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第4章 LPC2000系列ARM硬件结构(5～9)

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嵌入式系统总结PPT课件

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LDR R1,[R2]
;将R2指向的存储单元的数据读出
;保存在R1中
SWP R1,R1,[R2] ;将寄存器R1的值和R2指定的存储
;单元的内容交换
3.1 ARM处理器寻址方式
• 寻址方式分类——基址寻址
基址寻址就是将基址寄存器的内容与指令中给 出的偏移量相加，形成操作数的有效地址。基址寻 址用于访问基址附近的存储单元，常用于查表、数 组操作、功能部件寄存器访问等。基址寻址指令举 例如下：
MOV R1,R2
;将R2的值存入R1
SUB R0,R1,R2 ;将R1的值减去R2的值，结果保存到R0
3.1 ARM处理器寻址方式
• 寻址方式分类——立即寻址
立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部 分即是操作数本身，也就是说，数据就包含在指令 当中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作数 (这样的数称为立即数)。立即寻址指令举例如下：
fOSC
1
晶体 振荡器
产生稳定的 时钟信号
FOSC
ON/OFF
3
PLL
外接晶体或 外接时钟源
2
唤醒
定时器
将Fosc提升到 合适的频率
FCCLK
CPU内核
4
VPB FPCLK 分频器
芯片外设
2.在复位或处理器从掉电模式被唤醒时，为输入的时钟信 号做计数延时，使芯片内部部件有时间进行初始化。
3.把Fosc信号提高到一个符合用户需要的频率(Fcclk) 其中 Fcclk用于CPU内核。
3.2 指令集介绍
• 算术逻辑运算指令
算术逻辑运算指令包括“加/减”以及“与/ 或/异或”等指令，它们的格式如下：
OpCode 结果寄存器，运算寄存器，第二操作数

第4章 LPC2000系列ARM硬件结构(14～18)(1)

第4章 LPC2000系列ARM硬件结构(14～18)(1)
UnRBR
• 中断源说明
CTI中断：当接收FIFO中的有效数据少于预定的触发点数量（至少有一个字 节）时，如果在一定时间内仍然没有接收到新的数据，那将触发该中断。这个 时间为：3.5～4.5个字节所需要的时间。注：对接收FIFO的任何操作都会清零 该中断标志。 RxDn
UnRSR 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
4.14 UART(0、1)
• 中断接口
UART0和UART1的中断接口包含中断使能寄存器 （UnIER）和中断标识寄存器（UnIIR）。
UART0中断源
UART0接收单元
UART1中断源
中断
UART1接收单元 UART1发送单元 Modem模块
中断使能寄存器 UnIER 中断标志寄存器 UnIIR
4.14 UART(0、1)
• 回写模式
在Modem回写模式下，发 送器输出的串行数据在内部连接 到接收器的串行输入端。输入脚 RxD1对回写模式无影响，输出脚 TxD1保持总为1的状态。4个 Modem输入（CTS, DSR, RI和 DCD）与外部断开。此时， U1MSR的高4位分别由U1MCR的 低4位驱动。
LPC2000系列ARM硬件结构
1.LPC2000系列简介 2.引脚描述 3.存储器寻址 4.系统控制模块 5.存储器加速模块 （MAM） 6.外部存储器控制器 （EMC） 7.引脚连接模块 8. GPIO 9. 向量中断控制器 10.外部中断输入 11.定时器0和定时器1 12. SPI接口 2 13. I C接口 14. UART(0、1) 15. A/D转换器 16. 看门狗 17. 脉宽调制器(PWM) 18. 实时时钟

嵌入式系统基础-复习提纲

嵌入式系统基础-复习提纲

嵌入式系统基础复习题第1章嵌入式系统概论1、什么是嵌入式系统？嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。

2、嵌入式系统的3个基本特点？嵌入性、专用性、计算机3、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？嵌入式处理器是为了完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统（SOC）。

4、什么是嵌入式操作系统和？有何特点？列出常见的几种嵌入式操作系统及特点。

5、试比较说明JA TG工具和ISP工具的异同点？6、从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。

第2章ARM7体系结构1、什么是RISC指令系统？什么是CISC指令系统？RISC是精简指令集计算机的缩写。

CISC是复杂指令集计算机的缩写。

2、ARM与ARM公司有什么区别？举出2个以上的ARM公司当前应用比较多的ARM处理器核？ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、intel的Xscale系列和MPCore系列。

3、ARM7TDMI中的T、D、S、I分别表示什么含义？T：支持高密度16位的Thumb指令集D：支持片上调试S：ARM7TDMI 的可综合（synthesizable）版本（软核）I：支持EmbededICE观察硬件M：支持64位乘法4、ARM7TDMI处理器采用什么样的体系结构，其可寻址地址空间多大？ARM处理器使用冯.诺依曼结构使用单个平面的232个8位字节地址空间。

地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。

5、ARM7TDMI与ARM9处理器采用几级流水线处理，使用何种存储器编址方式？ARM7TDMI处理器采用三级流水线。

ARM处理器将存储器看做是一个从0开始的线性递增的字节集合。

6、ARM处理器有几种模式和ARM处理器状态有什么区别？各种工作模式下分别有什么特点?R M处理器模式指用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。

周立功 LPC2000系列ARM微控制器应用开发教程说明书

周立功 LPC2000系列ARM微控制器应用开发教程说明书

个人电脑已经是64位了，您还在使用8位微控制器吗？尽管一般情况下嵌入式系统对CPU处理能力的要求比个人电脑（对CPU处理能力的要求）低，但随着人们生活的提高和技术的进步，嵌入式系统对CPU处理能力的要求也稳步的提高，大量高速的与MCS51体系结构兼容的微控制器的出现就证明了这一点。

但8位微控制器受限于体系结构，处理能力的提高始终有限。

而16位系统在性能上与8位机相比始终没有太大优势，成本上与32位系统相比也没有什么优势，未来一段时间嵌入式微控制器的发展方向必然是32位系统。

基于ARM体系结构的32位系统占领了32位嵌入式系统的大部分分额，但长期以来，基于ARM体系结构的32位系统仅在嵌入式式系统的高端（通讯领域、PDA）等场合使用，要么以专用芯片的面貌出现，要么以位处理器的庙貌出现，并没有出现性价比高的通用的微控制器。

PHILIPS发现了这个空当，推出了性价比很高LPC2000系列微控制器，让更多的嵌入式系统具有32位的处理能力。

这也预示着32位系统即将成为嵌入式系统的主流。

基于ARM体系结构的芯片在中国推广已经有好几年了，关于ARM的图书也出了不少。

关于ARM的图书主要有以下几类：1．关于ARM内核的图书，主要读者是芯片设计者，内容主要是介绍芯片设计的。

2．芯片应用类图书，主要是芯片的生产商或代理商编写，主要读者为应用工程师。

3．开发板类图书，主要介绍相应的ARM开发板，给应用者一些参考。

以上3类图书的侧重点都不是ARM应用开发教学，用于大学本科教学不太适合。

为了方便高等院校教学方便，笔者编写了这本教材。

不过，因为嵌入式系统牵涉的知识太广，一本教材无法深入论述。

为此，笔者还会推出多本被套图书以便学生知识扩展。

第1章嵌入式系统概述 (1)1.1嵌入式系统 (1)1.1.1 现实中的嵌入式系统 (1)1.1.2 嵌入式系统的概念 (2)1.1.3 嵌入式系统的未来 (2)1.2嵌入式处理器 (2)1.2.1 简介 (2)1.2.2 分类 (3)1.3嵌入式操作系统 (4)1.3.1 简介 (4)1.3.2 基本概念 (5)1.3.3 使用实时操作系统的必要性 (8)1.3.4 实时操作系统的优缺点 (8)1.3.5 常见的嵌入式操作系统 (8)第2章嵌入式系统工程设计 (14)2.1嵌入式系统项目开发生命周期 (14)2.1.1 概述 (14)2.1.2 识别需求 (15)2.1.3 提出方案 (17)2.1.4 执行项目 (19)2.1.5 结束项目 (21)2.2嵌入式系统工程设计方法简介 (22)2.2.1 由上而下与由下而上 (22)2.2.2 UML系统建模 (22)2.2.3 面向对象OO的思想 (23)第3章ARM7体系结构 (25)3.1简介 (25)3.1.1 ARM (25)3.1.2 ARM的体系结构 (25)3.1.3 ARM处理器核简介 (26)3.2ARM7TDMI (27)3.2.1 简介 (27)3.2.2 三级流水线 (28)3.2.4 存储器接口 (28)3.3ARM7TDMI的模块和内核框图 (29)3.4体系结构直接支持的数据类型 (31)3.5处理器状态 (32)3.6处理器模式 (32)3.7内部寄存器 (33)3.7.1 简介 (33)3.7.2 ARM状态寄存器集 (33)3.7.3 Thumb状态寄存器集 (35)3.8程序状态寄存器 (37)3.8.1 简介 (37)3.8.2 条件代码标志 (38)3.8.3 控制位 (38)3.8.4 保留位 (39)3.9异常 (39)3.9.1 简介 (39)3.9.2 异常入口/出口汇总 (39)3.9.3 进入异常 (40)3.9.4 退出异常 (41)3.9.5 快速中断请求 (41)3.9.6 中断请求 (41)3.9.7 中止 (41)3.9.8 软件中断指令 (42)3.9.9 未定义的指令 (42)3.9.10 异常向量 (42)3.9.11 异常优先级 (43)3.10中断延迟 (43)3.10.1 最大中断延迟 (43)3.10.2 最小中断延迟 (44)3.11复位 (44)3.12存储器及存储器映射I/O (44)3.12.1 简介 (44)3.12.2 地址空间 (44)3.12.3 存储器格式 (45)3.12.4 未对齐的存储器访问 (46)3.12.5 指令的预取和自修改代码 (47)3.13寻址方式简介 (51)3.14ARM7指令集简介 (52)3.14.1 简介 (52)3.14.2 ARM指令集 (52)3.14.3 Thumb指令集 (54)3.15协处理器接口 (56)3.15.1 简介 (56)3.15.2 可用的协处理器 (56)3.15.3 关于未定义的指令 (57)3.16调试接口简介 (57)3.16.1 典型调试系统 (57)3.16.2 调试接口 (58)3.16.3 EmbeddedICE-RT (58)3.16.4 扫描链和JTAG接口 (59)3.17ETM接口简介 (59)第4章ARM7TDMI(-S)指令系统 (61)4.1ARM处理器寻址方式 (61)4.2指令集介绍 (64)4.2.1 ARM指令集 (64)4.2.2 Thumb指令集 (90)第5章LPC2000系列ARM硬件结构 (112)5.1简介 (112)5.1.1 描述 (112)5.1.2 特性 (112)5.1.3 器件信息 (113)5.1.4 结构概述 (113)5.2引脚配置 (114)5.2.1 引脚排列及封装信息 (114)5.2.2 LPC2114/2124的引脚描述 (116)5.2.3 LPC2210/2212/2214的引脚描述 (120)5.2.4 引脚功能选择使用示例 (126)5.3存储器寻址 (126)5.3.1 片内存储器 (126)5.3.3 存储器映射 (127)5.3.4 预取指中止和数据中止异常 (131)5.3.5 存储器重映射及引导块 (132)5.3.6 启动代码相关部分 (134)5.4系统控制模块 (136)5.4.1 系统控制模块功能汇总 (136)5.4.2 引脚描述 (137)5.4.3 寄存器描述 (137)5.4.4 晶体振荡器 (138)5.4.5 复位 (139)5.4.6 外部中断输入 (142)5.4.7 外部中断应用示例 (145)5.4.8 存储器映射控制 (146)5.4.9 PLL（锁相环） (148)5.4.10 VPB分频器 (153)5.4.11 功率控制 (154)5.4.12 唤醒定时器 (156)5.4.13 启动代码相关部分 (156)5.5存储器加速模块（MAM） (158)5.5.1 描述 (158)5.5.2 MAM结构 (159)5.5.3 MAM的操作模式 (160)5.5.4 MAM配置 (161)5.5.5 寄存器描述 (161)5.5.6 MAM使用注意事项 (162)5.5.7 启动代码相关部分 (162)5.6外部存储器控制器（EMC） (163)5.6.1 特性 (163)5.6.2 概述 (163)5.6.3 引脚描述 (164)5.6.4 寄存器描述 (164)5.6.5 外部存储器接口 (166)5.6.6 典型总线时序 (168)5.6.7 外部存储器选择 (168)5.6.8 启动代码相关部分 (169)5.7引脚连接模块 (170)5.7.1 介绍 (170)5.7.2 寄存器描述 (170)5.7.3 引脚功能控制 (173)5.7.4 启动代码相关部分 (173)5.8.1 特性 (175)5.8.2 描述 (175)5.8.3 结构 (176)5.8.4 寄存器描述 (177)5.8.5 中断源 (181)5.8.6 VIC使用事项 (183)5.8.7 VIC应用示例 (184)5.8.8 启动代码相关部分 (185)5.9GPIO (186)5.9.1 特性 (186)5.9.2 应用 (186)5.9.3 引脚描述 (187)5.9.4 寄存器描述 (187)5.9.5 GPIO使用注意事项 (189)5.9.6 GPIO应用示例 (189)5.10UART 0 (189)5.10.1 特性 (189)5.10.2 引脚描述 (190)5.10.3 应用 (190)5.10.4 结构 (190)5.10.5 寄存器描述 (191)5.10.6 使用示例 (198)5.11UART1 (200)5.11.1 特性 (200)5.11.2 引脚描述 (200)5.11.3 应用 (201)5.11.4 结构 (202)5.11.5 寄存器描述 (203)5.12I2C接口 (211)5.12.1 特性 (211)5.12.2 应用 (211)5.12.3 引脚描述 (211)5.12.4 I2C接口描述 (211)5.12.5 I2C操作模式 (214)5.12.6 寄存器描述 (225)5.13SPI接口 (228)5.13.1 特性 (228)5.13.2 引脚描述 (228)5.13.3 描述 (229)5.13.5 寄存器描述 (235)5.14定时器0和定时器1 (237)5.14.1 描述 (237)5.14.2 特性 (237)5.14.3 应用 (238)5.14.4 管脚描述 (238)5.14.5 结构 (239)5.14.6 寄存器描述 (239)5.14.7 定时器举例操作 (244)5.14.8 使用示例 (245)5.15脉宽调制器（PWM） (247)5.15.1 特性 (247)5.15.2 引脚描述 (248)5.15.3 描述 (248)5.15.4 结构 (249)5.15.5 寄存器描述 (251)5.15.6 使用示例 (256)5.16A/D转换器 (258)5.16.1 特性 (258)5.16.2 描述 (258)5.16.3 引脚描述 (258)5.16.4 寄存器描述 (259)5.16.5 操作 (261)5.16.6 使用示例 (261)5.17实时时钟 (262)5.17.1 特性 (262)5.17.2 描述 (262)5.17.3 结构 (262)5.17.4 RTC中断 (263)5.17.5 闰年计算 (264)5.17.6 寄存器描述 (264)5.17.7 混合寄存器组 (265)5.17.8 完整时间寄存器 (267)5.17.9 时间计数器组 (268)5.17.10 报警寄存器组 (269)5.17.11 基准时钟分频器（预分频器） (269)5.17.12 RTC使用注意事项 (271)5.17.13 使用示例 (271)5.18看门狗 (274)5.18.2 应用 (274)5.18.3 描述 (274)5.18.4 结构 (275)5.18.5 寄存器描述 (275)5.18.6 使用示例 (277)5.19本章小结 (278)第6章接口技术与硬件设计 (280)6.1最小系统 (280)6.1.1 框图 (280)6.1.2 电源 (280)6.1.3 时钟 (284)6.1.4 复位及复位芯片配置 (284)6.1.5 存储器系统 (287)6.1.6 调试与测试接口 (288)6.1.7 完整的最小系统 (289)6.2片内外设 (291)6.2.1 GPIO（通用I/O） (291)6.2.2 UART、MODEM (295)6.2.3 I2C (298)6.2.4 SPI (304)6.3总线接口 (308)6.3.1 并行SRAM (308)6.3.2 并行FALSH (314)6.3.3 USB（D12）接口 (328)6.3.4 液晶接口 (332)6.3.5 网络接口 (341)6.4其它外设 (350)6.4.1 并行打印机接口 (350)6.4.2 CF卡及IDE硬盘接口 (356)第7章移植µC/OS-II到ARM7 (362)7.1µC/OS-II简介 (362)7.1.1 概述 (362)7.1.2 µC/OS-II的特点 (362)7.2移植规划 (363)7.2.1 编译器的选择 (363)7.2.2 任务模式的取舍 (363)7.3移植µC/OS-II (363)7.3.1 概述 (363)7.3.2 关于头文件includes.h和config.h (364)7.3.3 编写OS_CPU.H (365)7.3.4 编写Os_cpu_c.c文件 (366)7.3.5 编写Os_cpu_a.s (371)7.3.6 关于中断及时钟节拍 (374)7.4移植代码应用到LPC2000 (376)7.4.1 编写或获取启动代码 (376)7.4.2 挂接SWI软件中断 (376)7.4.3 中断及时钟节拍中断 (377)7.4.4 编写应用程序 (377)7.5本章小结 (379)第8章嵌入式系统开发平台 (380)8.1如何建立嵌入式系统开发平台 (380)8.1.1 使用平台开发是大势所趋 (380)8.1.2 建立开发平台的方法 (383)8.1.3 编写自己的软件模块 (384)8.2数据队列 (384)8.2.1 简介 (384)8.2.2 API函数集 (384)8.3串口驱动 (387)8.3.1 简介 (387)8.3.2 API函数集 (387)8.4MODEM接口模块 (389)8.4.1 简介 (389)8.4.2 MODEM的状态 (389)8.4.3 API函数集 (389)8.5I2C总线模块 (390)8.5.1 简介 (390)8.5.2 API函数集 (391)8.6SPI总线模块 (392)8.6.1 简介 (392)8.6.2 API函数集 (392)第1章嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。

第4章-UART

第4章-UART

‘A’(0x41)或‘a’(0x61)
UART RxD UART RxD
1 start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1
检测到起始位的下降沿，
速率测量计数器对PCLK 进行计数。
1
start bit
1(LSB of ‘A’
or ’a’) 检测到起始位的上升沿，
速率测量计数器停止。
UART状态信息
引脚设置 波特率设置 通信模式设置 工作模式设置 发送单元
接收单元 中断状态
线状态
UART接口 | LPC2300系列ARM 波特率设置
UART初始化
发送/接收数据的时候需要时钟，这个时钟是怎么产生的？
UART接口 | LPC2300系列ARM
UART初始化
波特率设置
receiver
UART接口 | LPC2300系列ARM
UART初始化
● 模式0：测量起始位下降沿和最低有效数据位的下降沿的时间间
隔来得出波特率。
‘A’(0x41)或‘a’(0x61)
UART RxD UART RxD 速率测量计数器
1 start D检0 测到D起1 始D位2 的D下3降D沿4， D5 D6 D7 P 1
UART接口 | LPC2300系列ARM 1 初始化
2 收发数据 3 状态信息
UART状态信息
引脚设置 波特率设置 通信模式设置 工作模式设置 发送单元
接收单元 中断状态
线状态
UART接口 | LPC2300系列ARM 通信模式设置
UART初始化
同一通信系统中收发双方的帧格式必须一致，否则将会造成通信出 错。下面介绍异步串行通信协议及帧格式的设置。

lpc2000系列做课程设计

lpc2000系列做课程设计

lpc2000系列做课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解LPC2000系列微控制器的硬件结构和原理；2. 学生能掌握LPC2000系列微控制器的编程方法和接口技术；3. 学生能了解LPC2000系列微控制器在嵌入式系统中的应用。

技能目标：1. 学生具备使用LPC2000系列微控制器进行硬件设计和编程的能力；2. 学生能够运用所学知识解决实际问题，完成简单的嵌入式系统设计；3. 学生能够通过查阅资料、开展小组合作，提高自主学习能力和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对嵌入式系统产生兴趣，激发学习热情；2. 学生养成严谨的科学态度，注重实践操作和问题解决；3. 学生树立正确的价值观，认识到科技对社会发展的作用。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对嵌入式系统有一定了解。

教学要求：注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的动手能力和创新能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果，为后续深入学习嵌入式系统打下坚实基础。

二、教学内容1. 硬件结构原理：介绍LPC2000系列微控制器的内部结构、工作原理以及主要性能参数，对应教材第3章。

- 微控制器核心架构- 存储器组织- 外设接口2. 编程方法和接口技术：讲解LPC2000系列微控制器的编程语言和开发工具，以及常用接口技术的应用，对应教材第4章和第5章。

- C语言编程基础- Keil集成开发环境- GPIO、UART、I2C、SPI等接口3. 嵌入式系统设计：结合实际案例，教授LPC2000系列微控制器在嵌入式系统中的应用，对应教材第6章和第7章。

- 系统设计流程和方法- 硬件电路设计- 软件编程与调试4. 实践项目：设计具有实际应用价值的嵌入式系统项目，让学生动手实践，巩固所学知识，对应教材第8章。

- 项目要求与功能划分- 硬件搭建与软件编程- 系统测试与优化教学内容安排和进度：本课程共计16课时，其中理论教学8课时，实践教学8课时。

第5章.LPC2000系列ARM(1)

1. 通过内臵JTAG接口； 2. 通过在系统编程（ISP），使用UART0通信； 3. 通过在应用编程（IAP）；
串口 JTAG
周立功单片机
5.3 存储器寻址
• 片外Flash编程方法(LPC2200)：
在CPU上运行一个装载程序（Loader，一般由用 户编写），该程序通过串口接收要烧写的数据，然 后擦除编程Flash。
ARM7 局部总线 SRAM Flash AHB To VPB 桥 ARM7TDMI-S CPU 系统功能
AHB总线
VIC EMC
外部中断
TIMER0/1 ADC
I2C串行接口
SPI串行接口 UART0 & 1 CAN 看门狗定时器
看门狗定时器带有内部分频器， 可以方便设臵溢出时间，在软 件使能看门狗后只有复位可以 禁止（具有调试模式）；
LPC2294
LPC2131 LPC2132 LPC2134
144
64 64 64
16KB
8KB 16KB 16KB
256KB
32KB 64KB 128KB
8
8 8 双8路
4
－ － －
LPC2136
LPC2138
64
64
16KB
32KB
256KB
512KB
双8路
双8路
－
－
带1路 DAC
周立功单片机
• 芯片内部框图
周立功单片机
5.2 引脚配置
• LPC2000系列芯片外形
LPC2114/2124
LPC2210/2212/2214
周立功单片机
5.2 引脚配置
• 引脚功能选择使用示例
LPC2000系列微控制器的引脚一般是多个功 能复用，但是同一引脚在同一 引脚在同一时刻只 能使用其中一个功能，这可以通过设臵PINSELx寄 存器来选择，详细介绍见“引脚连接模块”小节。

嵌入式系统(第二版)第一至第五章课后答案

第一章思考与练习1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。

答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒2、什么叫嵌入式系统嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip)4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。

其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。

再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力。

第二章1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。

识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。

提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。

执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。

结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。

2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。

需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。

uart硬件结构

注意：只有UART1才有Modem中断。
VIC 中断控制器
ARM7TDMI 内核
4.14 UART(0、1)
• UART中断优先级
RLS中断
UnIER bit3 bit2 bit1 bit0
优先级 最高
RDA中断 第二
CTI中断 第二 THRE中断 第三
VIC 中断控制器
Modem中断 第四 注意：只有UART1才有Modem中断。

6.外部存储器控制器 （EMC） 7.引脚连接模块

15. A/D转换器 16. 看门狗 17. 脉宽调制器(PWM)
8. GPIO
18. 实时时钟
4.14 UART(0、1)
• 特性
LPC2000系列微控制器具有两个功能强大的 UART，其特性如下：
16字节接收FIFO和16字节发送FIFO； 寄存器位置符合16C550工业标准； 接收FIFO触发点可设置为1、4、8或14字节； 内置波特率发生器； UART1含有标准调制解调器接口信号 。
UnRBR
• 中断源说明
CTI中断：当接收FIFO中的有效数据少于预定的触发点数量（至少有一个字
节）时，如果在一定时间内仍然没有接收到新的数据，那将触发该中断。这个
时间为：3.5～4.5个字节所需要的时间。注：对接收FIFO的任何操作都会清零
该中断标志。
UnRSR
RxDn
UnIIR[0] 10 UnIIR[3:1] x11x0x
TxDn
4.14 UART(0、1)
• UART设置
使用UART前需要设置的寄存器
MODEM Modem控制寄存器
U1MCR
中断 中断使能寄存器

LPC2000系列练习解析


第五章：时间控制
5、定时1分钟完成led灯和lcd1602屏切换，灯灭对应显示 LED down ，灯灭对应显示LED up 。
第六章：串行通信
1、控制led灯每400ms变反一次，灯的状态显示到串口。
第六章：串行通信
2、使用串口UART0查询发送字符串HELLO WORLD! MY UART0，外接虚拟终端显示出来（波特率57600b/s）。
第四章 向量中断控制器
1、外部中断唤醒掉电设计。
以下代码是初始化外部中断0，用它来唤醒掉电的LPC2114，请 填空。
PINSEL0 = 0x00000000; PINSEL1 = __________; //设置I/O口连接，P0.16设置为EINT0 EXTMODE = __________; //设置EINT0为电平触发模式 EXTPOLAR = __________; //设置EINT0为低电平触发 EXTWAKE = __________; //允许外部中断0唤醒掉电的CPU EXTINT = ______; //清除外部中断标志
第二章 引脚连接模块、GPIO
6、 查询两个按键，上面的按键控制D1亮,D2灭，下边的按 键让D1灭,D2亮。
第三章 GPIO应用
1、 完成GPIO计数器练习，点击KEY1，数码管显示数字 递增1，点击KEY2，数码管数字递减1。
第三章 GPIO应用
2、 指示灯标识二进制数字，数码管对应显示，如0110，数 码管显示6，数字由0~9递增，蜂鸣器依次报警。
2、设置引脚功能，实现应用UART0发送接收数据（注意：不 影响别的管脚连接设置）。
3、GPIO设置有那些寄存器？分别是什么功能？
第二章 引脚连接模块、GPIO
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4 3 2 1
Flash组1 CPU 执行指令 Flash组2
取指阶段 1 提供指令 取指阶段 3 提供指令 取指阶段 ...
等待 指令 1 等待 2 等待 3 等待 4 取指阶段 4 提供指令 ... 2 提供指令 取指阶段
• 开启MAM指令执行情况
只要指令存在两个组的指令缓存区中，CPU的 两组指令缓存区中不存在指令，启动Flash存储器 CPU执行Flash组2指令缓存区中的指令，同时从 CPU执行Flash组1指令缓存区中的指令。 指令执行是连续的，由此大大提高了指令执行效率。 指令读取周期，CPU停止，等待若干周期。 Flash组1中读取指令。
总线 CS0/1/2/3
存储器或 外部I/O口器件 存储器或 外部I/O口器件 存储器或 外部I/O口器件 存储器或 外部I/O口器件
ARM7TDMI -S内核
AMBA AHB
EMC 模块
Bank0 Bank1 Bank2 Bank3
4.6 外部存储器控制器（EMC）
• 特性
•支持静态存储器映射器件； •4个存储器组(Bank0 ～ Bank3)可单独配置，每个 存储器组可访问16M字节空间； •总线空闲周期可编程； •可对静态RAM器件的读写等待时间进行编程； •可编程外部数据总线宽度——8位、16位和32位。
Hale Waihona Puke 关闭MAM部件；根据系统时钟配置取 指周期；
3
启动MAM部件。
LPC2000系列ARM硬件结构
1.LPC2000系列简介 2.引脚描述 3.存储器寻址 4.系统控制模块 5.存储器加速模块 （MAM） 6.外部存储器控制器 （EMC） 7.引脚连接模块 8. GPIO 9. 向量中断控制器 10.外部中断输入 11.定时器0和定时器1 12. SPI接口 2 13. I C接口 14. UART(0、1) 15. A/D转换器 16. 看门狗 17. 脉宽调制器(PWM) 18. 实时时钟
配置寄存器 BCFG0 ARM7TDMI -S内核
AMBA AHB
EMC 模块
Bank0 Bank1 Bank2 Bank3
BCFG1 BCFG2 BCFG3
4.6 外部存储器控制器（EMC）
• 寄存器描述
存储器组配置寄存器0～3(BCFG0～3)：
配置寄存器 BCFG0~3 31 : 30 29 : 28 27 AT MW 26 25 24 23 :16 15 : 11 － 10 9:5 4 3:0 BM WP WPERR BUSERR WST2 RBLE WST1 － IDCY
4.6 外部存储器控制器（EMC）
• 概述
注：每个存储器组的总线宽度为8、16或32位， 该模块可同时支持多达4个单独配置的存储器组， 外部存储器控制器是AMBA AHB总线上的一个 但是同一个存储器组不要使用两个不同宽度的器件。 每个存储器组都支持SRAM、ROM、Flash EPROM、 从模块，它为AMBA AHB系统总线和外部（片外） Burst ROM存储器或一些外部I/O器件。 存储器器件提供了一个接口。
4.5 存储器加速模块（MAM）
• 概述
LPC2000微控制器扩展了器件内部Flash总线宽 度为128位，用于提高处理器的指令执行速度。这个 接口通过存储器加速模块(MAM)来控制。
• MAM内部结构
LPC2200系列芯片把Flash存储器分成两组，它 们轮番工作，及时的为CPU提供需要的指令和数据， 以防止CPU取指暂停。每组Flash存储器都有自己的 预取指缓冲区、分支跟踪缓冲区和数据缓冲区。
4.5 存储器加速模块（MAM）
• 程序顺序执行
每个128位值包括了4个32位ARM指令或8个16 位Thumb指令。 在连续执行代码时，通常一个Flash组包含当前 正在取指的指令和包含该指令的整个Flash行，而另 一个Flash组则包含或正在预取指下一个连续的代码 行。
4.5 存储器加速模块（MAM）
MAMTIM[2:0] 000 001 010 011 MAMCR[1:0] 描述 00 保留 MAMTIM[2:0] 描述 描述 100 禁止MAM功能 取指周期为4个CCLK
01 101 取指周期为1个CCLK 部分使能MAM功能 取指周期为5个CCLK 10 110 取指周期为2个CCLK 完全使能MAM功能 取指周期为6个CCLK 11 取指周期为3个CCLK 111 保留 取指周期为7个CCLK
3 2 1
Flash组1 CPU 执行指令 等待 指令 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ... 5 Flash组2
取指阶段 1 2 3 4 提供指令 取指阶段 9 10 11 12 提供指令 取指阶段 ...
取指阶段
6
7
8
5
6 7 8 提供指令 取指阶段
13 14 15 16 提供指令 ...
< 20MHz 20MHz ～ 40MHz 40MHz ～ 60MHz 1 2 3
4.5 存储器加速模块（MAM）
• MAM应用示例
MAM部件Flash访问时 钟的配置：
1 2
void MAMSet(uint32 Fcclk) { MAMCR = 0; If(Fcclk < 200000000) { MAMTIM = 1; } else if(Fcclk < 40000000) { MAMTIM = 2; } else { MAMTIM = 3; } MAMCR = 2; }
4.5 存储器加速模块（MAM）
• 程序获取数据
当CPU在从Flash中获取数据时，如果这些数据 没有出现在MAM的数据缓冲区中，那么MAM会执 行一次Flash读操作，并把一个128位的数据行存入 数据缓冲区，这样就加快了按顺序访问数据的速度。 数据访问使用一个单行的缓冲区，和访问代码时提 供两个缓冲区不同，因为数据访问不需要预取指功 能。
• 程序出现分支
在预取指缓存区中保存着将要执行的指令，在 分支跟踪缓存区中保存着程序跳转后可执行到的指 令。 CPU取跳转
之后的指令 向后 指令在分 支 跟踪缓存 区 是 读取指令 否 从Flash读取指令 将指令行放入 分支跟踪缓存区 和预取指缓存区 跳转方 向 否 向前 指令在预 取指缓存 区 是 读取指令
字节定位选择信号，低有效 P3.28～P3.31
注：每个这些引脚是与P1、P2和P3口GPIO功能 复用，所以在使用外部总线前首先要正确配置 PINSEL2寄存器 。
4.6 外部存储器控制器（EMC）
• 寄存器描述
外部存储器控制器包含4个配置寄存器。每个配置 寄存器控制一个外部存储器接口的总线空闲时间、读 访问长度、写访问长度、存储器组是否写保护、存储 器组的总线宽度的设置等。
Data
变化数据 变化数据 有效数据 有效数据
外部存储器读访问波形(WST1=0)： 外部存储器读访问波形(WST1=1)：
读操作，共需共需3个周期 读操作，共需 个周期 读操作，共需4个周期 读操作， 个周期
4.6 外部存储器控制器（EMC）
• 寄存器描述
存储器组配置寄存器0～3(BCFG0～3)：
WST1：读写访问长度控制位。该位控制读访问的长度(对 IDCY：总线空闲时间控制位。该位控制着一个存储器内部 Burst ROM的连续读访问除外)，以调节对外部存储器的读访问 XCLK 的读写访问之间，以及访问一个存储器组和访问另一个存储器 WST1=1，2个等待周期 增加1个 ， 个等待周期 WST1=0 时间。读访问的长度以CCLK周期来计量。 CS 组之间EMC需要给定的“空闲”CCLK周期最小数目，以避免器 等待周期 OE 件间的总线竞争。 1个等待周期 个等待周期 计算公式为：读操作周期长度 ＝ WST1 + 3； WE/BLS 计算公式为：空闲CCLK周期数 ＝ IDCY +1； 有效地址 有效地址 Addr
4.5 存储器加速模块（MAM）
• 寄存器描述
MAM控制寄存器(MAMCR)： MAM定时寄存器(MAMTIM)：
MAMTIM[2:0]：决定使用多少个CCLK周期访问Flash存储器，这 MAMCR[1:0]：用于MAM的模式控制，具体关系如下表。 样可以调整MAM时序使其匹配处理器操作频率，具体关系如下表。
4.5 存储器加速模块（MAM）
• MAM与Flash编程
Flash编程功能不受存储器加速器模块的控制， 而是作为一个独立的功能进行处理。Flash存储器的 布线使其每个扇区同时存在于两个组当中，这样扇 区擦除操作可同时对两个组执行。
4.5 存储器加速模块（MAM）
• MAM的操作模式
LPC2000系列芯片允许用户设置MAM的加速级 别，使芯片适用于某些对功耗和可预测性有要求的 场合。MAM定义了三种操作模式：
配置寄存器 BCFG0~3 31 : 30 29 : 28 27 AT MW 26 25 24 23 :16 15 : 11 － 10 9:5 4 3:0 BM WP WPERR BUSERR WST2 RBLE WST1 － IDCY
RBLE：字节定位使能位。在LPC2200微处理器中，EMC提 RBLE位对总线信号的影响： 供了一组字节定位选择信号(BLS0~BLS3)实现对16位或32位外部 操作方式 RBLE BLS OE WE 存储器组的字节操作。 设定RBLE可实现： 0 读操作
存储器地址
ARM7局部总线
总 线 接 口
Flash 存储器组0
预取指缓存 分支跟踪缓存
2×128位
Flash 存储器组1
预取指缓存 分支跟踪缓存
2×128位
数据缓存区 选择
存储器数据/指令
• 关闭MAM指令执行情况
所有存储器操作请求都会直接对Flash操作，由 CPU从2组指令缓存区中获取指令并执行。 从Flash组2中读取指令，CPU处于等待状态。 CPU从1组指令缓存区中获取指令并执行。 从Flash组1中读取指令，CPU处于等待状态。 此产生了CPU停止，等待若干周期的情况。