态与控制位：
CPSR寄存器中的状态位用于表示当前程序的状态，如条件码、中断使能等。控制位用于控制处理器的行为，如模式切换、中断使能等。CPSR寄存器的状态和控制位可以通过指令进行读取和修改，以控制和监控处理器的运行状态。




2023/7/6 17:10:36

ARM体系的异常处理，异常如何进入与退出？需要做哪些工作？异常处理与流水线如何对应？异常向量表的概念

2023/7/6 17:10:55

ARM体系的异常处理：
ARM体系结构中，异常是指处理器在执行指令过程中发生的一些特殊情况，如中断、系统调用、数据访问错误等。异常处理是指处理器在遇到异常时的响应和处理过程。

异常如何进入与退出：
异常的进入是通过触发异常的事件来引发的，如外部中断、硬件错误等。当异常发生时，处理器会根据异常类型切换到相应的处理模式，并保存当前的上下文信息（包括寄存器值、程序计数器等）。异常的退出是通过异常处理程序的执行完成或者通过特定的指令（如返回指令）来实现的。在退出异常之前，处理器会恢复之前保存的上下文信息。

需要做哪些工作：
在处理异常时，需要进行以下工作：

保存当前的上下文信息，包括寄存器值、程序计数器等。
切换到相应的异常处理模式。
执行异常处理程序，对异常进行处理。
恢复之前保存的上下文信息。
退出异常，返回到原始的执行状态。
异常处理与流水线的对应：
在ARM处理器的流水线中，异常处理会打断正常的指令流程，因此需要特殊的机制来处理异常。当异常发生时，处理器会停止当前的指令流水线，保存当前的上下文信息，并根据异常类型切换到相应的异常处理模式。在异常处理模式下，处理器会执行异常处理程序，对异常进行处理。完成异常处理后，处理器会恢复之前保存的上下文信息，并继续执行原始的指令流水线。

异常向量表的概念：
异常向量表是一张特殊的表格，用于存储不同异常类型的处理程序的入口地址。在ARM体系结构中，异常向量表通常位于固定的内存地址，当异常发生时，处理器会根据异常类型从向量表中读取相应的异常处理程序的入口地址，并跳转到该地址执行异常处理程序。异常向量表的存在可以提高异常处理的效率和可靠性。




2023/7/6 17:11:17

ARM体系的存储方式，小端与大端模式存储

2023/7/6 17:11:31

ARM体系的存储方式：
ARM体系结构采用的是字节可寻址的存储方式，即内存中的每个字节都有唯一的地址。ARM处理器使用32位的寻址空间，可以寻址的字节范围是0x00000000到0xFFFFFFFF。

小端与大端模式存储：
小端模式（Little-Endian）是指在存储多字节数据时，低位字节存储在低地址，高位字节存储在高地址。例如，对于一个32位整数0x12345678，小端模式存储时，低位字节0x78存储在低地址，高位字节0x12存储在高地址。

大端模式（Big-Endian）是指在存储多字节数据时，高位字节存储在低地址，低位字节存储在高地址。例如，对于一个32位整数0x12345678，大端模式存储时，高位字节0x12存储在低地址，低位字节0x78存储在高地址。

ARM处理器支持同时使用小端和大端模式，可以通过配置寄存器来选择使用哪种模式。默认情况下，ARM处理器使用小端模式。




2023/7/6 17:12:09

ARM指令的寻址方式，总结与具体判断

2023/7/6 17:12:29

ARM指令的寻址方式可以总结为以下几种：

立即数寻址（Immediate addressing）：指令中直接包含了一个立即数作为操作数，例如：MOV R0, #10。

寄存器寻址（Register addressing）：指令中使用一个寄存器作为操作数，例如：ADD R0, R1, R2。

寄存器间接寻址（Register indirect addressing）：指令中使用一个寄存器的值作为地址，从该地址读取或写入数据，例如：LDR R0, [R1]。

寄存器相对寻址（Register-relative addressing）：指令中使用一个基址寄存器和一个偏移量来计算地址，例如：LDR R0, [R1, #4]。

基址加变址寻址（Base plus offset addressing）：指令中使用一个基址寄存器和一个变址寄存器以及一个可选的偏移量来计算地址，例如：LDR R0, [R1, R2, LSL #2]。

堆栈寻址（Stack addressing）：指令中使用堆栈指针寄存器（SP）和一个偏移量来访问堆栈中的数据，例如：LDR R0, [SP, #8]。

具体判断ARM指令的寻址方式需要根据指令的操作数和寻址模式来分析。在ARM汇编语言中，指令的操作数通常以特定的符号表示，如#表示立即数，[]表示寄存器间接寻址等。通过观察指令的操作数和寻址模式，可以判断出ARM指令的寻址方式。同时，还需要根据ARM体系结构的文档和指令集手册来确认每个指令的具体寻址方式。




2023/7/6 17:12:51

ARM指令格式及分类，汇编指令与C语言对比， 数据处理指令、分支指令、加载/存储指令、交换指令、程序状态寄存器（PSR）处理指令、协处理指令和SWI异常产生指令七大类，了解机器码，指令的机器码格式与汇编指令的分析。

2023/7/6 17:13:25

ARM指令格式及分类：
ARM指令由操作码（Opcode）和操作数（Operand）组成，操作码指定了指令的操作类型，操作数则提供了指令需要的数据或地址。ARM指令可以分为以下几类：

数据处理指令（Data Processing Instructions）：用于执行算术、逻辑和移位等操作，例如ADD、SUB、AND等。

分支指令（Branch Instructions）：用于实现程序的跳转和循环，例如B、BL、BX等。

加载/存储指令（Load/Store Instructions）：用于从内存中加载数据到寄存器或将数据存储到内存中，例如LDR、STR等。

交换指令（Swap Instructions）：用于实现原子操作，例如SWP、SWPB等。

程序状态寄存器（PSR）处理指令（PSR Transfer Instructions）：用于读取和修改程序状态寄存器的值，例如MRS、MSR等。

协处理指令（Coprocessor Instructions）：用于与协处理器进行数据交互和协同处理，例如CDP、LDC、STC等。

SWI异常产生指令（Software Interrupt Instructions）：用于触发软件中断，例如SWI。

汇编指令与C语言对比：
汇编指令是直接操作处理器的底层指令，而C语言是一种高级编程语言。汇编指令与C语言对比如下：

可读性：C语言相对于汇编指令更易读、易理解，更接近人类语言，而汇编指令更加底层、抽象。

可移植性：C语言是一种高级语言，可以通过编译器将其转换为不同平台的机器码，从而实现跨平台移植。而汇编指令是与特定处理器架构相关的，不具备跨平台移植性。

开发效率：C语言相对于汇编指令具有更高的开发效率，能够更快速地编写和调试程序。

功能丰富性：C语言提供了丰富的库函数和高级数据结构，使得开发更加方便。而汇编指令需要手动实现各种功能，开发相对繁琐。

了解机器码，指令的机器码格式与汇编指令的分析：
机器码是计算机能够直接执行的二进制指令。每个指令都有唯一的机器码表示。机器码格式由操作码和操作数组成，操作码指定了指令的操作类型，操作数提供了指令需要的数据或地址。

ARM指令的机器码格式与汇编指令的分析是指将汇编指令转换为对应的机器码表示。ARM指令的机器码格式通常由多个字段组成，每个字段对应不同的操作类型、操作数类型、寻址方式等。通过分析汇编指令的操作码和操作数，可以确定每个字段的取值，从而得到对应的机器码表示。

例如，对于ADD指令，其汇编指令格式为"ADD Rd, Rn, Operand2"，其中Rd和Rn是目标寄存器和源寄存器，Operand2是操作数。根据指令的机器码格式，可以将Rd、Rn和Operand2的寄存器编号和操作数类型转换为二进制表示，并将操作码字段设置为ADD对应的二进制值，从而得到ADD指令的机器码表示。




2023/7/6 17:13:43

指令的难点：存储器访问指令的理解与应用，多寄存器访问指令含义与解析

2023/7/6 17:14:02

指令的难点：存储器访问指令的理解与应用，多寄存器访问指令含义与解析

存储器访问指令的理解与应用： 存储器访问指令用于从内存中加载数据到寄存器或将数据存储到内存中。理解和应用存储器访问指令的难点在于：
确定内存地址：需要确定要访问的内存地址，可以是直接指定的地址、基于寄存器的地址或通过偏移量计算得到的地址。
确定数据大小：需要确定要访问的数据的大小，例如字节、半字、字等。
确定访问方式：需要确定是读取数据还是存储数据，以及是按字节、半字、字等方式进行读取或存储。
处理对齐问题：某些处理器要求数据在内存中的地址按照特定的对齐方式进行访问，需要注意对齐问题。
多寄存器访问指令含义与解析： 多寄存器访问指令用于同时访问多个寄存器，可以一次性进行多个寄存器的加载或存储操作。这些指令通常用于处理数组、结构体等数据结构。理解和解析多寄存器访问指令的难点在于：
确定寄存器列表：需要确定要访问的寄存器的列表，可以是连续的一组寄存器或是不连续的多个寄存器。
确定寄存器的顺序：需要确定寄存器在列表中的顺序，以确保正确的数据对应关系。
确定数据大小：需要确定要访问的数据的大小，例如字节、半字、字等。
确定访问方式：需要确定是读取数据还是存储数据，以及是按字节、半字、字等方式进行读取或存储。
通过理解和解析存储器访问指令和多寄存器访问指令，可以正确地进行存储器的读取和存储操作，并实现高效的数据访问和处理。




2023/7/6 17:14:17

伪指令含义与应用，MOV，LDR 加载与LDR伪指令有何不同？

2023/7/6 17:14:37

伪指令含义与应用：
伪指令是一种在汇编语言中使用的特殊指令，它不会被转化为机器码执行，而是在汇编阶段被汇编器处理。伪指令用于提供一些汇编语言层面的功能和便利，例如定义常量、分配内存空间、定义符号等。伪指令的应用范围广泛，可以用于编写汇编程序中的各种数据和控制结构。

MOV指令：
MOV指令用于将一个数据从一个位置复制到另一个位置，可以是寄存器之间的复制，也可以是寄存器和内存之间的复制。MOV指令的应用包括：

数据传递：将一个寄存器或内存中的数据复制到另一个寄存器或内存中。
数据加载：将一个立即数或内存中的数据加载到寄存器中。
数据存储：将寄存器中的数据存储到内存中。
LDR指令与LDR伪指令的区别：
LDR指令是一条真正的机器指令，用于从内存中加载数据到寄存器中。它的使用方式是指定一个内存地址，然后将该地址中的数据加载到寄存器中。LDR指令的应用包括：

加载变量：从内存中加载变量的值到寄存器中进行计算或操作。
加载常量：将常量值加载到寄存器中进行计算或操作。
LDR伪指令是一种在汇编阶段被汇编器处理的伪指令，用于生成LDR指令。它的使用方式是指定一个常量值和一个寄存器，然后汇编器会根据指定的常量值生成相应的LDR指令，将常量值加载到寄存器中。LDR伪指令的应用包括：

加载常量：将常量值加载到寄存器中进行计算或操作，但是常量值在汇编阶段已经确定，不需要在运行时再进行加载。
总结起来，LDR指令是一条真正的机器指令，用于从内存中加载数据到寄存器中；而LDR伪指令是一种在汇编阶段被汇编器处理的伪指令，用于生成LDR指令，将常量值加载到寄存器中。




2023/7/6 17:14:44

计算机语言，机器语言、汇编语言与高级语言各自特点

2023/7/6 17:15:06

计算机语言是一种用于编写计算机程序的语言，可以分为机器语言、汇编语言和高级语言。

机器语言： 机器语言是计算机能够直接执行的语言，使用二进制代码表示指令和数据。机器语言的特点包括：
低级别：机器语言是计算机硬件能够理解和执行的最底层语言，与硬件紧密相关。
二进制表示：机器语言使用二进制代码表示指令和数据，每个指令和数据都有对应的二进制编码。
难以阅读和编写：机器语言的代码通常非常长且晦涩，对人类来说很难理解和编写。
汇编语言： 汇编语言是机器语言的一种符号表示形式，使用助记符（mnemonic）代替二进制代码，更易于阅读和编写。汇编语言的特点包括：
低级别：汇编语言与机器语言相对应，也是较底层的语言。
符号表示：汇编语言使用助记符表示指令和数据，使得代码更易于理解和编写。
直接映射：汇编语言的指令直接映射到机器语言的指令，一条汇编指令对应一条机器指令。
高级语言： 高级语言是相对于机器语言和汇编语言而言的，更接近人类自然语言的一种编程语言。高级语言的特点包括：
高级别：高级语言相对于机器语言和汇编语言而言，抽象程度更高，更接近人类思维。
可移植性：高级语言的代码可以在不同的计算机平台上运行，不需要针对特定硬件进行修改。
简洁易读：高级语言的代码通常比机器语言和汇编语言更简洁易读，更易于理解和维护。
自动化：高级语言提供了许多内置函数和库，使得编程更加方便和高效。
总结起来，机器语言是计算机能够直接执行的二进制代码，汇编语言是机器语言的符号表示形式，高级语言是更接近人类自然语言的一种编程语言。机器语言和汇编语言更底层，与硬件直接相关，而高级语言更高层，更易于理解和编写。




2023/7/6 17:15:13

ARM7汇编语言程序中的符号，符号命名，变量、常亮如何定义及应用。数据如何定义？

2023/7/6 17:15:31

在ARM7汇编语言程序中，符号是用来表示地址或者标识某个特定的位置或值的名称。符号命名可以根据需求自定义，但需要遵循一定的命名规则，如不能使用保留字、不能以数字开头等。

变量和常量可以通过符号来定义和使用。变量是在程序执行过程中可以改变其值的数据，而常量是在程序执行过程中不可改变的数据。

变量的定义可以使用 .data 或者 .bss 伪指令来声明。例如：

.data
myVariable: .word 10
上述代码定义了一个名为 myVariable 的变量，其初始值为 10。

常量的定义可以使用 .equ 伪指令来声明。例如：

.equ myConstant, 20
上述代码定义了一个名为 myConstant 的常量，其值为 20。

在程序中使用变量和常量时，可以通过符号名称来引用。例如：

ldr r0, =myVariable   ; 将 myVariable 的地址加载到寄存器 r0
ldr r1, =myConstant   ; 将 myConstant 的值加载到寄存器 r1
数据的定义可以通过 .data 或者 .bss 伪指令来声明。.data 用于定义初始化的数据，.bss 用于定义未初始化的数据。例如：

.data
myData: .word 1, 2, 3   ; 初始化的数据

.bss
myBuffer: .space 100   ; 未初始化的数据
上述代码定义了一个名为 myData 的数据，其中包含了 1、2、3 三个初始值。同时，还定义了一个名为 myBuffer 的数据，大小为 100 字节，但未初始化。

在程序中使用数据时，可以通过符号名称来引用。例如：

ldr r0, =myData   ; 将 myData 的地址加载到寄存器 r0
ldr r1, [r0]     ; 将 myData 中的值加载到寄存器 r1
总结起来，在ARM7汇编语言程序中，符号用于表示地址或者标识特定位置或值的名称。变量和常量可以通过符号来定义和使用，数据可以通过 .data 或者 .bss 伪指令来声明。




2023/7/6 17:15:37

ARM汇编语言程序的设计步骤，如何编辑、编译、连接与调试程序，具体内容？

2023/7/6 17:16:00

设计一个ARM汇编语言程序的一般步骤如下：

确定程序的目标和需求：明确程序的功能和要达到的目标。

编写程序代码：使用文本编辑器创建一个新文件，将程序代码按照ARM汇编语言的语法规则编写。

保存代码文件：保存代码文件，通常以 .s 作为文件扩展名。

编译程序：使用ARM汇编器将汇编代码转换为机器码。可以使用GNU工具链中的 as 命令进行编译，例如：as -o output.o input.s。

连接程序：使用链接器将编译生成的目标文件与其他必要的库文件链接在一起，生成可执行文件。可以使用GNU工具链中的 ld 命令进行连接，例如：ld -o output.elf output.o。

调试程序：使用调试器对程序进行调试，以检查和修复程序中的错误和问题。可以使用GNU工具链中的 gdb 命令进行调试，例如：gdb output.elf。

具体内容如下：

编辑器选择：选择一个适合的文本编辑器，如Visual Studio Code、Sublime Text等。

编写代码：使用ARM汇编语言编写程序代码，按照程序目标和需求进行逻辑设计和算法实现。

保存代码文件：将编写好的代码保存为一个新文件，通常以 .s 作为文件扩展名。

编译程序：使用ARM汇编器将汇编代码转换为机器码。可以使用GNU工具链中的 as 命令进行编译。使用命令行进入代码文件所在目录，执行命令 as -o output.o input.s，其中 output.o 是编译生成的目标文件，input.s 是源代码文件。

连接程序：使用链接器将编译生成的目标文件与其他必要的库文件链接在一起，生成可执行文件。可以使用GNU工具链中的 ld 命令进行连接。使用命令行执行命令 ld -o output.elf output.o，其中 output.elf 是生成的可执行文件，output.o 是编译生成的目标文件。

调试程序：使用调试器对程序进行调试，以检查和修复程序中的错误和问题。可以使用GNU工具链中的 gdb 命令进行调试。使用命令行执行命令 gdb output.elf，进入调试器环境后，可以设置断点、单步执行、查看变量值等进行调试操作。

需要注意的是，具体的编辑、编译、连接和调试步骤可能会因为使用的工具链和开发环境而有所不同。上述步骤是基于GNU工具链的常见做法，可以根据实际情况进行调整。




2023/7/6 17:16:03

ARM7汇编语言程序设计，顺序、分支与循环程序结构与编程，子程序概念等。

2023/7/6 17:16:23

ARM7汇编语言程序设计涉及到顺序、分支和循环程序结构以及子程序的概念。下面是对这些概念的详细说明：

顺序程序结构：顺序程序结构是最简单的程序结构，程序按照代码的顺序依次执行。在ARM7汇编语言中，使用标签（label）来标识代码的位置，通过跳转指令（如B、BL等）控制程序的流程。

分支程序结构：分支程序结构根据条件的不同选择不同的执行路径。在ARM7汇编语言中，可以使用条件码（condition code）来判断条件，根据条件的成立与否来决定是否跳转到指定的代码位置。

循环程序结构：循环程序结构用于重复执行一段代码，直到满足退出条件。在ARM7汇编语言中，可以使用循环指令（如CMP、BEQ、BNE等）结合标签和分支指令实现循环结构。

子程序概念：子程序是一个独立的代码块，可以在程序中被多次调用。在ARM7汇编语言中，可以使用BL指令（分支并链接）调用子程序，并使用BX指令（分支并切换状态）返回到调用子程序的位置。

在ARM7汇编语言程序设计中，可以使用这些程序结构和概念来实现各种功能和算法。编程时需要注意以下几点：

使用合适的条件码来判断条件，控制程序的分支和循环。
合理使用标签和跳转指令来控制程序的流程。
使用子程序来封装重复使用的代码，提高代码的可读性和可维护性。
注意处理函数调用时的参数传递和返回值处理。
总之，ARM7汇编语言程序设计需要熟悉顺序、分支和循环程序结构，掌握条件码的使用，以及灵活运用子程序的概念来实现各种功能和算法。




2023/7/6 17:16:31

程序的分析、流程图设计，功能总结等

2023/7/6 17:16:59

程序的分析、流程图设计和功能总结是软件开发过程中非常重要的步骤。下面是对这些步骤的详细说明：

程序的分析：在程序的分析阶段，需要明确程序的需求和目标。这包括确定程序要解决的问题，明确输入和输出的数据，以及定义程序的功能和约束条件。在ARM7汇编语言中，程序的分析可以包括对寄存器和内存的使用、算法和数据结构的设计等。

流程图设计：在流程图设计阶段，需要将程序的逻辑流程可视化为图形化表示。流程图可以帮助开发者更清晰地理解程序的执行流程，包括顺序、分支和循环等。在ARM7汇编语言中，流程图可以使用流程控制语句（如B、BL、CMP、BEQ等）来表示程序的流程。

功能总结：在功能总结阶段，需要对程序的功能进行总结和归纳。这可以帮助开发者确认程序是否满足需求，并且可以提供给用户或其他开发者一个简洁明了的概述。在ARM7汇编语言中，功能总结可以描述程序的输入和输出，以及程序实现的主要功能和特点。

在进行分析、流程图设计和功能总结时，需要注意以下几点：

确保对程序需求的理解准确和完整，避免遗漏或误解。
使用清晰简洁的图形化表示来展示程序的流程，使其易于理解和沟通。
对程序的功能进行详细描述，包括输入、输出和主要功能。
根据需要对程序的性能、可靠性和可扩展性等进行评估和总结。
总之，程序的分析、流程图设计和功能总结是软件开发过程中不可或缺的步骤，它们有助于确保程序满足需求，并提供一个清晰明了的概述。在ARM7汇编语言中，可以使用适当的工具和技术来进行这些步骤。




2023/7/6 17:17:03

常见数据搬家（复制）、求和、寻找最大数最小数、排序等等，书上例题，上机分析。

2023/7/6 17:17:30

常见的数据搬家（复制）、求和、寻找最大数最小数、排序等问题是程序设计中的基础问题。下面是对这些问题的书上例题和上机分析的概述：

数据搬家（复制）：这个问题通常涉及将一个数据集合中的元素复制到另一个集合中。例如，可以将一个数组的元素复制到另一个数组中。书上例题可能会给出具体的要求，如复制数组的前n个元素或复制满足某个条件的元素。上机分析时，需要考虑如何遍历原始数据集合并将元素复制到目标集合中。

求和：求和问题涉及将一个数据集合中的元素相加得到总和。例如，可以计算一个数组中所有元素的和。书上例题可能会给出具体的要求，如计算数组的前n个元素的和或计算满足某个条件的元素的和。上机分析时，需要考虑如何遍历原始数据集合并将元素相加得到总和。

寻找最大数最小数：寻找最大数和最小数问题涉及在一个数据集合中找到最大和最小的元素。例如，可以找到一个数组中的最大和最小元素。书上例题可能会给出具体的要求，如找到数组的前n个元素中的最大和最小元素或找到满足某个条件的元素的最大和最小元素。上机分析时，需要考虑如何遍历原始数据集合并比较元素的大小以找到最大和最小元素。

排序：排序问题涉及对一个数据集合中的元素进行排序。例如，可以对一个数组中的元素进行升序或降序排序。书上例题可能会给出具体的要求，如对数组的前n个元素进行排序或对满足某个条件的元素进行排序。上机分析时，需要考虑选择合适的排序算法，并实现相应的排序逻辑。

在进行书上例题和上机分析时，需要注意以下几点：

理解问题的具体要求，包括输入和输出的格式以及对数据集合的限制。
选择合适的数据结构和算法来解决问题。例如，可以使用数组、链表或树来存储数据集合，并使用遍历、比较和交换等操作来实现具体的功能。
考虑边界情况和异常情况，并进行相应的处理。例如，当数据集合为空或只有一个元素时，需要特殊处理。
进行适当的测试和调试，确保程序的正确性和性能。
总之，书上例题和上机分析是学习和实践程序设计的重要环节，通过解决这些问题可以提高对基本算法和数据结构的理解和应用能力。




2023/7/6 17:17:51

LPC2100、LPC2200等系列及特点

2023/7/6 17:18:35

LPC2100和LPC2200系列是恩智浦（NXP）公司推出的32位ARM微控制器系列。它们具有以下特点：

32位ARM内核：LPC2100和LPC2200系列微控制器采用了32位ARM内核，提供了高性能和高效的处理能力。ARM内核是一种广泛应用于嵌入式系统的处理器架构，具有良好的可扩展性和兼容性。

低功耗设计：LPC2100和LPC2200系列微控制器采用了低功耗设计，可以在低电压和低功耗模式下运行。这使得它们适用于对电池寿命和功耗要求较高的应用，如便携式设备和无线传感器网络。

丰富的外设：LPC2100和LPC2200系列微控制器集成了丰富的外设，包括通用输入输出（GPIO）引脚、串行通信接口（UART、SPI、I2C）、定时器、模拟到数字转换器（ADC）等。这些外设提供了灵活的接口和功能，方便与其他设备进行通信和控制。

大容量闪存和RAM：LPC2100和LPC2200系列微控制器内置了大容量的闪存和RAM，可以存储程序代码和数据。这使得它们适用于需要较大存储空间的应用，如嵌入式系统和物联网设备。

多种封装和引脚配置：LPC2100和LPC2200系列微控制器提供了多种封装和引脚配置选项，以满足不同应用的需求。常见的封装包括LQFP（低引脚数平面封装）和TSSOP（薄型小外形封装），并提供不同引脚数的选择。

开发工具和支持：LPC2100和LPC2200系列微控制器配备了完整的开发工具链和支持生态系统，包括编译器、调试器、仿真器、开发板和软件库等。这些工具和资源使得开发者可以快速开始开发和调试应用程序。

总的来说，LPC2100和LPC2200系列微控制器具有高性能、低功耗、丰富的外设、大容量存储和灵活的封装等特点，适用于各种嵌入式应用领域。




2023/7/6 17:18:42

芯片内部结构，局部总线、AHB总线、VPB总线与内外连接关系

2023/7/6 17:19:02

LPC2100和LPC2200系列微控制器的内部结构包括局部总线、AHB总线和VPB总线。它们之间的连接关系如下：

局部总线：局部总线是微控制器内部各个模块之间的连接通道。它包括系统总线（SYSBUS）、外设总线（APB）和高速总线（HSB）。系统总线用于连接处理器内核、存储器和中断控制器等核心模块。外设总线用于连接各种外设模块，如UART、SPI、I2C等。高速总线用于连接高速外设模块，如Ethernet MAC和USB接口。

AHB总线：AHB（Advanced High-performance Bus）总线是一种高性能、高带宽的总线，用于连接处理器内核和一些关键的高速外设模块。在LPC2100和LPC2200系列微控制器中，AHB总线连接了处理器内核、闪存控制器、DMA控制器和中断控制器等模块。

VPB总线：VPB（VLSI Peripheral Bus）总线是一种低速外设总线，用于连接一些低带宽的外设模块。在LPC2100和LPC2200系列微控制器中，VPB总线连接了一些低速外设模块，如GPIO、UART、SPI、I2C等。

总的来说，局部总线用于内部模块之间的连接，AHB总线用于高速外设模块的连接，而VPB总线用于低速外设模块的连接。这种内外连接关系有助于提高微控制器的性能和灵活性，使其能够同时满足高速和低速外设的需求。




2023/7/6 17:19:51

存储器结构，映射含义，重映射引入、对象、解决问题？

2023/7/6 17:20:11

存储器结构是指计算机系统中用于存储数据和指令的各种存储器的组织方式和连接方式。常见的存储器包括主存储器（RAM）、缓存存储器、磁盘存储器等。

映射（Mapping）是指将逻辑地址（也称为虚拟地址）映射到物理地址的过程。在计算机系统中，逻辑地址是由处理器生成的，用于访问存储器中的数据和指令。而物理地址是实际的存储器地址，用于在存储器中定位数据和指令的位置。

重映射（Remapping）是指在运行时改变逻辑地址和物理地址的映射关系。重映射可以引入新的映射表，从而改变逻辑地址和物理地址之间的对应关系。重映射可以用于解决一些问题，如内存保护、虚拟内存和地址空间扩展等。

重映射引入了以下对象：

映射表（Mapping Table）：映射表是一种数据结构，用于存储逻辑地址和物理地址之间的映射关系。映射表可以是硬件实现的，也可以是操作系统中的数据结构。

地址转换器（Address Translator）：地址转换器是一个硬件模块，用于将逻辑地址转换为物理地址。地址转换器根据映射表中的映射关系来进行地址转换。

重映射可以解决以下问题：

内存保护：通过重映射，可以将逻辑地址映射到不同的物理地址空间，从而实现内存保护。例如，可以将某些逻辑地址映射到只读的物理地址空间，以防止对其进行写操作。

虚拟内存：通过重映射，可以将逻辑地址映射到不同的物理地址空间，从而实现虚拟内存。虚拟内存可以将物理内存和磁盘存储器结合起来，扩展可用的内存空间。

地址空间扩展：通过重映射，可以将逻辑地址映射到不同的物理地址空间，从而扩展地址空间的大小。这可以使计算机系统能够处理更大的内存空间。




2023/7/6 17:20:16

系统控制部分，时钟系统结构

2023/7/6 17:20:37

系统控制部分是计算机系统中的一个重要组成部分，负责管理和控制整个系统的各个组件和功能。它包括时钟系统结构，用于提供系统的时序和同步。

时钟系统结构是指计算机系统中用于生成和分配时钟信号的硬件结构。时钟信号是计算机系统中的基准信号，用于同步各个组件的操作和协调系统的时序。时钟系统结构通常包括以下组件：

时钟发生器（Clock Generator）：时钟发生器是一个硬件模块，用于生成时钟信号。它通常由一个晶振或者振荡电路提供稳定的基准信号，并通过频率分频电路产生系统所需的时钟频率。

时钟分配器（Clock Distributor）：时钟分配器是一个硬件模块，用于将时钟信号分配给各个组件。它通常包括时钟缓冲器和时钟线路，用于将时钟信号传输到各个组件的时钟输入端。

时钟控制器（Clock Controller）：时钟控制器是一个硬件模块，用于控制时钟信号的启停和调整。它通常包括时钟使能信号、相位调整信号和频率调整信号等接口，用于控制时钟信号的工作状态和频率。

时钟系统结构的设计和实现需要考虑以下因素：

时钟频率：时钟频率决定了系统的工作速度和性能。较高的时钟频率可以提高系统的运行速度，但也会增加功耗和散热问题。

时钟精度：时钟精度决定了系统各个组件之间的同步精度。较高的时钟精度可以提高系统的可靠性和稳定性，但也会增加设计和成本的复杂性。

时钟分布：时钟分布需要考虑时钟信号的传输延迟和干扰问题。较长的时钟线路会增加传输延迟和时序偏差，较短的时钟线路可能会引入干扰和噪声。

时钟系统结构的设计需要综合考虑系统的性能、可靠性和成本等因素，以满足系统的需求和要求。




2023/7/6 17:20:40

中断概念、过程、中断优先级判断与处理，中断控制部件VIC结构、作用与实际编程应用。向量中断如何处理，程序如何跳转？

2023/7/6 17:21:07

中断是计算机系统中的一种重要机制，用于在程序执行过程中暂停当前任务，转而处理其他高优先级的任务或者响应外部事件。中断可以分为硬件中断和软件中断两种类型。

中断的概念和过程如下：

概念：中断是指在程序执行过程中，由硬件或软件发出的信号，用于暂停当前任务并转而处理其他任务或响应外部事件。

过程：当发生中断事件时，系统会暂停当前执行的指令，保存当前的执行状态（如程序计数器、寄存器等），然后根据中断类型跳转到相应的中断处理程序进行处理。处理完成后，系统会恢复之前保存的执行状态，继续执行被中断的任务。

中断优先级判断与处理是指在多个中断同时发生时，根据优先级判断和处理中断的顺序。具体的中断优先级判断与处理方法可以根据系统的需求和设计进行定义，常见的方法有以下几种：

固定优先级：每个中断都有一个固定的优先级，系统按照优先级的高低来处理中断。当多个中断同时发生时，系统会先处理优先级最高的中断，然后再处理下一个优先级较高的中断，依此类推。

屏蔽优先级：每个中断都有一个优先级，并且可以设置屏蔽位来屏蔽低优先级的中断。当多个中断同时发生时，系统会根据中断的优先级和屏蔽位来判断是否处理该中断。

中断控制部件（VIC）是一个硬件模块，用于管理和控制系统中的中断。VIC通常包括以下功能和结构：

中断优先级判断：VIC可以根据中断的优先级来判断和排序中断的处理顺序。

中断屏蔽：VIC可以根据中断的屏蔽位来屏蔽低优先级的中断。

中断向量表：VIC可以通过中断向量表来查找和跳转到相应的中断处理程序。

中断处理器：VIC可以包含一个或多个中断处理器，用于执行中断处理程序。

在实际编程应用中，可以通过配置VIC的寄存器和设置中断向量表来实现中断的管理和控制。具体的配置和设置方法可以根据不同的硬件平台和编程语言进行操作。

向量中断的处理是指通过中断向量表来查找和跳转到相应的中断处理程序。中断向量表是一个存储中断处理程序地址的表格，每个中断都对应一个唯一的地址。当发生中断时，系统会根据中断号在中断向量表中查找对应的中断处理程序地址，并跳转到该地址执行中断处理程序。

程序如何跳转取决于具体的处理器架构和编程语言。在大多数处理器架构中，跳转可以通过修改程序计数器（PC）来实现。中断处理程序的地址通常存储在中断向量表中，当发生中断时，系统会将中断号乘以一个固定的偏移量，然后加上中断向量表的基地址，得到中断处理程序的地址，最后将该地址写入程序计数器，实现跳转到中断处理程序的执行。




2023/7/6 17:21:09

为什么引入引脚连接模块？解决什么问题？如何解决？硬件电路分析与软件编程关系？

2023/7/6 17:21:32

引脚连接模块（Pin Connection Module）是一种硬件模块，用于管理和控制系统中的引脚连接。它在计算机系统中起到了连接外部设备和内部电路的桥梁作用。

引脚连接模块的引入解决了以下问题：

引脚资源管理：计算机系统中的引脚资源是有限的，而外部设备可能需要连接多个引脚。引脚连接模块可以通过灵活配置和分配引脚资源，实现多个外部设备与内部电路的连接。

引脚复用：在某些情况下，一个引脚可能需要同时连接多个设备或承担多个功能。引脚连接模块可以通过引脚复用的方式，实现单个引脚的多重功能。

引脚映射：外部设备和内部电路的引脚定义和命名可能不一致，引脚连接模块可以通过引脚映射的方式，将外部设备的引脚映射到内部电路的引脚，实现正确的连接。

硬件电路分析与软件编程之间存在紧密的关系：

硬件电路分析：在硬件电路设计阶段，需要根据系统需求和外部设备的接口规范，分析和设计引脚连接模块的硬件电路。这包括引脚资源的分配、引脚复用的实现、引脚映射的配置等。

软件编程：在软件编程阶段，需要根据硬件电路的设计和引脚连接模块的功能，编写相应的软件代码来实现引脚的配置和控制。这包括配置引脚的输入输出模式、读取和写入引脚的状态、处理引脚中断等。

通过硬件电路分析和软件编程的配合，可以实现引脚连接模块的功能，确保外部设备和内部电路之间的正确连接和通信。硬件电路的设计提供了硬件支持，而软件编程则控制和管理硬件电路的操作，二者相互配合，共同完成引脚连接模块的功能。




2023/7/6 17:21:41

设置管脚的两种方式，简单直接设置与“读-修改-写”方式 设置有何不同？针对有多个引脚功能设置，在应用中如何选择？为什么？

2023/7/6 17:22:02

在设置管脚功能时，有两种常见的方式：简单直接设置和“读-修改-写”方式。

简单直接设置：这种方式是直接将所需的功能或状态值写入管脚寄存器，即一次性设置完成。例如，将一个引脚设置为输出模式，或者将一个引脚设置为高电平。

“读-修改-写”方式：这种方式是先读取管脚寄存器的当前值，然后根据需要修改其中的某些位，最后再将修改后的值写回寄存器。例如，将一个引脚设置为输入模式，并保持其他位不变。

这两种设置方式的不同之处在于对寄存器的操作方式。简单直接设置方式更直接和简单，适用于只需要设置某个具体功能或状态的场景。而“读-修改-写”方式更灵活，可以在不影响其他位的情况下修改某个位的值，适用于需要同时设置多个引脚功能或状态的场景。

在应用中选择设置方式时，需要考虑以下因素：

功能和状态的独立性：如果需要设置的多个引脚功能或状态之间相互独立，不会相互影响，那么可以选择简单直接设置方式。这样可以一次性设置完成，简单方便。

功能和状态的依赖性：如果需要设置的多个引脚功能或状态之间存在依赖关系，修改其中一个可能会影响其他引脚，那么应该选择“读-修改-写”方式。这样可以先读取当前值，再根据需要进行修改，确保不会影响其他引脚的功能或状态。

性能要求：在性能要求较高的应用中，如果只需要设置某个具体功能或状态，并且不需要读取当前值，那么简单直接设置方式可能更高效。而“读-修改-写”方式会增加额外的读取和写入操作，可能会带来一定的性能开销。

综合考虑以上因素，可以选择适合应用需求的设置方式。如果多个引脚功能或状态相互独立，且性能要求较高，可以选择简单直接设置方式；如果多个引脚功能或状态有依赖关系，或者需要读取当前值进行修改，可以选择“读-修改-写”方式。




2023/7/6 17:22:04

GPIO的综合应用，通过管脚选择、方向、输出与输入控制。GPIO应用中控制LED闪烁通过延时方式与定时中断的区别。

2023/7/6 17:22:25

在GPIO的综合应用中，可以通过管脚选择、方向、输出与输入控制来实现各种功能，其中包括控制LED的闪烁。

管脚选择：根据硬件设计和引脚分配，选择一个可用的GPIO管脚作为控制LED的引脚。

方向控制：将选择的GPIO管脚设置为输出模式，以便控制LED的亮灭。

输出控制：通过将GPIO管脚的输出电平设置为高或低，控制LED的亮灭状态。高电平表示LED亮，低电平表示LED灭。

输入控制：在一些应用中，可能需要通过GPIO管脚的输入状态来控制LED的亮灭。可以将GPIO管脚设置为输入模式，并根据输入状态的变化来控制LED的亮灭。

对于LED的闪烁控制，可以使用延时方式或定时中断方式实现。

延时方式：通过在代码中添加延时函数，控制LED的亮灭时间间隔。例如，在LED亮起后延时一段时间，然后再灭掉，再延时一段时间，如此循环。这种方式简单直接，适用于简单的LED闪烁需求。

定时中断方式：使用定时器中断来控制LED的闪烁。通过设置定时器的计数值和中断触发时间，可以精确控制LED的亮灭时间间隔。当定时器中断触发时，改变LED的状态，实现闪烁效果。这种方式更灵活，适用于需要精确控制闪烁时间间隔或与其他功能同时运行的场景。

选择延时方式还是定时中断方式，取决于应用的需求和性能要求。如果只需要简单的LED闪烁效果，延时方式足够；如果需要精确控制闪烁时间间隔或与其他功能同时运行，定时中断方式更适合。




2023/7/6 17:22:26

外部中断概念、数量、种类与应用，结合VIC原理。对比GPIO输入与外部中断输入方式，各有何特点？

2023/7/6 17:22:51

外部中断是指来自外部设备或其他源的信号触发的中断。当外部中断信号触发时，CPU会立即停止当前任务的执行，转而执行与中断相关的处理程序。外部中断可以用于处理各种事件，例如按键输入、传感器触发、通信中断等。

外部中断的数量和种类取决于具体的硬件平台和微控制器。一般来说，一个微控制器会提供多个外部中断引脚，可以用于不同的外部中断事件。例如，常见的STM32F系列微控制器提供了多个外部中断线，可以配置为上升沿触发、下降沿触发或双边沿触发。

外部中断的应用非常广泛。例如，可以将外部中断用于处理按键输入，当按键按下时触发中断，执行相应的处理程序；可以将外部中断用于处理传感器的触发信号，当传感器检测到某个事件时触发中断，执行相应的处理程序；还可以将外部中断用于处理通信中断，当外部设备发送中断信号时触发中断，执行相应的处理程序。

在ARM微控制器中，外部中断的处理通常与中断控制器（VIC）相关。VIC是ARM微控制器中的一个模块，用于管理中断。当外部中断信号触发时，VIC会接收到中断请求，并将其转发给CPU进行处理。VIC可以根据中断优先级和中断屏蔽状态来确定中断的处理顺序和是否响应中断。

与GPIO输入相比，外部中断输入方式有以下特点：

实时性：外部中断具有较高的实时性，当中断信号触发时，CPU会立即停止当前任务的执行，转而执行与中断相关的处理程序。而GPIO输入方式需要通过轮询的方式不断检测输入状态，响应时间相对较长。

低功耗：外部中断在等待中断触发时，CPU可以进入低功耗模式，以节省能量。而GPIO输入方式需要不断轮询输入状态，CPU无法进入低功耗模式。

灵活性：外部中断可以配置为不同的触发方式（上升沿触发、下降沿触发、双边沿触发），适应不同的应用需求。GPIO输入方式只能通过轮询方式检测输入状态，灵活性较差。

综上所述，外部中断输入方式适用于对实时性要求较高、需要低功耗和灵活配置的应用场景；而GPIO输入方式适用于对实时性要求不高、对功耗要求不严格、简单的输入检测场景。




2023/7/6 17:23:01

处理器与外设交互数据主要方式、特点及应用场景

2023/7/6 17:23:19

处理器与外设交互数据的主要方式有以下几种：

I/O端口读写：处理器通过读写I/O端口与外设进行数据交互。通过向特定的I/O端口写入数据或从特定的I/O端口读取数据，处理器可以与外设进行通信。这种方式通常用于简单的输入输出设备，如LED、按键、数码管等。

存储映射I/O：处理器将外设的寄存器映射到内存地址空间中，通过读写内存地址的方式与外设进行数据交互。处理器可以直接读写这些内存地址，实现与外设的通信。这种方式通常用于复杂的外设，如串口、网络接口、图形显示等。

DMA（直接存储器访问）：处理器通过配置DMA控制器，使其直接从外设读取数据或将数据写入外设，而不需要处理器的干预。DMA控制器可以在处理器的空闲时间内进行数据传输，提高数据传输的效率。这种方式通常用于高速数据传输，如音频、视频等。

这些方式各有特点和适用场景：

I/O端口读写方式简单直接，适用于简单的输入输出设备，但效率相对较低。

存储映射I/O方式可以通过读写内存地址的方式与外设进行通信，灵活性较高，适用于复杂的外设。

DMA方式适用于高速数据传输，可以减轻处理器的负担，提高数据传输效率。

根据具体的应用场景和需求，可以选择适合的方式与外设进行数据交互。




2023/7/6 17:23:46

嵌入式系统最小系统构成

2023/7/6 17:24:04

嵌入式系统的最小系统构成通常包括以下几个核心组件：

处理器（CPU）：处理器是嵌入式系统的核心组件，负责执行程序指令和控制系统的运行。常见的嵌入式处理器包括ARM、MIPS、PowerPC等。处理器的选择应根据系统的需求和性能要求进行。

存储器：存储器用于存储程序代码、数据和临时变量等信息。常见的存储器包括闪存、RAM和EEPROM。闪存用于存储程序代码和数据，RAM用于存储临时数据和堆栈，EEPROM用于存储配置信息和非易失性数据。

外设接口：外设接口用于连接和控制外部设备，例如串口、网络接口、USB接口等。外设接口可以通过I/O端口、存储映射I/O或者DMA等方式与处理器进行数据交互。

时钟和定时器：时钟和定时器用于提供系统的时序和定时功能。时钟用于同步处理器和其他组件的操作，定时器用于生成定时中断和计时功能。

电源管理：电源管理模块用于提供系统的电源管理功能，包括电源开关、电源管理策略和电源状态监测等。

除了以上核心组件，嵌入式系统可能还包括其他组件，如输入输出设备（例如键盘、显示器、传感器等）、通信接口（例如以太网、无线通信等）、中断控制器、系统总线等，具体取决于系统的需求和应用场景。

最小系统构成的选择应根据具体的应用需求、性能要求和成本等因素进行权衡，以满足系统的功能和性能要求。




2023/7/6 17:25:00

存储器电路的分类及作用

2023/7/6 17:25:54

存储器电路可以根据不同的分类标准进行分类，以下是常见的存储器电路分类及其作用：

随机存取存储器（Random Access Memory, RAM）：

静态随机存取存储器（Static RAM, SRAM）：SRAM使用触发器来存储数据，具有快速的读写速度和数据保持能力，但占用较大的面积和功耗较高。
动态随机存取存储器（Dynamic RAM, DRAM）：DRAM使用电容来存储数据，具有较高的存储密度，但需要定期刷新以保持数据，读写速度较慢。
RAM的主要作用是存储程序代码、数据和临时变量等信息，可以随机访问任意位置的数据。

只读存储器（Read-Only Memory, ROM）：

可编程只读存储器（Programmable ROM, PROM）：PROM可以通过编程操作一次性地存储数据，数据内容不可更改。
可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable ROM, EPROM）：EPROM可以通过特殊的擦除操作将数据擦除，然后重新编程。
电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable ROM, EEPROM）：EEPROM可以通过电子擦除操作将数据擦除，然后重新编程。
闪存存储器（Flash Memory）：闪存是一种非易失性存储器，可以通过块擦除和编程操作来存储和更新数据。
ROM的主要作用是存储固定的程序代码和数据，不可修改。

高速缓存存储器（Cache Memory）：

一级缓存（Level 1 Cache, L1 Cache）：位于处理器内部，用于存储最常用的数据和指令，加速处理器的访问速度。
二级缓存（Level 2 Cache, L2 Cache）：位于处理器外部，容量较大，用于存储次常用的数据和指令。
缓存存储器的主要作用是提高处理器对数据和指令的访问速度，减少对主存的访问次数。

寄存器（Register）：

通用寄存器（General Purpose Register）：用于存储临时数据和计算结果。
状态寄存器（Status Register）：用于存储处理器的状态信息，如标志位、中断使能等。
寄存器的主要作用是提供高速的数据存储和处理功能，用于处理器的运算和控制。

不同类型的存储器电路在存储容量、读写速度、功耗、可擦除性等方面有所差异，根据具体的应用需求和性能要求，可以选择适合的存储器电路。




2023/7/6 17:26:16

输入/输出模块，通信模块作用

2023/7/6 17:26:34

输入/输出模块（Input/Output Module）和通信模块在计算机系统中具有以下作用：

输入/输出模块：

数据输入：输入模块用于将外部设备（如键盘、鼠标、传感器等）的数据传输到计算机系统中，供处理和存储使用。
数据输出：输出模块用于将计算机系统中的数据传输到外部设备（如显示器、打印机、继电器等），实现数据的显示、打印、控制等功能。
数据格式转换：输入/输出模块可以对数据进行格式转换，将外部设备的数据转换为计算机系统可处理的格式，或将计算机系统的数据转换为外部设备可接受的格式。
通信模块：

数据传输：通信模块用于在计算机系统内部或不同计算机系统之间传输数据。它可以通过各种通信协议（如以太网、串口、USB等）实现数据的传输和交换。
远程访问：通信模块可以实现计算机系统与远程设备或远程服务器之间的通信，实现远程访问、远程控制和远程管理等功能。
网络连接：通信模块可以连接计算机系统到局域网、广域网或互联网，实现计算机系统的网络通信和资源共享。
输入/输出模块和通信模块是计算机系统中与外部设备和其他计算机系统进行数据交互的关键组件。它们通过提供输入和输出功能以及数据传输和通信功能，实现了计算机系统与外部环境的交互和连接，为计算机系统的应用提供了更广泛的功能和灵活性。

第1章 嵌入式系统基础

问题与思考

问题

• 什么是嵌入式系统？有什么特点？应用在哪些领域？
• 嵌入式系统组成？嵌入式处理器如何分类？典型的嵌入式处理器有哪些？
• 操作系统概念，什么是EOS？常用的EOS有哪些？
• 嵌入式系统开发主要步骤和流程

思考
请看以下高亮内容

1.1 引言

1.2 嵌入式系统的概述

1.2.1嵌入式系统的定义

比较认同的嵌入式系统概念

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。（北航 何立民教授总结，业界认可）

（1）专用性：是专为目标对象设计定制的，与应用对象紧密结合，是面向用户 。
（2）嵌入性：是目标对象系统的组成部分，系统的软、硬件都嵌入到目标对象体系结构中，形成一个以计算技术、电子技术和特定的工程应用相结合的综合体。
（3）计算机系统： 是以计算机为基础，软、硬件可裁剪的专用计算机系统。

在日常生活中，早已存在许多嵌入式系统的应用，如每天使用的手机，MP3 随身听，个人助理（PDA），外出旅游用的照相机、摄像机，汽车里的控制系统，银行里的 ATM 机等等，它们的内部都嵌入了一个专用的计算机系统。

嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机，一台计算机的外部设备中就包含了 5~10 个嵌入式微处理器，例如，键盘、显示器、打印机、扫描仪、图像捕捉卡、集线器、路由器等，均由嵌入式处理器进行控制的，在工业制造、过程控制、通信、仪器、仪表、汽车、轮船、航空、航天、军事装备、消费类产品、物联网、机器人等领域，都有它们的存在。

1.2.2嵌入式系统组成

嵌入式系统通常由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等几大部分组
成。在一个嵌入式系统装置中一般都由嵌入式计算机系统和执行装置构成，如图 1.1 所示，
嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。

1.硬件层

硬件层包含：嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）
处理器 ：ARM、MIPS、 X86、 PowerPC和SH等 。
主存储器 ：
ROM类 NOR Flash、EPROM和PROM等。
RAM类 SRAM、DRAM和SDRAM等 。
接口：A/D、D/A、RS-232、Ethernet、USB、IIS（音频 接口）、I2C、CAN、SPI和IrDA（红外线接口）

2. 中间层-硬件适配层

在硬件层与软件层之间，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或板级支持包（Board Support Package，BSP）。
任务：相关底层硬件的初始化及配置，设备驱动程序 。
特点：
① 硬件相关性，直接操作底层硬件。
② 操作系统相关性： 为操作系统提供所需要的硬件操作接口。

3. 系统软件层

系统软件层由嵌入式操作系统（EOS） 、文件系统、图形用户接口（GUI）、网络系统及通用组件模块等组成。

4. 功能层
基于操作系统开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能 。

1.2.3嵌入式系统的特点

1.2.4嵌入式系统应用

1.3 嵌入式处理器

1.3.1 嵌入式处理器的组成

1.3.2 嵌入式处理器的分类

1. 嵌入式微处理器（Micro Processor Unit，MPU）

2. 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)

3. 嵌入式 DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)

4. SoC（system on chip）片上系统

1.3.3 典型的嵌入式处理器

1. MCS51 单片机

2. ARM 处理器

3. MIPS 处理器

4. PowerPC 处理器

5. MC68000 处理器

6. X86 处理器

来源：
第一章 测验【嵌入式系统】

1.3.4 嵌入式处理器的性能指标

1.4 嵌入式操作系统

1.4.1嵌入式操作系统简介

基本概念——操作系统

操作系统是计算机中最基本的程序。
操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与协调等并发的活动，提高资源利用率；
操作系统提供用户接口，方便用户使用；
操作系统为用户扩展新的系统功能提供软件平台。

操作系统是对系统资源进行管理的软件，
主要管理功能：
进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。

嵌入式操作系统（EOS, Embedded Operating System）
是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，
包括：
与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。

补充：

1.4.2 嵌入式操作系统的种类

1.4.3 实时操作系统的相关概念

1.4.4 几种典型的嵌入式操作系统

• Linux :是一个完全符合GNU/GPL（通用公共许可协议 )公约的操作系统，完全开放代码 。uClinux从Linux 2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性，是专门针对没有MMU的CPU设计。
  Linux的优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的API等。

• μC/OS-II:是一个典型的实时操作系统, 源代码公开，代码结构清晰明了，注释详细，组织有条理，可移植性好，可裁剪，可固化，内核属于抢占式，最多可以管理60 个任务。系统绝大部分源码是用ANSI C写的。

• Windows CE ：是微软公司的产品 ，采用模块化设计，基本内核需要200KB 以上，是精简的Windows 95 ，以使用Windows 95/98上的编程工具 。

• VxWorks：是WindRiver(风河)公司专门为实时嵌入式系统设计开发的操作系统软件，提供了高效的实时任务调度、 中断管理、 实时的系统资源以及实时的任务间通信。现被Intel所收购。

• Android：是Google基于Linux平台开发的手机操作系统平台，由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。

• PalmOS：是一种32位的嵌入式操作系统，由3Com公司开发，主要用于掌上电脑。

• QNX ：是一款实时操作系统，由加拿大QNX公司开发，广泛应用于自动化、控制、机器人科学、电信、数据通信、航空航天、POS机、零售机等应用领域。

1.5 嵌入式系统开发

1.5.1 嵌入式系统开发过程

• 常用的设计流程模型
• 开发环境及调试方法

嵌入式系统的开发过程可以分为需求分析、体系结构设计、软硬件设计（软件设计、硬件设计）、系统集成和系统优化与测试等阶段。

1.需求分析
（1）需求：包括功能和非功能两部分 ，非功能信息包括性能、功耗、成本、系统尺寸和重量等 。
（2）确认需求：建立一个模型，使用已存数据来模拟功能，确认需求的合理性。
（3）需求分析表格
（4）设计规格说明书，按照需求撰写 。

2. 体系结构设计

3．软/硬件构件设计

4．系统集成

5. 系统测试

1.5.2 常用的设计流程模型

1.5.3 嵌入式系统的开发环境及调试方法

第2章ARM技术及体系结构

查看：
第二章 ARM 技术及体系结构【嵌入式系统】

问题与思考

问题

• 了解 ARM芯片及版本情况
• ARM处理器技术，CISC&RISC及特点对比，哈佛结构&普林斯顿结构，三级流水线技术原理与实现，指令执行过程中PC指向位置？
• ARM7的工作状态及模式，模式与37个寄存器如何对应？两种状态如何切换？两种指令集SP/LR/PC/CPSR,CPSR状态与控制位。
• ARM体系的异常处理，异常如何进入与退出？需要做哪些工作？异常处理与流水线如何对应？异常向量表的概念。
• ARM体系的存储方式，小端与大端模式存储

思考
查看：高亮标注
第二章 ARM 技术及体系结构【嵌入式系统】

2.1 嵌入式ARM处理器概况

2.1.1 ARM体系的版本说明

ARM公司简介

ARM 即Advanced RISC Machines的缩写 ，作为：①公司的名字 ，②一类微处理器的通称，③ 一种技术的名称 。

1985年4月26日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生。1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。

ARM公司设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC 处理器。目前已经成为市场上主流的处理器。

2.1.2 ARM内核的命名

2.1.3 常用ARM处理器系列介绍

2.2 ARM处理器技术

2.2.1 RISC技术

CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）
具有大量的指令和寻址方式
8/2原则：80%的程序只使用20%的指令
大多数程序只使用少量的指令就能够运行。

RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer)
在通道中只包含最有用的指令
确保数据通道快速执行每一条指令
使CPU硬件结构设计变得更为简单

RISC的结构的特点如下：
简化指令集，只保留常用的基本指令；
设计大量的通用存储器，减少访存的次数；
采用装载/保存（load-store）结构，支持流水线技术，使每个周期时间相等；
采用简单的指令格式、规整的指令字长和简单的寻址方式。
单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成。

除以上特点之外， ARM增加：数据处理指令可同时包含ALU运算和移位处理功能；地址自增和自减功能；装载/保存指令中具有数据的批量传输；大多数指令提供条件执行 。

2.2.2 流水线技术

CPU中的流水线技术是一种将指令分解为多步，并让不同指令的各步操作重叠执行，从而实现几条指令并行处理，以加速程序运行过程的技术。
ARM7采用三级流水线、ARM9采用五级流水线，ARM10采用六级流水线、ARM11采用八级流水线。
以ARM7三级流水线为例，由三个独立的部件分别执行：

• 取指，从存储器中装载一条指令到CPU中；
• 解码，识别并解释将要被执行的指令；
• 执行，将解码识别的指令进行计算处理并将结果写回寄存器。

2.2.3 哈佛结构

• 哈佛结构是一种将程序中指令和数据分开存储的存储器结构。它是一种并行存储体系结构，程序存储器和数据存储器采用不同的总线，从而提供了较大的存储器带宽 。
• 冯·诺伊曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置。
• ARM7采用了普林斯顿结构，在随后的ARM9、ARM10、ARM11、ARM Cortex等处理器采用了哈佛结构，

2.2.4 AMBA总线技术
2.2.5 ARM处理器的调试跟踪技术

2.3 ARM7处理器结构

2.4 ARM7TDMI的工作状态及模式

2.4.1 ARM7处理器工作状态

ARM7工作状态

ARM7TDMI处理器内核包含2套指令系统，分别为ARM指令集和Thumb指令，并且各自对应1种处理器的状态：

• ARM状态：32位，处理器执行字方式的ARM指令，处理器默认为此状态；
• Thumb状态：16位，处理器执行半字方式的Thumb指令。

注意：两个状态之间的切换并不影响处理器模式或寄存器内容。

2.4.2 ARM7处理器模式

2.5 ARM7内部寄存器

2.5.3 程序状态寄存器

2.6 ARM体系的异常处理

异常的进入

当一个异常导致模式切换时，内核自动的做如下处理:

• 将异常处理程序的返回地址（加固定的偏移量）保存到相应异常模式下的LR;
• 将CPSR的当前值保存到相应异常模式下的SPSR;
• 设置CPSR为相应的异常模式;
• 设置PC为相应异常处理程序的中断入口向量地址，跳转到相应的异常中断处理程序执行;

异常的退出

2.7 ARM体系的存储方式

第3章ARM7TDMI指令系统

查看：
第三章 ARM7指令系统【嵌入式系统】

问题与思考

问题

• ARM指令的寻址方式，总结与具体判断
• ARM指令格式及分类，汇编指令与C语言对比， 数据处理指令、分支指令、加载/存储指令、交换指令、程序状态寄存器（PSR）处理指令、协处理指令和SWI异常产生指令七大类，了解机器码，指令的机器码格式与汇编指令的分析。
• 指令的难点：存储器访问指令的理解与应用，多寄存器访问指令含义与解析。
• 伪指令含义与应用，MOV，LDR 加载与LDR伪指令有何不同？例题与作业题

思考
查看：高亮标注
第三章 ARM7指令系统【嵌入式系统】

第4章 基于ARM7系列的汇编语言程序设计

查看：
第四章 基于ARM7系列的汇编语言程序设计【嵌入式系统】

问题与思考

问题

• 计算机语言，机器语言、汇编语言与高级语言各自特点。
• ARM7汇编语言程序中的符号，符号命名，变量、常亮如何定义及应用。数据如何定义？
• ARM汇编语言程序的设计步骤，如何编辑、编译、连接与调试程序，具体内容？
• ARM7汇编语言程序设计，顺序、分支与循环程序结构与编程，子程序概念等。
• 程序的分析、流程图设计，功能总结等。
• 常见数据搬家（复制）、求和、寻找最大数最小数、排序等等，书上例题，上机分析。

思考
查看：高亮标注
第四章 基于ARM7系列的汇编语言程序设计【嵌入式系统】

第5章 LPC2000系列微处理器组成与中断技术

问题与思考

问题

• LPC2100、LPC2200等系列及特点
• 芯片内部结构，局部总线、AHB总线、VPB总线与内外连接关系。
• 存储器结构，映射含义，重映射引入、对象、解决问题？
• 系统控制部分，时钟系统结构
• 中断概念、过程、中断优先级判断与处理，中断控制部件VIC结构、作用与实际编程应用。向量中断如何处理，程序如何跳转？

思考
请看以下高亮内容

5.1 LPC2000系列简介

5.1.1 LPC2100 系列芯片

5.1.2 LPC2200 系列芯片

5.2 芯片内部结构

AHB（先进的高性能总线）和 VPB（VLSI 外设总线）

5.3 存储器结构

5.3.1 存储器映射

5.3.2 片内存储器

5.3.3 片外存储器

5.3.4 存储器的重映射

5.3.5 系统启动代码简介

5.4 系统控制模块

5.4.1 时钟系统

5.4.2 功率控制

5.4.3 复位

5.5 中断技术

5.5.1 中断概念

什么是中断，计算机在执行正常程序过程中，当出现某种异常事件或某种外部请求时，
处理器就暂停执行当前的程序，而转去执行对异常事件或某种外部请求的处理操作。当处理
完毕后，CPU 再返回到被暂停执行的程序，继续执行，这个过程称为中断。主程序被打断
的地方称其为断点，在计算机系统中，实现中断处理过程打的技术就称为中断技术，实现该
技术包含的软件、硬件的总体称为中断系统。

5.5.2 中断源及管理

5.5.3 中断处理过程

5.6 向量中断控制器

5.6.1 向量中断分类

5.6.2 向量中断结构

5.6.3 向量中断寄存器

5.6.4 向量中断的处理过程

5.6.5 向量中断的示例

第6章 LPC2000系列微处理器片上外设接口

问题与思考

问题

• 为什么引入引脚连接模块？解决什么问题？如何解决？硬件电路分析与软件编程关系？
• 设置管脚的两种方式，简单直接设置与“读-修改-写”方式 设置有何不同？针对有多个引脚功能设置，在应用中如何选择？为什么？
• GPIO的综合应用，通过管脚选择、方向、输出与输入控制。GPIO应用中控制LED闪烁通过延时方式与定时中断的区别。
• 外部中断概念、数量、种类与应用，结合VIC原理。对比GPIO输入与外部中断输入方式，各有何特点？
• 处理器与外设交互数据主要方式、特点及应用场景

思考
请看以下高亮内容

6.1 引脚连接模块

6.1.1 管脚功能选择寄存器 PINSEL0 和 PINSEL1

6.1.2 引脚连接控制寄存器管脚功能选择寄存器 2（PINSEL2 – 0xE002C014）

6.2 GPIO原理及应用

LPC2114/2124微控制器具有两个端口——P0和P1,可以作为GPIO使用的引脚数为46个。

6.2.1 GPIO 相关寄存器

PINSElx设置对应位，让其功能为GPIO模式，00
让后设置IODIR:（direction方向）：输出方向1，还是输入方向0
输出方向：设置IOxSET输出高电平，设置IOxCLR输出低电平
输入方向：读去IOxPIN的值

6.2.2 GPIO 应用

6.3 外部中断输入

6.3.1 概述

6.3.2 ARM 的外中断----相关寄存器与设置

6.3.3 ARM 的外中断应用

6.4 定时计数电路

6.4.1 分频与计数模块

定时器的计时频率=Fpclk/(PR+1)

6.4.2 匹配功能

6.4.3 捕获控制模块

定时器的计时频率=Fpclk/(PR+1)

6.4.4 定时器中断

6.4.5 定时器/计数器应用

6.5 UART串行接口

6.5.1 串行通信概述

6.5.2 LPC2000 器件 UART 特性、结构与组成

6.5.3 UART 寄存器描述

6.5.4 UART 应用

6.6 片上一些其它常用接口(SPI、I2C、A/D、WDT、PWM及RTC)

6.6.1 SPI 接口

四条连线分别是：

• 1 MOSI：SPI 接口为主机时作为输出，为从机时作为输入
• 2 MISO：SPI 接口为主机时作为输入，为从机时作为输出
• 3 SCLK：时钟信号，由主机设备产生
• 4 SSEL：SPI 接口为主机时接一个 10kΩ 的上拉电阻，为从机时接收主机设备发出的
  从设备选通信号。

2. SPI 应用

第六章 测验【嵌入式系统】

6.6.2 I2C 接口

I2C 总线的传输方向由 (R/W)状态位确定，存在以下两种类型的数据传输：
（1）主发送，主发送器向从接收器发送数据，主机发送的第一个字节是从机地址，接
下来是数据字节流。从机每接收一个字节返回一个应答位。
（2）主接收，从发送器向主接收器发送数据，第一个字节（从地址）由主机发送，然
后从机返回一个应答位，接下来从机向主机发送数据字节。主机每接收一个字节返回一个应
答位，接收完最后一个字节，主机返回一个“非应答位”。

第六章 测验【嵌入式系统】

第7章 ARM7系列芯片的外围电路设计

问题与思考：

问题
1、嵌入式系统最小系统构成
2、存储器电路的分类及作用
3、输入/输出模块，通信模块作用

思考
请看以下高亮内容

7.1. 嵌入式硬件系统模块

嵌入式微控制器是整个系统的核心，负责整个系统的运作，但是它不能独立工作，必须配置额外的外围电路为其提供必要的基本条件。

7.1.1 最小系统结构

所谓最小系统结构，是指在嵌入式微控制器外部增加尽可能少的电路模块,达到一个可以让嵌入式微控制器独立工作的状态。

7.1.2 电源电路

7.1.3 时钟电路

7.1.4 复位电路

7.1.5 存储器系统

7.2. 存储器电路与设计

7.2.1 嵌入式系统中存储器的分类

1. RAM（随机访问存储器）
RAM 存储单元中的内容在机器运行期间可按需随意读/写，根据存储信息原理的不同，
RAM 又可以分为 SRAM（Static RAM）、SDRAM（Synchronous Dynamic RAM）和 PSRAM
（Pseudo Static RAM）。
SRAM 为静态随机存储器，通过总线与 ARM 处理器直接连接相连，不需要刷新电路，
集成度较低，是目前常用的存储器。DRAM 保留数据的时间很短，需要每隔一段时间，固
定进行一次刷新充电，否则内部的数据即会消失，DRAM 集成度高，性价比高。
SDRAM 为同步的动态随机存储器，数据的读写需要时钟来同步，从理论上说，与 CPU
频率同步，共享一个时钟周期；但是需要不断的刷新电路来保证数据的不丢失，另外其中的
数据不是线性存储的，而是自由指定地址进行读写。
PSRAM 是伪静态随机存储器，其内部结构与 SDRAM 相似，而外部的接口与 SRAM 相
似。使用时不需要 SDRAM 那样复杂的控制器和刷新机制。PSRAM 速度支持突发模式，价
格上比相同容量的 SDRAM 稍贵，却比 SRAM 便宜很多；与 SDRAM 相比较，PSRAM 的
功耗要低很多；所以 PSRAM 对于有一定缓存容量要求的便携式产品是一个理想的选择，例
如目前手机中的内存多用 PSRAM。
2. ROM（只读存储器）
ROM 是一种只能读出预先存储数据的固态半导体存储器，其特性是 ROM 所存的数据
稳定，断电后数据不会改变；其结构较简单，读出较方便，因而常用于存储各种固定程序和
数据。ROM 可分为掩膜式 ROM、PROM、EPROM 及 EEPROM。掩膜式 ROM，用户不可
对其编程，其内容已由厂家设定好，不能更改；PROM,可编程 ROM(Programmable ROM)，
用户只能对其进行一次编程，写入后不能更改；EPROM,可擦除的 PROM(Erasable PROM)，
其内容可用紫外线擦除，用户可对其进行多次编程；EEPROM 或 E2PROM,电擦除的
PROM(Electrically Erasable PROM)，能以字节为单位擦除和改写。
3. FLASH
FLASH 是在 EPROM 和 E2
PROM 基础上发展起来的，兼有 RAM 和 ROM 两者的优点，
是一种可在系统（In-System）进行电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。其具有高集成度、
大容量、高速度、低成本的特点，使得 FLASH 成为嵌入式存储设备的主流，与 DRAM 和
SRAM 一起成为存储器市场的三大产品。
与 EPROM 相比较，FLASH 具有明显的优势——在系统可电擦除和可重复编程，而不
需要特殊的高电压；与 E2
PROM 相比较，FLASH 具有编程速度快，成本低、密度大的特点。
FLASH 以其集成度高、制造成本低、使用方便等诸多优点广泛地应用于办公设备、通信设
备、医疗设备、家用电器等领域。
FLASH 存储器根据其应用场合以及实现技术的不同，目前市场上主要有两种类型：
①1 NOR 型 FLASH：Intel 公司在 1988 年开发出的 FLASH 技术，其芯片内储存的数据
可以直接读取，因而速度比较快，但是价格较高，目前以 Intel 和 AMD 为代表。
②2 NAND 型 FLASH：东芝公司在 1989 年发布的，其强调降低每比特的成本，更高的
性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级，所以也称为固态硬盘。NAND 型最显著的
特点是共用芯片的地址线和数据线。目前 NAND 型被广泛应用于移动存储、数码相机、MP3
播放器、掌上电脑等新兴数字设备中，以美国的 SanDisk、东芝公司和三星公司为代表。

7.2.7 存储器与 ARM 的连接

在构建 ARM 的嵌入式存储器系统时，存储器通过数据总线、地址总线和控制总线与
ARM MCU 进行互连。

7.3. 键盘输入模块

7.4. 显示输出模块

7.5. 串行通信模块

另外

最后

初稿：2023-6-30 17:34:30
终稿：2023-7-3 21:40:31
最后：2023-7-4 00:22:23

你对我百般注视，
并不能构成万分之一的我，
却是一览无余的你。

祝大家逢考必过
点赞收藏关注哦

本文标签： 期末 嵌入式系统