嵌入式系统原理与设计
第一章嵌入式处理器
1. 嵌入式系统概念,组成
定义:以应用为主, 以计算机技术为基础, 软硬件可裁剪, 满足系统对功
能 .. 、
性能、可靠性、体积和功耗
.. 有严格要求的计算机
... 系统。
组成:硬件:处理器、存储器、 I / O设备、传感器
软件:①系统软件②应用软件
2. 嵌入式处理器分类,特点;嵌入式处理器与通用处理器区别;哈佛体系结构与
风诺依曼体系结构;大端存储方式与小端存储方式。
分类:① MPU 微处理器。一块芯片,没有集成外设接口。内部主要由运算器,
控制器,寄存器组成。
② MCU 微控制器(单片机) 。一块芯片集成整个计算机系统。
③ EDSP 数字信号处理器。特点:运算速度快,擅长于大量重复数据处理
嵌入式处理器与通用计算机处理器的区别 :
①嵌入式处理器种类繁多,功能多样
②嵌入式处理器能力相对较弱,功耗低
③嵌入式系统提供灵活的地址空间寻址能力
④嵌入式系统集成了外设接口
指令的存储结构
①哈佛体系结构 :指令和数据分开存储————————(嵌入式存储结构)
特征:在同一机器周期内指令和数据同时传输
② 冯·诺依曼体系结构 :指令和数据共用一个存储器——(通用式存数结构)
数据存储结构(多字节)
例题:一个十六进制数 12345678(h ) ,在存储器中使用大端方式格式为(B ) 使用小端方式格式为(A )
小端方式
(A )
大端方式 :低地址存高位小端方式 :低地址存低位处理器决定存储
方式
通用计算机(代表:X86系列处理器)采用小端方式存储嵌入式计算机(代
表:ARM 系列处理器)两者皆可,需设置
3. ARM 指令集的命名; ARM 内核的命名(包括命名规则) ARM 指令集命
名:V1~V8
ARM 内核命名:ARM7, ARM920T , XSCALE (Intel ) , Strog ARM, Cortex-A15 命名规则:ARM {x }{y }{z }{T }{D }{M }{I }{E }{J }{F }{S }
{x }——系列(版本)
{y }——当数值为“ 2”时,表示 MMU (内存管理单元) {z }——当数值为“ 0”时,表示缓存 Cache {T }——支持 16位 Thumb 指令集 {D }——支持片
上 Debug (调试) {M }——内嵌硬件乘法器
大端方式
(B )
{I }——内嵌 ICE (在线仿真器)——支持片上断点及调试点
{E }——支持 DSP 指令
{J }——支持 Jazzle 技术
{F }——支持硬件浮点
{S }——可综合版本
4. JTAG 的概念及作用。
概念:(Joint Test Action Group)联合测试行动小组→检测 PCB 和 IC 芯片标准。作用:(1)硬件基本功能测试读写(读写处理器内部寄存器 /读写处理器外部存储单元 /设置 GPIO 引脚状态)
(2)软件下载:将运行代码下载到目标机 RAM 中
(3)软件调试:设置断点和调试点
(4) FLASH 烧写:将运行最终代码烧写到 FLASH 存储器中。
5. 什么是 GPIO , S3C2410/2440 GPIO的分组及个数; GPxCON 寄存器, GPxDAT 寄存器, GPxUP 寄存器的功能, 各位含义和用法; 什么是上拉电阻和下拉电阻; 例:使 4个 LED 小灯的 LED1亮起来(会画电路图) ;例:使用按键控制 LED (会画电路图) 。
GPIO 概念:(General Purpose I/O Ports)通用输入 /输出接口,即处理器引脚。 S3C2410共有 117个引脚, 可分成 A —— H 共 8个组, (GPA , GPB , … GPH 组) S3C2440共有 130个引脚,可分成 A —— J 共 9个组, (GPA ,
GPB , … , GPH , GPJ 组)
① GPxCON 寄存器(控制寄存器)——设置引脚功能
→ GPACON (A 组有 23根引脚,一位对应一个引脚,共 32位,拿出 0~22位,
其余没用)
(若某一位是) 0:(代表该位的引脚是一个)输出引脚
1:地址引脚
→ GPBCON —— GPH/JCON(用法一致,两位设置一个引脚)
00:输入引脚
01:输出引脚
10:特殊引脚
11:保留不用
GPBCON 31 1 0
② GPxDAT 寄存器(数据寄存器)——设置引脚状态及读取引脚状态若某一位对应的是输出引脚,写此寄存器相应位可令引脚输出高 /低电平。若某一位对应的是输入引脚,读取此寄存器可知相应引脚电平状态。 GPBDAT
31 1
③ GpxUP ——上拉电阻寄存器
0:相应引脚使用内部上拉电阻 1:相应引脚不适用内部上拉电阻上拉电阻:加在引脚和高电位间的电阻。下拉电阻:加在引脚和接地间的电阻。
上拉电阻
Vcc (高电平) 接地端
(S3C2410大部分配有上拉电阻,可使用,也可不使用) ① 例:使 4个 LED 小灯中的 LED1发亮
GPBCON : 31 17 16 15 14 13 12 11 10 … 3 2 1 0
…
GPB8 GPB7 GPB6 GPB5
GPB1
GPB0
GPBDAT : 31 8 7 6 5 … 3 2 1 0
…
GPB8 GPB7 GPB6 GPB5
GPBUP : 不使用上拉电阻程序:
#define GPBCON(*(Volatile unsigned long *)0x56000010) #define GPBDAT(*(Volatile unsigned long *)0x56000014) #define GPB5_OUT(1<<(5*2)) #define GPB6_OUT(1<<(6*2)) #define GPB7_OUT(1<<(7*2)) #define
GPB8_OUT(1<<(8*2))
int main()
{
GPBCON&=~(0x0003FC00) ;
GPBCON|=0x00015400;
GPBDAT&=~(0x000001E0) ;
GPBDAT|=0x000001C0;
return 0;
}
②使用按键控制 LED
K1闭合, GPB11低电平
K1断开, GPB11高电平
GPGDAT11位,当 GPB11为 0时,低电平;当 GPG11为 1时,高电平。考试肯定考的 20分编程题! ! !
S3C2410
#define GPBCON(*(volatile unsigned long*)0x56000010) #define GPBDAT(*(volatile unsigned long*)0x56000014) #define GPGCON(*(volatile unsigned long*)0x56000050) #define GPGDAT(*(volatile unsigned
long*)0x56000054) #define GPFCON(*(volatile unsigned long*)0x56000060) #define GPFDAT(*(volatile unsigned long*)0x56000064) #define GPB5_OUT
1<<(5*2) #define GPB6_OUT 1<<(6*2) #define GPB7_OUT 1<<(7*2) #define GPB8_OUT 1<<(8*2)
K4
#define GPG11_IN ~(3<<(11*2))
#define GPG3_IN ~(3<<(3*2))
#define GPF2_IN ~(3<<(2*2))
#define GPF0_IN ~(3<<(0*2))
int main(){
unsigned long dwDat;
GPBCON&=~(0x0003FC00) ;
GPBCON|=0x00015400;
GPGCON&=~(0x00C000C0) ;
GPGCON|=0x00000000;
GPFCON&=~(0x00000033);
GPFCON|=0x00000000;
while(1){
dwDat=GPGDAT;
if(dwDat&(1<<11)) //如果表达式为真值, 表示 K1没被按下, 与 GPG11相连GPBDAT|=(1<<5); //LED1熄灭
else
GPBDAT&=~(1<<5); //LED1点亮
if(dwDat&(1<<3)) //如果表达式为真值,表示 K2没被按下 , 与 GPG3相连GPBDAT|=(1<<6); //LED2熄灭
else
GPBDAT&=~(1<<6); //LED2点亮
if(dwDat&(1<<2)) //如果表达式为真值,表示 K3没被按下 , 与 GPF2相连GPBDAT|=(1<<7); //LED3熄灭
else
GPBDAT&=~(1<<7); //LED3点亮
if(dwDat&(1<<0)) //如果表达式为真值,表示 K4没被按下 , 与 GPF0相连
GPBDAT|=(1<<8); //LED4熄灭 else
GPBDAT&=~(1<<8); //LED4点亮 } return 0;
}
第二章嵌入式存储器
1. 嵌入式存储器的分类,特点。
2.SRAM 位存储电路的存储原理; DRAM 位存储电路的存储原理; DRAM 的优缺点; SDRAM 芯片按 BANK 划分的优点; SDRAM 读写操作; SDRAM 突发传输作用;根据 CL , BL 的值绘制突发传输时序图。 SRAM 存储电路:
写数据 :选通信号为高电平, T 5, T
6导通如果写 1, D 发出高电平, D#发低电平
当选通信号失效, T 1截止, T 2导通, T 3, T 4做负载使用
一、分类
SRAM :静态随即存储器 (cache ) 存取速度会计, 容量小,
造价高,不需刷新
DRAM :动态随即存储器(内存) 造价低,
存取速度稍慢,存储单元需刷新
SDRAM :同步动态随
机存储器步时钟 (上升沿或下降沿存
取数据)
DDR SDRAM:(Dual Data Rate 双倍速率) (上升沿和下降沿都可以读取数据) FLASH :闪存(外存) 速度慢,容量大,造价低
NAND FLASH:与非闪存
东芝数据
NOR FLASH:或非闪存
Intel 代码
T 4的内阻 >>T2内阻
T 3的内阻 >>T1内阻
Q 为高电平,由 Vcc 提供
Q#为低电平,由接地端提供
写 1以及读取同理。
DRAM 原理
写 1:数据线发高电平,电容有电势差会充电,充电满后,写入结束。
写 0:数据线发低电平,电容放点。
读:有电流通过,读 1。
无电流通过,读 0。
刷新:读数据时,电容放电需刷新重写。
电容容量小,易漏电,需定时刷新,
DRAM 优缺点
优点:结构简单,便于集成造价低耗电低。
缺点:访问速度慢,需要动态刷新。
SDRAM 芯片按 BANK 划分的优点:
1)提高存储器访问速度
2)节能(片选)
①SDRAM 读操作:
1)发送行地址和行选通信号 t RCD (表示行地址发出到列地址发出的时间间隔 )
RCD 也称为——
t RCD =2————表示延时间为 2个时钟周期
2)发送列地址和列选通信号,以及数据读命令,从命令发出到数据出现在总线上有延迟,这个延迟成为 CAS 延迟。用 CL 表示。
从发送地址到数据出现到总线上时长:t RCD +CL
②SDRAM 写操作
1)发送行地址和行选通新号 t RCD
2)发送到列地址和列选通新号,以及写命令,同时数据通过数据总线传给芯片,不存在 CL 延时。
SDRAM 突发传输(Burst )
作用;可以实现同一行的相邻存储单元连续传输,只需指定起始列地址和
突发长度,内存芯片自动对后面相应数量存储单元进行连续读写操作且不需要重复提供列地址。下图为突发传输时序图
3.NORFLASH 基本操作 (读, 写, 擦除) ; W39L040A 芯片引脚图; NANDFLASH 基本操作(读,写,擦除,保护) ; K9F1208X0C 页结构图和芯片引脚图。NORFLASH 1) . W39L040A 介绍
512K ×8 Nor FLASH 芯片
2) . 读操作:
(1)读普通数据:CE#低, OE#低, WE#高 A 0-A 18
发地址,数据被送往 D 0-D 7
(2)读厂家 ID :CE#低, OE#低, WE#高 A 9 ~12V, A 1A 0 00b (3)读器件 ID :CE#低, OE#低, WE#高 A 9 ~12V, A 1A 0 01b 3) . 擦除操作 (必须先擦除后写) ,写数据“ 1”
BL=4→突发长度
CL=2→两个时钟周期 7
(1) 整片擦出 :CE#低, OE#高, WE#低,发出 6个总线周期暗号
地址线:5555h —— 2AAAh —— 5555h —— 5555h —— 2AAAh —— 5555h 数据线:AAh —— 55h —— 80h —— AAh —— 55h —— 10h
发送完毕,芯片自动执行擦除操作,用时约 6s
(2) 块擦除 :CE#低, OE#高, WE#低,发出 6个总线周期暗号
地址线:5555h —— 2AAAh —— 5555h —— 5555h —— 2AAAh —— SA 数据线:AAh —— 55h —— 80h —— AAh —— 55h —— 30h
SA 表块地址,擦除时间约 0.7s
4) . 写操作 (字节编程) 将 1变为“ 0”
CE#低, OE#高, WE#低,发出 4个总线周期暗号
地址线:5555h —— 2AAAh —— 5555h —— A IN
数据线:AAh —— 55h —— A0h —— D IN
发送完毕,芯片自动执行字节编程(烧写) ,最快9μs
NANDFLASH
1) . 读操作
①读上半页
发出命令00h → 4个周期地址→经过15μs 数据从页送往寄存器→从 I/O 读数据
②读下半页
01h → 4个周期地址→经过15μs 数据从页送往寄存器→从 I/O读数据③读备用区
50h → 4个周期地址→经过15μs 数据从页送往寄存器→从 I/O读数据
A 0~A3A 4~A7忽略
④多页连续读
页内最后一列被读出后,下一页数据自动被载入页寄存器
15μs
2) . 写操作 (页编程) 200μs 80h → 4个周期地址→写数据到页寄存器→ 10h →芯片自动写入通过 R/B# (高结束)
6位(1结束)
CPU
通过 FLASH 状态寄存器第 0位判断是否成功(0成功) 3) . 块擦除 4096块=212
60h → 3个周期地址→ D 0h
2μs
A 14~A16A 9~A13忽略
A 17~A24
A 25
4) . 块保护
41h :禁止写
命令 42h :禁止擦出
43h :禁止写和擦出
41h~43h→ 80h →块地址(4个周期)→ 10h
200μs A 0~A7 全 0
A 9~A13A 14~A16全 0
A 17~A24
A 25
4. NORFLASH 和 NANDFLASH 的比较。
①接口差别: NOR 提供足够的地址引脚寻址;
NAND 采用 8个位引脚传递命令、地址和数据。
②性能差别: NOR 地址线和数据线分开, 传输效率高, 读取速度比 NAND 快,但擦出和写入速度要比 NAND 慢得多。
③容量和成本:NAND 容量大于 NOR 容量,成本低与 NOR 。
④可靠性和耐用性:NAND 擦写次数约为 100万次, NOR 约为 10万次; 尺寸上 NAND 比 NOR 小 8倍, NAND 容易发生位翻转,可靠性略差。
⑤软件支持:在 NOR 上运行代码不需要任何软件支持; 在 NAND 上进行同样操作需要驱动程序,即内存技术驱动程序(MTD )
⑥市场取向比较:NOR 用于对数据可靠性要求比较高的代码存储应用,如通信产品和网路处理等领域; NAND 则用于存储容量较高的 MP3、存储卡、 U 盘等领域、
5.S3C2410/2440地址空间的划分(外部地址空间范围,内部地址空间范围,寄存器地址空间范围, 外部地址空间的划分及用于寻址的地址线根数, SDRAM 和NORFLASH 的起始地址) 。 1) . 外部地址空间划分
闲置—— 128M
SDRAM 64M 0x3000000~0x33FFFFFF—— 128M 扩展串口 A B —— 128M 10/100M网卡—— 128M 10M 网卡—— 128M
IDE 接口控制块寄存器 16字节—— 128M IDE 接口命令寄存器 16字节—— 128M
NorFLah 2M 0x00000000~0x00FFFFFF—— 128M CPU 提供 8个片选引脚nGCS0~nGCS7 128M=227
CPU 又引出 27根引脚用于地址选择 S3C2410
GPIO
117
其余全为专用引脚 272
2) . 内部地址空间
存储控制器(SDRAM ) :0x4800_0000~0x4800_0030 中断控制
器:0x4A00_0000~0x4A00_001C NAND FLASH:0x4E00_0000~0x4E00_0014
UART :0x5000_0000~0x5000_8028 USB :0x5200_0140~0x5200_026F I
2C :0x5400_0000~0x5400_000C A / D:0x5800_0000~0x5800_0010
6. MMU 的作用及地址转化 (画图) 。 MMU 内存管理单元的作用:
①将逻辑地址转换成物理地址②控制内存的访问权限 MMU 地址转换原理:
①原理
②一级页表
物理地址
逻辑地址
一级页表项类型
三种地址转换方式
段式粗页表式细页表式
③段式转换
逻辑地址
物理地址
4095 0
········· 4096页表项
4096=212
无效错误 31 物基 20
1 段类型 31 粗页表基地址 10 0 1 粗页表类型31 细页表基地址 1
2 1 1
细页表类型
④粗页表转换
粗页表 256项 28
二级页表(粗页表)页表项
粗页表转换:
粗页表——大页转换细页表——小页转换
1)粗页表——大页转换
逻辑地址
一级
无效错误 31 物基 16 0 大页类型 31
物基 12 1 小页类型
31 物基 10 微小页类型
一级页表项类型
2)粗页表——小页转换
xxxx1111 xxxx0001 xxxx0000
相同
·········
使用重复列表项
24=16
无效错误 31 物基 20 1 段类型 31 粗页表基地址 10 0 1 粗页表类型 31 细页表基地址 12 0 1
细页表类型
逻辑地址
物理地址
基地址实际上是由 9~16位决定的,只有 xxxx 改变任意一位才可以确定基地址
⑤细页表转换
转换方式: 细页表——大页细页表——小页细页表——微小页转换细页表 1024页表项 210 细页表页表项与粗页表相同
细页表——大页转换
逻辑地址
物理地址
逻辑地址
细页表转换成小页表:
细页表转换成微小页表:
逻辑地址
物理地址
2=4
逻辑地址
物理地址
重复 6位,没个页表项重复 26=64页
第三章中断体系结构
1. ARM 处理器的 7种工作模式; CPSR 寄存器。
1) CPU 工作模式①用户模式:正常②快速中断模式:FIQ ③中断模式:IRQ ④管理模式
⑤数据访问中止模式
⑥系统模式:运行具有特权的操作系统任务
⑦未定义指令中止模式
2)工作模式使用的寄存器
ARM920T
31个通用寄存器 + 6个程序状态寄存器
逻辑地址
物理地址
N :运算结果是否为负 Z :运算结果是否为 0 C :进位 /借位 V :溢出
I :1:禁止中断 0:使能中断 F :1:禁止快中断 0:使能 T :1:Thumb 状态 0:ARM 状态 4...0:工作模式:
10000 用户 10001 快中
10010 中断
2. 中断处理过程。
①中断控制器汇聚中断信号,通知 CPU
N Z C V I F T 4 0
......
7 6 5
R 0 R 1 . . .
R 13 R 14 R
CPSR 程序计数
状态寄存器连接栈顶指针系统 /用户
快中
CPSR 中断
没有这两个
17个 R
17+8(备)
(备)
② CPU 保存运行环境,调用 ISR (中断服务程序)处理中断③ ISR 读取中断控制器,识别中断流并执行相应处理④清除中断,恢复现场,继续执行
3.S3C2410中断优先级排序原理;中断优先级寄存器。
优先级寄存器(PRIORITY )
ARB_MODE 设置仲裁器工作模式
4. 各级中断请求寄存器之间的关系。
0:ARB_SEL不变 (表示设置仲裁器工作模式屏蔽)
1:ARB_SEL自动变化
REQ4~REQ1 REQ5~REQ0 REQ5~REQ0 REQ5~REQ0 REQ5~REQ0 REQ4~REQ1
6 5 4 3
2 1 0
......
RINT0
8 7 19
20 ARB_SEL6
ARB_SEL0
第四章系统时钟与定时器
1.S3C2410/2440时钟分类; FCLK 频率的生成; FCLK 计算公式。
分类
① FCLK CPU 核主频
② HCLK AHB 总线 Advanced High-Performance Bus 高性能总线
存储控制器中断控制器 LCD 控制器 DMA 控制器 USB
③ PCLK APB 总线 Advanced Peripheral Bus 低频总线,用于低频用电外围
W ATCHDOG I 2C UART PWM 定时器 ...
FCLK 的生成
Ⅰ)上电 PLL 没有启动 FCLK=Fin
Ⅱ)系统稳定引导程序开始执行,可以在引导程序开始启动 MPLL , 经过一段时间(LockTime ) , MPLL 输出稳定, CPU 工作在 FCLK 下
FCLK 的计算公式
MPLL (FCLK ) =(m*Fin) /(p*2∧ s )
m=MDIV+8, P=PDIV+2 , S=SDIV
2.S3C2410/2440定时器结构图;定时器工作频率的计算公式。
S3C2410/2440定时器结构图
定时器工作频率的计算公式
PCLK/(presacler value+1) /(divider value)
(0~255)
(2, 4, 6, 8)
3.S3C2410/2440PWM定时器内部控制逻辑图及定时器工作原理。定时器内部控制逻辑图
工作原理
1)设置 TCMPBn 和 TCNTBn (决定占空比)
2)将 TCMPBn 和 TCNTBn 传递给 TCMPn 和 TCNTn ,启动定
时操作, TCNTn 减 1计数,当前计数值可通过 TCNTOn 读出
3)当 TCNTn=TCMPn输出端 Toutn 反转, TCNTn 继续减 1计数
当前比较值比较值初值
PCLK
8位预分频器 0 定时器 1/2
1/4 1/8 1/16 8位预分频器 1
1/2 1/4 1/8 1/16
定时器定时器定时器定时器 Tout0
Tout1
Tout2
Tout3 Tout4
(0~255)
TCLK0, TCLK1外部时钟源定时器工作时钟
4)当 TCNTn 减到 0时, Toutn 再次发生反转,并触发定时器中断
5) dangTCNTn=0时,如果 TCON 寄存器蒋定时期 n ,
那么 TCMPBn 和 TCNTBn 的值被自动载入, TCMPn 和 TCNTn 中,
下一轮计数开启
4.S3C2410/2440看门狗定时器结构图;什么是喂狗。
W ATCHDOG 定时器结构图
第五章通用异步收发器
1. 帧的格式,帧的设定及波特率的设定(UBRDIVn , VLCONn )
帧:起始位 +数据位 +校验位 +终止位起始位:1位数据位:5, 6, 7, 8 校验位:奇校验偶校验
mark 校验(“ 1”校验) space 校验(“ 0”校验) 2. 帧的时序图及传输过程帧的传输
WTCON[4:3] WTCON[5]启动看门狗 1:启动 0:不启动
WTCON[0]是否发出复位信
号
1:发出 0:不发
喂狗:定时设置 WTCNT 的值使其
不为 0,防止系统重启
LSB MSB
7 6 5 4 3 2 1 0
×
起始位:1位
数据位:7位
校验位:偶校验
终止位:2位
传输过程
1) 平时数据线处于“空闲状态” (“ 1”状态)
2) 当要发送数据时, UART 改变 TxD 数据线状态 (变为“ 0” 状态) , 并维持一位时间,这样接收方在检测到开始位后,再等待 1.5位时间开始后一位一位的接收数据
3)UART 一帧中可以有 5, 6, 7或 8位数据,发送方一位一位发送,首先发送字节最低位 LSB
4) 如果使用校验功能, UART 在发送完数据后正要发送 1个校验位 5) 最后发送停止位,数据线恢复“空闲”状态(“ 1”状态) 2.UBRDIVn ——设置波特率UBRDIVn=(int)(UART clock/baud rate/16)-1 UART clock 40MHZ, 115200bps UBRDIVn ?
UBRDIVn=(int)(10000000HZ/115200/16)-1=(int)21.7-1=20 baud rate=UART clock/(UBRDIVn*16) UBRDIVn ——分频系数
第六章 IIC 总线控制器
1.IIC 总线结构,工作原理。
1. 结构
2. 工作原理(A → B )
主机 (主设备) :负责生成 SCL 时钟, 同时负责发出其实信号 S 和终止信号P
从机(从设备) :被主机寻址的器件
1) A 检测 I 2C 总线是否“空闲” ,如果空闲(高) , A 发出起始信号(SCL 高, SDA ↓)
2)寻址选择目标器件 B ,发送 7位地址和一个读 /写
SDA 串行数据线 SCL 串行时钟线
A → B
发送器
接收器
主机发送器状态
该寄存器设置器件的地址
3) A 在发送完地址后, 将 SDA 线释放, SDA 处于高电平状态, 如果器件 B 的地址和 A 发出地址相同,则会发出一个响应信号 ACK ,即将 SDA 拉低。 4) A 在接收到响应信号后发送数据,以 8位为单位来发送,每发送完一次 B 向 A 发送ACK 信号。
5) A 发送完所有数据后,发终止条件。 (SCL 高, SDA ↑)
2. 什么是总线仲裁及仲裁规则。
总线仲裁:当 I 2C 总线处于空闲状态,两个或多个设备同时发出起始条件, 究竟谁获得总线,需要仲裁。
规则:当 SCL 为高电平,有的设备将 SDA 拉高,有的设备将 SDA 拉低, 发出高电平的设备将退出竞争。
A :10101010
B :10001010
C :11101010
“线与” 0&1=0
C 仲裁失败,退出竞争(发出高电平的 C 首先退出竞争)
最终 B 留下。
英译汉
MPU(Micro processor unit)微处理器
MCU(Micro control unit)微控制器
EDSP(Embled digital signal processor) 数字信号处理器
SOC(System on chip) 片上系统
JTAG(Joint test action group) 联合测试行动小组
GPIO(General purpose I/O ports) 通用输入输出接口
SRAM(Static random access memory)静态随机存储器
DRAM(Dynamic random access memory)动态随机存储器
NOR FLASH 或非闪存
NAND FLASH 与非闪存
SDRAM(Synchronous Dynamic random access memory)同步动态随机存储器UART(Universal asynchronous receiver/transmitter通用异步收发器
PWM(Pulse Width Moduloction)脉冲调制
HCLK (Advanced High-Performance Bus)高性能总线
PCLK (Advanced Peripheral Bus)低频总线
PLL (Phase Locked Loop)锁相回路
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第1章概述习题参考答案 1．嵌入式系统的基本含义是什么？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？ 答：即MCU的含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM 等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计。MCU从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求。因此以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。 2．简述嵌入式系统的特点以及应用领域。 答：嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现;嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法;使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质;开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识;嵌入式系统的其他特点,比如紧张的资源，较高稳定性要求，低功耗，低成本等。一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。 4．比较MCU与CPU的区别与联系。 答：CPU是一个单独的PC处理器。而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。所以可以这么说，MCU 是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU紧紧是一个处理器而已。 第2章FreescaleS08微控制器习题参考答案 1．给出AW60 存储器映像的简要说明。 答：所谓存储器映像，是指地址$0000 ~ $FFFF这个64KB空间，哪些地址被何种存储器所占用，或者说AW60的RAM、Flash、I/O映像寄存器各使用$0000 ~ $FFFF这个64KB空间中的哪些地址。简单地说，就是$0000 ~ $FFFF这个64KB空间是如何分配的。 2．AW60的引脚主要分为哪几类？简要说明主要引脚的功能。 答：（1）电源类信号引脚（2）复位信号引脚（3）主要功能模块引脚。比如定时器，IRQ中断等。（4）其他，比如背景调试BKGD引脚 主要引脚：AW60最小系统连接的I/O口，以及各具体功能I/O口。 3．嵌入式系统中RAM和Flash作用分别是什么？答：一般来说RAM这个区域安排用户数据（主要是全局变量）和堆栈空间；Flash 要用于存储程序、常数、中断向量等。 4．给出AW60的硬件最小系统。答：AW60芯片的硬件最小系统包括电源及其滤波电路、复位电路、晶振电路及PLL滤 波电路、写入器接口电路。 5．指出下列指令中的源操作数和目的操作数的寻址方式。 (1) MOV #$80 , $80 (2) MOV $80,$A0 (3) MOV $80 , X+ (4) MOV X+ , $80 (5) LDA $80 , X 答：(1)立即寻址，直接寻址 (2)直接寻址，直接寻址
嵌入式系统设计与应用第五章程序设计与分析（1） 西安交通大学电信学院 任鹏举
本章主要内容 Software Design Cycle ●嵌入式软件中的组件(状态机 、循环缓存器、队列) ●编程模型，如数据流和控制图●编译方法介绍 ●根据性能、大小和功耗来分析 和优化程序 ●如何测试程序以验证其正确性
1 嵌入式程序组件 ●状态机（State machine） 用变量来表示内部的状态，根据输入完成状态的转移交通灯控制、CPU design controller ●循环缓冲区（Circular buffer） I/O input buffer ●队列（Queue）
状态机（1） ● 反应系统（reactive system ）：响应外部事件的系统。 ●外部输入是间歇到达● 适合使用状态机描述 ● 有限状态机是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。 ●Moore 机：● Mealy 机：输出只由当前状态确定 输出依赖于当前状态和输入
状态机（2） 例子：一个简单的座位安全带控制器 idle buzzer seated belted 未入座/-入座/定时器启动 未系安全带且定时器未超时/- 未系安全带/定时器启动系好安全带/-系好安全带/蜂鸣器关闭 定时器超时/蜂鸣器启动 未入座/-未入座/蜂鸣器关闭输入/输出-= 无动作
状态机（3） #define IDLE 0#define SEATED 1#define BELTED 2#define BUZZER 3switch (state) { case IDLE: if (seat) { state = SEATED; timer_on = TRUE; } break; case SEATED: if (belt) state = BELTED; else if (timer) state = BUZZER; break; case BELTED: if (!seat) state = IDLE; else if (!belt) state = SEATED; break; case BUZZER: if (belt) state = BELTED; else if (!seat) state = IDLE; break; } Inputs ：seat, belt, timer Outputs: buzzer
1.嵌入式系统的定义：一般都认为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，可满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的特征：（1）通常是面向特定应用的。具有功耗低、体积小和集成度高等特点。（2）硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。（3）实时系统操作支持。（4）嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进行。（5）为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。 3.ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和安全产品、无线通信、消费类电子产品。 4.ARM嵌入式微处理器的特点：（1）体积小、低功耗、低成本、高性能。（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件。（3）使用单周期指令，指令简洁规整。（4）大量使用寄存器，大多数数据都在寄存器中完成，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。（5）寻址方式简单灵活，执行效率高。（6）固定长度的指令格式。 5.嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户软件构成。 2.哈佛体系结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。 3.嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器（EMPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SoC) 4.ARM7采用3级流水线结构，采用冯·诺依曼体系结构；ARM9采用5级流水线结构，采用哈佛体系结构。 5.ARM处理器共有37个32bit寄存器，包括31个通用寄存器和6个状
嵌入式技术 实验报告 系别：计算机与科学技术系 班级：计12-1班 姓名：刘杰 学号：12101020128 总成绩： 评语： 日期：
2.在弹出的对话框中依次选择“cedevice emulator emulator kdstub”。 3.选择“Build OS”菜单的“sysgen”开始构建平台。 1.1.4连接，下载和运行平台 1.选择“Target”菜单下的“Connection option”菜单项。 2.在新的对话框中，配置连接关系 3.选择“Target”菜单下的“attach”菜单项，开始下载。 ?实验结果 操作系统定制成功，能正常运行。 ?结果截图 ?问题总结 由于对实验平台了解不够，致使操作过程中添加和删除组件时不知道该如何下手，影响整个实验进度。 实验1.2： 1.打开Platform Builder，并且打开实验1的工程，在实验1的工程基础上做本实验。
进程显示 IE信息查看
报文监测 实验1.3使用Platform Builder开发应用程序 简单实验步骤 1.打开Platform Builder。 2.选择“File”菜单下的“Open Workspace…”，然后打开实验1中创建的平台，本实验要基于 上面的实验的基础上做。 3.选择“File”菜单下的“New Project or File…”，打开“New Project or File”对话框。 4.在“Projects”选项页中选择“WCE Application”；在“Project Name”中输入项目的名字，例 如“MyApp”。 5.在“New Project Wizard – step 1 of 1”中选择“A typical Hello World Application”，点击“Finish” 按钮。 6.选择“Build”菜单中的“Build MyApp.exe”来编译应用程序。
课程设计 课程名称嵌入式系统课程设计与实践题目名称嵌入式最小系统设计 学生学院自动化学院 专业班级电子（2） 学号 学生姓名何延 指导教师尹明
2013 年5月30日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称嵌入式最小系统设计 学生学院自动化学院 专业班级电子（2） 姓名何延 学号 一、课程设计的内容 学习LPC2000系列ARM处理器的启动流程，学习嵌入式系统硬件设计（最小系统），学习嵌入式系统应用程序框架，学习在ARM7处理器上移植uCOS-II操作系统的流程及设计流水灯应用程序。 设计实现一个基于LPC2000系列ARM处理器的最小系统，完成操作系统移植，设计流水灯程序。鼓励在完成基本功能的基础上，自由发挥完成其它功能。 二、课程设计的要求与数据 熟悉LPC2000系列ARM处理器的启动流程，掌握嵌入式系统硬件设计（最小系统），掌握嵌入式系统应用程序设计，掌握在ARM7处理器上移植uCOS-II操作系统的流程及设计流水
灯应用程序。 1完成嵌入式系统最小系统硬件设计，并制作硬件平台。 2 在无操作系统情况下，设计流水灯应用程序，并在前述硬件平台上调试、运行。 3 移植UCOS-II操作系统，并设计流水灯应用程序，在前述硬件平台上调试、运行。 三、课程设计应完成的工作 1 嵌入式系统最小系统硬件设计，并调试验证。 2 设计流水灯应用程序，调试、运行。 3 移植uCOS-II操作系统，设计流水灯应用程序，调试、运行。 四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献 《LPC2210使用指南》（LPC2210-user_cn.pdf） LPC2131板原理图（Z2418PSCH.pdf） 《ADS开发者指南》（ADS_DeveloperGuide_D.pdf） 发出任务书日期：年月日指导教师签名：
福州大学 《嵌入式系统设计课设》 报告书 题目：基于28027的虚拟系统 姓名： 学号： 学院：电气工程与自动化学院 专业：电气工程与自动化 年级： 起讫日期： 指导教师：
目录 1、课程设计目的 (1) 2、课程设计题目和实现目标 (1) 3、设计方案 (1) 4、程序流程图 (1) 5、程序代码 (1) 6、调试总结 (1) 7、设计心得体会 (1) 8、参考文献 (1)
1、课程设计目的 《嵌入式系统设计课设》是与《嵌入式系统设计》课程相配套的实践教学环节。《嵌入式系统设计》是一门实践性很强的专业基础课，通过课程设计，达到进一步理解嵌入式芯片的硬件、软件和综合应用方面的知识，培养实践能力和综合应用能力，开拓学习积极性、主动性，学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识。培养大胆发明创造的设计理念，为今后就业打下良好的基础。 通过课程设计，掌握以下知识和技能： 1．嵌入式应用系统的总体方案的设计； 2．嵌入式应用系统的硬件设计； 3．嵌入式应用系统的软件程序设计； 4．嵌入式开发系统的应用和调试能力 2、课程设计题目和实现目标 课程设计题目：基于28027的虚拟系统 任务要求： A、利用28027的片上温度传感器，检测当前温度； B、通过PWM过零中断作为温度检测A/D的触发，在PWM中断时 完成温度采样和下一周期PWM占空比的修正；PWM频率为1K; C、利用按键作为温度给定；温度给定变化从10度到40度。 D、当检测温度超过给定时，PWM占空比增减小（减小幅度自己设 定）；当检测温度小于给定时，PWM占空比增大（增大幅度自己 设定）； E、把PWM输出接到捕获口，利用捕获口测量当前PWM的占空比； F、把E测量的PWM占空比通过串口通信发送给上位机； 3、设计方案-----介绍系统实现方案和系统原理图 ①系统实现方案： 任务A:利用ADC模块通道A5获取当前环境温度。 任务B:PWM过零触发ADC模块，在PWM中断服务函数中，将当前环境温度和按键设定温度进行比较，并按照任务D的要求修订PWM占空比。
嵌入式系统设计与应用复习资料 （一）?单项选择题： 1. 下面哪个系统属于嵌入式系统。 （ 八、“天河一号”计算机系统 C 、联想S10±网木 D ） B 、联想T400笔记本计算机 D 、联想OPhone 手机 2. 软硕件协同设计方法与传统设计方法的最大不同Z 处在于（B ）。 A 、软硬件分开描述 C 、协同测试 3. 卜?面关于哈佛结构描述正确的是（A A 、程序存储空间与数据存储空间分离 C 、程序存储空间与数据存储空间合并 4. 下面哪一种工作模式不属于ARM 特权模式 A 、用户模式 B 、系统模式 C 、 5. ARM7TDM1的工作状态包括（D ）。 A 、测试状态和运行状态 C 、就绪状态和运行状态 6. USB 接口移动硬盘最合适的传输类型为（ A 、控制传输 B 、批量传输 C 、 7. 下而哪一种功能单元不属于I/O 接口电路。（D ） A 、USB 控制器 B 、UART 控制器 C 、以太网控制器 &下面哪个操作系统是恢入式操作系统。（B ） As Red-hat Linux B 、 PCLinux C 、 Ubuntu Linux D 、 SUSE Linux 9. 使用Host-Target 联合开发嵌入式应用，（B ）不是必须的。 A 、宿主机 B 、银河麒麟操作系统 C 、目标机 D 、交叉编译器 10. 下面哪个系统不属于嵌入式系统（D ）。 A 、MP3播放器 B 、GPS 接收机 C 、“银河玉衡”核心路由器 D 、“犬河一号”计算机系统 11. 在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（C ）吋完成。 A 、需求分析 B 、系统集成 C 、体系结构设计 D 、软便件设计 12. 下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（B ）。 A 、嵌入式微处理器 B 、微控制器 C 、DSP D 、以上都不合适 13. 关于ARM 了程序和Thumb 了程序互相调用描述正确的是（B ）。 A 、 系统初始化Z 后，ARM 处理器只能工作在一种状态，不存在互相调用。 B 、 只要遵循一定调用的规则，Thumb 子程序和ARM 子程序就可以互相调用。 C 、 只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb 子程序调用ARM 子程序。 D 、 只耍遵循一定调用的规则，仅能ARM 子程序调用Thumb 子程序。 14. 关于ARM 处理器的异常的描述不正确的是（C ）。 A 、复位属于异常 B 、除数为零会引起异常 B 、软硬件统一描述 D 、协同验证 B 、存储空间与10空间分离 D 、存储空间与10空间合并 （A ）0 软中断模式 D 、FTQ 模式 B 、挂起状态和就绪状态 D 、ARM 状态和Thumb 状态 B ）0 中断传输 D 、等时传输 D 、LED
1.8 练习题P14 1.选择题 （1）A 说明：嵌入式系统的发展趋势表现在以下几方面： 1.产品种类不断丰富，应用范围不断普及 2.产品性能不断提高 3.产品功耗不断降低，体积不断缩小 4.网络化、智能化程度不断提高 5.软件成为影响价格的主要因素 （2）D
说明：常见的嵌入式操作系统: VxWorks，Windows CE、uC/OS-II和嵌入式Linux。 （3）A 说明：VxWorks是美国WindRiver公司于1983年开发的一种32位嵌入式实时操作系统。 2.填空题 (1)嵌入式计算机 (2)微处理器外围电路外部设备 (3)板级支持包实时操作系统应用编程接口应用程序 (4)嵌入式处理器微控制器数字信号处理器 3.简答题 （1）简述嵌入式系统的定义和特点 答：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、功耗有严格要求的专用计算机系统。 特点：专用性强、实时性好、可裁剪性好、可靠性高和功耗低等。（2）简述计算机系统的发展历程 第一阶段大致在20世纪70年代前后，可以看成是嵌入式系统的萌芽阶段； 第二阶段是以嵌入式微处理器为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统； 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统，也是嵌入式应用
开始普及的阶段； 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。 （3）简述MCU和DSP的区别 MCU是微控制器，DSP是数字信号处理器。 MCU相当于小型的电脑，内部集成的CPU、ROM、RAM、I/O总线，所以集成度高是它的特点。 DSP是专用的信息处理器，内部的程序是对不同的机器和环境进行特别优化，所以处理速度是最快的。 2.4 练习题 1. 填空题 (1) ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E ARM11 (2) 精简指令集计算机 (3) Samsung ARM920T IIC总线 (4) BGA 显卡布线 (5) 1.8V 3.3V (6) 8 128 1 (7) S3C2410 64MB 64MB 2. 选择题 (1) D (2)C (3)A (4)B (5)B (6)C (7)D (8)C (9)C (10)B
中南大学信息科学与工程学院实验报告 姓名：安磊 班级：计科0901 学号： 0909090310
指导老师：宋虹
目录 课程设计内容 ----------------------------------- 3 uC/OS操作系统简介 ------------------------------------ 3 uC/OS操作系统的组成 ------------------------------ 3 uC/OS操作系统功能作用 ---------------------------- 4 uC/OS文件系统的建立 ---------------------------- 6 文件系统设计的原则 ------------------------------6 文件系统的层次结构和功能模块 ---------------------6 文件系统的详细设计 -------------------------------- 8 文件系统核心代码 --------------------------------- 9 课程设计感想 ------------------------------------- 11 附录-------------------------------------------------- 12
课程设计内容 在uC/OS操作系统中增加一个简单的文件系统。 要求如下： (1)熟悉并分析uc/os操作系统 (2)设计并实现一个简单的文件系统 (3)可以是存放在内存的虚拟文件系统，也可以是存放在磁盘的实际文件系统 (4)编写测试代码，测试对文件的相关操作：建立，读写等 课程设计目的 操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。 本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。 I．uC/OS操作系统简介 μC/OS-II是一种可移植的，可植入ROM的，可裁剪的，抢占式的，实时多任务操作系统内核。它被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。 μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的，绝大部分代码是用C语言编写的。CPU 硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。用户只要有标准的ANSI 的C交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC/OS-II嵌入到开发的产品中。μC/OS-II 具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，最小内核可编译至2KB 。μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的CPU 上。 严格地说uC/OS-II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度，任务管理，时间管理，内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。没有提供输入输出管理，文件系统，网络等额外的服务。但由于uC/OS-II良好的可扩展性和源码开放，这些非必须的功能完全 可以由用户自己根据需要分别实现。 uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。 uC/OS操作系统的组成 μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分。如下图：
试阅： hello ---------------------正文 第一章 1．嵌入式系统的基本含义是什么？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？ 答：即MCU的含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计。MCU从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求。因此以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。 2．简述嵌入式系统的特点以及应用领域（举例）。 答：嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现;嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法;使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质;开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识;嵌入式系统的其他特点,比如紧张的资源，较高稳定性要求，低功耗，低成本等。 一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。 日常数码产品：手机，MP3，U盘，相机等。 日常工业类：冰箱，空调，微波炉，汽车等。 3．比较MCU与CPU的区别与联系。 答：CPU是一个单独的PC处理器。而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。所以可以这么说，MCU 是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU仅仅是一个处理器而已。 4. 总结嵌入式系统常用术语。 硬件：封装，印刷电路板，动态可读写随机存储器与静态可读写随机存储器，只读存储器，闪速存储器，模拟量与开关量。 通信：并行通信，串行通信，串行外设接口，集成电路互连总线，通用串行总线，控制器局域网，背景调试模式，边界扫描测试协议，串行线调试技术。 功能模块及软件：通用输入/输出，A/D与D/A，脉冲宽度调制器，看门狗，液晶显示，发光二级管，键盘，实时操作系统。 5．C语言的那些特性使得它成为嵌入式系统中使用频率最高的高级语言。 答：相比底端汇编，更简单易学；与高级语言如（C++，C#，java等）相比，执行效率高，编译后的编码体积小，而且支持好的编译器还支持嵌入汇编代码；对位的操纵能力很强。
嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统
实验报告 课程名称：嵌入式系统 学院：信息工程 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 开课时间：学年第一学期
实验名称：IO接口（跑马灯） 实验时间：11.16 实验成绩： 一、实验目的 1.掌握 STM32F4 基本IO口的使用。 2.使用STM32F4 IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置完成对 IO 口的配置。 3.控制STM32F4的IO口输出，实现控制ALIENTEK 探索者STM32F4开发板上的两个LED实现一个类似跑马灯的效果。 二、实验原理 本次实验的关键在于如何控制STM32F4的IO口输出。IO主要由：MODER、OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、ODR、IDR、AFRH和AFRL等8个寄存器的控制，并且本次实验主要用到IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置，即可完成对IO口的配置。所以可以通过了开发板上的两个LED灯来实现一个类似跑马灯的效果。 三、实验资源 实验器材: 探索者STM32F4开发板 硬件资源: 1.DS0(连接在PF9) 2.DS1(连接在PF10) 四、实验内容及步骤 1.硬件设计 2.软件设计 （1）新建TEST工程，在该工程文件夹下面新建一个 HARDWARE文件夹，用来存储以后与硬件相关的代码。然后在 HARDWARE 文件夹下新建一个LED文件夹，用来存放与LED相关的代码。 （2）打开USER文件夹下的test.uvproj工程，新建一个文件，然后保存在 LED 文件夹下面，保存为 led.c，在led.c中输入相应的代码。
（3）采用 GPIO_Set 函数实现IO配置。LED_Init 调用 GPIO_Set 函数完成对 PF9 和 PF10 ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板教程 119 STM32F4 开发指南(寄存器版) 的模式配置，控制 LED0 和 LED1 输出 1（LED 灭），使两个 LED 的初始化。 （4）新建一个led.h文件，保存在 LED 文件夹下，在led.h中输入相应的代码。 3.下载验证 使用 flymcu 下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图 1.2所示： 图1.2 运行结果如图1.3所示：
AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践 学习笔记 1.AVR单片机的基本结构 1.1.单片机的基本组成 1.1.1.单片机的基本组成结构 单片机的基本组成单元 CPU 程序存储器数据存储器I/O接口 CPU与各基本单元通过芯片内的内部总线连接。 一般情况下，内部总线中的数据总线宽度（或指CPU字长）也是单片机等级的一个重要指标。 内部总线：数据总线、地址总线、控制总线。 1.1. 2.单片机的基本单元与作用 1)MCU单元 MCU单元部分包括CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路。 CPU： 时钟和复位电路： 总线控制电路：
2)片内存储器 单片机的存储器一般分为程序存储器和数据存储器，它们往往构成互不相同的两个存储空间，分别寻址，互不干扰。 单片机的内部结构通常使用哈佛体系结构，在这种体系中采用分开的指令和数据总线以及分开的指令和数据空间，分别采用专用的总线与CPU交换，可以实现对程序和数据的同时访问，提高了CPU的执行速度和数据的吞吐量。 3)程序存储器 程序存储器用于存放嵌入式系统的应用程序。 4)数据存储器 单片机在片内集成的数据存储器一般有两类：随机存储器RAM、电可擦除存储器EEPROM。 随机存储器RAM： 电可擦除存储器EEPROM 5)输入输出端口 并行总线I/O端口： 通用数字I/O端口：
片内功能单元的I/O端口： 串行I/O 通信口： 其他专用接口： 6)操作管理寄存器 管理、协调、控制、操作单片机芯片中各功能单元的使用和运行。 1.2.ATmega16单片机的组成 1.2.1.AVR单片机的内核结构 “快速访问”意味着在一个周期内执行一个完整的ALU操作。 AVR的算术逻辑单元ALU支持寄存器之间、立即数与寄存器之间的算术与逻辑运算功能，以及单一寄存器操作。每一次运算操作的结果将影响和改变状态寄存器（SREG）的值。 ALU操作 从寄存器组中读取两个操作数 操作数被执行将执行结果写回目的寄存器 1.2.2.ATmega16的外部引脚与封装
天津大学《嵌入式系统设计1》课程教学大纲 课程代码：2160238 课程名称：嵌入式系统设计1 学 时： 40 学 分： 2 学时分配： 授课：24 上机： 实验：16 实践： 实践（周）： 授课学院： 计算机科学与技术学院 适用专业： 计算机科学与技术 先修课程： 数字逻辑计算机组成原理汇编语言 一．课程的性质与目的 嵌入式计算机系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础，其软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的一种专用计算机系统。21世纪是嵌入式系统时代，由于其功能齐全、功耗低、可靠性高、适应面广等诸多特点，人们日常生活和工作中所接触的仪器与设备都离不开嵌入式计算机系统，围绕嵌入式系统展开研究。本课程旨在改变嵌入式技术教育滞后的局面，帮助学生全面掌握嵌入式系统的基本原理及设计开发方法。 二．教学基本要求 通过本课程的学习，首先使学生全面了解嵌入式系统的概念、组成及特点，硬件平台构建，嵌入式操作系统、网络技术的相关知识；掌握嵌入式计算机系统的设计原则及设计步骤；深入了解嵌入式系统各个组成部分具体的设计方法，包括：嵌入式处理器的选择原则，总线设计，内存储器的设计，各种常用外设接口的设计，系统的可靠性设计，系统的调试等。学生在完成本课程的学习后，能独立设计一个小型的嵌入式计算机系统。 三．教学内容 第一章 嵌入式系统设计概述 1. 嵌入式计算机系统 2. 嵌入式计算机系统的设计要求和设计步骤 第二章 嵌入式处理器
1. 嵌入式处理器简介 2. 选择嵌入式处理器 第三章 总线设计 1．总线概述 2．内总线与外总线 3．总线驱动与控制 第四章 存储系统设计 1．存储系统设计概述 2. 存储器地址译码方式及译码电路 3．RAM的连接 4．EPROM和EEPROM 第五章 嵌入式系统常用接口 1. 常用接口 2. 数/模（D/A）变换器接口 3．模/数（A/D）变换器接口 4. 步进电机与直流电机接口 5. 中断的应用 第六章 用户程序开发 1. 软件开发模式简述 2. 用户程序的基本要求及开发过程 3. 高级语言与汇编语言的接口 第七章 实时监控程序 1．概述 2．实时监控程序设计 第八章 嵌入式系统的可靠性设计 1．概述 2．故障检测技术 3．硬件及软件的可靠性设计 4．系统的抗干扰设计
嵌入式实验报告心得 篇一：嵌入式系统原理实验总结报告 嵌入式系统原理实验总结报告 车辆座椅控制系统实验 XX/5/23 嵌入式系统原理实验总结报告 一、技术性总结报告 （一）题目：车辆座椅控制系统实验（二）项目概述： 1.为了实现车辆座椅控制的自动化与智能化。 2.方便用户通过智能手机与车载传感器之间的联动。 3.使车辆作为当今物联网中重要的一个节点发挥作用。 4.通过车辆座椅控制系统实验实现对嵌入式系统原理课程的熟练掌握与对嵌入式系统原理知识的深化记忆。 5. 加强本组学生对嵌入式系统原理的更深层次的理解与运用。 （三）技术方案及原理 本次试验分为软件、硬件两个部分。 1.软件部分。 A.智能手机部分，包括通过智能手机对座椅的控制部分、手机所携带的身份信息部分。 本部分软件使用Java编写，其程序部分为：主程序：package ;
import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ;import ; import ; import ; public class MainActivity extends ActionBarActivity { private Button Up = null; private Button Left = null; private Button Dowm = null; private Button Right = null; private Socket socket = null; private static final String HOST = "";private static final int PORT = 10007; public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(; initControl();} private void initControl() {
嵌入式系统设计与应用第六章进程和操作系统（3）西安交通大学电信学院孙宏滨 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 我们该如何评估调度策略？● 能满足所有截止时限 ● CPU 利用率---CPU 执行有用工作所占的时间比例● 调度开销---做调度决策所需的时间 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 分配优先级主要有两种方法：● 静态优先级：在整个执行过程中优先级始终不变● 动态优先级：在执行过程中优先级发生变化 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 单调速率调度（Rate-Monotonic Scheduling, RMS ）：首先为实时操作系统开发的调度策略之一，直至现在仍然被广泛使用。● RMS 属于静态调度策略。事实证明，固定优 先级的做法在许多情况下都足以有效地调度进程。● RMS 的理论基础是单调速率分析（Rate Monotonic Analysis, RMA ）。i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
第一章嵌入式处理器 1嵌入式系统的概念组成： 定义：以应用为主，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，满足系统对功能、性能、可靠性、体积和功耗有严格要求的计算机系统。 组成：硬件：处理器、存储器、I / O设备、传感器 软件：①系统软件， ②应用软件。 2.嵌入式处理器分类特点： 分类：①MPU（Micro Processor Unit）微处理器。一块芯片，没有集成外设接口。部主要由运算器，控制器，寄存器组成。 ②MCU（Micro Controller Unit）微控制器（单片机）。一块芯片集成整个计算机系统。 ③EDSP（Embled Digital Signal Processor）数字信号处理器。运算速度快，擅长于大量重复数据处理 ④SOC（System On Chip）偏上系统。一块芯片，部集成了MPU和某一应用常用的功能模块 3.嵌入式处理器与通用计算机处理器的区别： ①嵌入式处理器种类繁多，功能多样 ②嵌入式处理器能力相对较弱，功耗低 ③嵌入式系统提供灵活的地址空间寻址能力 ④嵌入式系统集成了外设接口 4.①哈佛体系结构：指令和数据分开存储————————（嵌入式存储结构） 特征：在同一机器周期指令和数据同时传输 ②·诺依曼体系结构：指令和数据共用一个存储器——（通用式存数结构） 数据存储结构（多字节）： 大端方式：低地址存高位；小端方式：高地址存高位 6.ARM指令集命名：V1~V8 （ARMV表示的是指令集）
7.ARM核命名：. 命名规则：ARM｛x｝｛y｝｛z｝｛T｝｛D｝｛M｝｛I｝｛E｝｛J｝｛F｝｛S｝｛x｝——系列（版本） ｛y｝——当数值为“2”时，表示MMU（存管理单元） ｛z｝——当数值为“0”时，表示缓存Cache ｛T｝——支持16位Thumb指令集 ｛D｝——支持片上Debug（调试） ｛M｝——嵌硬件乘法器 ｛I｝——嵌ICE（在线仿真器）——支持片上断点及调试点 ｛E｝——支持DSP指令 ｛J｝——支持Jazzle技术 ｛F｝——支持硬件浮点 ｛S｝——可综合版本 8. JTAG调试接口的概念及作用： ①概念：（Joint Test Action Group）联合测试行动小组→检测PCB和IC芯片标准。（P CB→印刷电路板IC→集成芯片） ②作用（1）硬件基本功能测试读写 （2）软件下载：将运行代码下载到目标机RAM中 （3）软件调试：设置断点和调试点 （4）FLASH烧写：将运行最终代码烧写到FLASH存储器中。 9.GPIO概念：（General Purpose I/O Ports）通用输入/输出接口，即处理器引脚。 10.S3C2410/S3C2440 GPIO引脚 S3C2410共有117个引脚，可分成A——H共8个组，（GPA，GPB，…GPH组） S3C2440共有130个引脚，可分成A——J共9个组，（GPA，GPB，…，GPH，GPJ 组） 11.GPxCON寄存器,GPxDAT寄存器,GpxUP寄存器的功能，各位含义和用法 ①GPxCON寄存器（控制寄存器）——设置引脚功能 →GPACON（A组有23根引脚，一位对应一个引脚，共32位，拿出0~22位，其余没用） （若某一位是）0：（代表该位的引脚是一个）输出引脚 1：地址引脚 →GPBCON——GPH/JCON（用法一致，两位设置一个引脚） 00：输入引脚 01：输出引脚 10：特殊引脚 11：保留不用 GPBCON ②GPxDAT寄存器（数据寄存器）——设置引脚状态及读取引脚状态 若某一位对应的是输出引脚，写此寄存器相应位可令引脚输出高/低电平。 若某一位对应的是输入引脚，读取此寄存器可知相应引脚电平状态。GPBDAT
实验一开发环境的搭建与配置 【实验目的】 1)熟悉嵌入式Linux开发平台。 2)掌握嵌入式Linux开发平台的开发环境搭建与配置。 3)了解minicom配置串口通信参数的过程。 4)了解嵌入式Linux的启动过程。 5)掌握程序交叉编译运行及调试的一般方法。 【实验内容】 1)连接实验开发板与宿主机。 2)在虚拟机中的CentOS（宿主机）搭建开发环境。 3)在宿主机中配置minicom。 4)分析嵌入式Linux的启动过程。 5)在宿主机上编写简单的C语言程序并用交叉编译工具进行编译，然后传输到目标机上运行。 6)在宿主机上编写简单的C语言程序并用交叉编译工具进行编译，用gdbserver进行远程调试。 【实验步骤】 连接实验开发板，对虚拟机进行设置 1)首先把实验开发板打开，用网线和串口线连接宿主机，并连接电源（注意这时不要拨动实验 开发板的开关按钮）。 2)在桌面上点击打开vmware 软件，选择“编辑虚拟机设置”，如下图所示：
图1 3)进入虚拟机配置界面后把网络连接方式设置为“桥接方式”，如图2所示： 图2
4)添加串口，如下图所示： 图3 5)完成串口的添加后，选择“OK”,完成对虚拟机的设置。如下图所示：
图4 6)选择虚拟机的“Edit”、“Virtual Network Editor...”，如下图所示：
图5 7)进入虚拟机网络参数设置界面后对VMnet0进行设置（注意这里桥接的网卡应选择与实验开 发板相连接的那块儿网卡），然后点击“Apply”、“OK”如下图所示：
图6 8)上述设置完成后启动CentOS（CentOS的用户名为“root”，密码为“xidianembed”）。 工具链的配置 1)在CentOS的根目录下创建一个名为“EELiod”的目录，把实验中要用到的文件（主要是一 些rpm包）拷贝到该目录下。（可以用U盘、WinSCP等工具进行，此处不再做详细说明）。 2)交叉编译工具链位于/opt/buildroot-2011.02/output/host/usr目录下，进入工具链的bin目录下， 可以看到一些编译工具，这些工具将会在之后的交叉编译过程中使用到。