《微处理器与嵌入式系统设计》期末复习题及答案
第一章嵌入式系统概述
嵌入式系统的共性：
特定的使用场合或工作环境，是某个大型系统的一部分，完成一个具体的功能，专用性强，应用于特定的平台；
功耗低，且一般要求高实时性和高可靠性，系统程序一般都是固化在内存中，以提高运行速度和可靠性；
功能单一，模块的设计和实现较为简单；
人机交互界面简单；
开发时往往有上位机和下位机或主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。
MCU：Micro Control Unit，嵌入式微控制器（俗称单片机），把CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O、中断系统、定时器/计时器、各种功能外设等资源集成到一个芯片上的微型计算机系统。
MPU：Micro Processor Unit，嵌入式微处理器。MPU是由通用计算机中的CPU（微处理器）演变而来，可以理解为增强版的CPU，即不带外围功能器件。
ARM：是一家公司，也是一类技术和产品的统称。ARM公司设计的芯片主要涉及嵌入式移动设备领域，指令集更加紧凑简单，功耗和成本更低，在移动消费电子领域占据着很大的市场份额。
嵌入式系统开发流程：
需求分析、系统总体设计、系统软硬件设计、系统测试
第二章ARM Cortex-M3内核与STM32微控制器
ARM存储模式（2种）
小端模式：
数据的低字节存放在内存低地址处，数据的高字节存放在内存高地址处。
大端模式：
数据的高字节存放在内存低地址处，数据的低字节存放在内存高地址处。
注意书上的相关例子！
ARM指令集架构系统设计有两种方式：
RISC（Reduced Instruction Set Computer）精简指令集计算机
CISC（Complex Instruction Set Computer）复杂指令集计算机
流水线技术：每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术，称为流水线技术。
２００７年第２期 青岛远洋船员学院学报 ＶＯＬ．２８ ＮＯ．２
文章编号：１６７１—７９９６（２００７）ｏ２—００３１一ｏ３
基于￥３ Ｃ４５ １ ０ Ｂ ＡＲＭ处理器
串行通信的研究与设计
冯文仙 杨 华
（青岛远洋船员学院信息工程系，山东青岛２６６０７１）
提要：近几年，嵌入式系统的开发与应用在工业控制、无线通讯、消费类电子产品等各个
领域得到了广泛的发展。本文以拥有超过７０％市场占有率的ＡＲＭ架构处理器为例介绍嵌入 式系统的研究与开发的主要过程，涉及了硬件的搭建，集成开发环境、调试软件的应用和串行通
信软件开发。 关键词：嵌入式系统 串行通信ＡＲＭ
中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ
１ 引言 目前ＡＲＭ微处理器及技术的应用已经深人到
工业控制、无线通讯、消费类电子产品等各个领域。
其低功耗、高性价比，向传统的８位／１６位微控制器 提出了挑战，并会在将来取得更加广泛的应用。基
于￥３Ｃ４５１０Ｂ微控制器的开发板，采用精简指令集
的解决方案，具有低成本和高性能的特点，最适合 高校研发和个人实验。本文将在￥３Ｃ４５１０Ｂ ＡＲＭ
处理器串行通信方面进行研究与设计。 ２开发环境的搭建
２．１基于￥３Ｃ４５１０Ｂ微控制器的开发板
￥３Ｃ４５１０Ｂ是Ｓａｍｓｕｎｇ公司设计的一个内含 ＡＲＭ公司１６／３２位ＡＲＭ７ＴＤＭＩ ＲＩＳＣ处理器核芯
片。基于￥３Ｃ４５１０Ｂ微控制器的开发板结构如图１ 所示。其包含８ＭＢ Ｆｌａｓｈ存储器，可存放已调试好 的用户应用程序、嵌人式操作系统或其他在系统掉 电后需要保存的用户数据等；包括了１６ＭＢ ＳＤＲＡＭ，作为系统运行时的主要区域，系统及用户 数据、堆栈均位于ＳＤＲＡＭ存储器中。串行接口电
路用于￥３Ｃ４５１０Ｂ系统与其他应用系统的短距离双 向串行通讯；两个ＵＡＲＴ接口可完成近距离通信。 为方便调试，特设计了２Ｏ针标准ＪＴＡＧ仿真
器接口。通过ＪＴＡＧ接口和Ｆｌａｓｈ烧写程序就可以
1 绪论
我所做的单片机串行通信发射机主要在实验室完成,参考有关的书籍和资料，个人完成电路的设计、焊接、检查、调试，再根据自己的硬件和通信协议用汇编语言编写发射和显示程序，然后加电调试，最终达到准确无误的发射和显示。在这过程中需要选择适当的元件，合理的电路图扎实的焊接技术，基本的故障排除和纠正能力，会使用基本的仪器对硬件进行调试，会熟练的运用汇编语言编写程序，会用相关的软件对自己的程序进行翻译，并烧进芯片中，要与对方接收机统一通信协议，要耐心的反复检查、修改和调试，直到达到预期目的。
单片机串行通信发射机采用串行工作方式，发射并显示两位数字信息，既显示00-99，使数据能够在不同地方传递。硬件部分主要分两大块，由AT89C51和多个按键组成的控制模块，包括时钟电路、控制信号电路，时钟采用6MHZ晶振和30pF的电容来组成内部时钟方式，控制信号用手动开关来控制，P1口来控制，P2、P3口产生信号并通过共阳极数码管来显示，软件采用汇编语言来编写，发射程序在通信协议一致的情况下完成数据的发射，同时显示程序对发射的数据加以显示。
毕业设计的目的是了解基本电路设计的流程，丰富自己的知识和理论，巩固所学的知识，提高自己的动手能力和实验能力，从而具备一定的设计能力。
我做得的毕业设计注重于对单片机串行发射的理论的理解，明白发射机的工作原理，以便以后单片机领域的开发和研制打下基础，提高自己的设计能力，培养创新能力，丰富自己的知识理论，做到理论和实际结合。本课题的重要意义还在于能在进一步层次了解单片机的工作原理，内部结构和工作状态。理解单片机的接口技术，中断技术，存储方式，时钟方式和控制方式，这样才能更好的利用单片机来做有效的设计。
我的毕业设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。硬件部分介绍：单片机串行通信发射机电路的设计，单片机AT89C51的功能和其在电路的作用。介绍了AT89C51的管脚结构和每个管脚的作用及各自的连接方法。AT89C51与MCS-51兼容，4K字节可编程闪烁存储器，寿命：1000次可擦，数据保存10年，全静态工作：0HZ-24HZ，三级程序存储器锁定，128*8位内部RAM，32跟可编程I/O线，两个16位定时/计数器，5个中断源，5个可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内震荡和时钟电路，P0和 P1 可作为串行输入口，P3口因为其管脚有特殊功能，可连接其他电路。例如P3.0RXD作为串行输出口，其中时钟电路采用内时钟工作方式，控制信号采用手动控制。数据的传输方式分为单工、半双工、全双工和多工工作方式；串行通信有两种形式，异步和同步通信。介绍了串行串行口控制寄存器，电源管理寄存器PCON，中断允许寄存器IE，还介绍了数码显示管的工作方式、组成，共阳极和共阴极数码显示管的电路组成，有动态和静态显示两种方式，说明了不同显示方法与单片机的连接。再后来还介绍了硬件的焊接过程，及在焊接时遇到的问题和应该注意的方面。硬件焊接好后的检查电路、不装芯片上电检查及上电装芯片检查。软件部分：在了解电路设计原理后，根据原理和目的画出电路流程图，列出数码显示的断码表，计算波特率，设置串行口，在与接受机设置相同的通信协议的基础上编写显示和发射程序。编写完程序还要进行编译，这就必须会使用编译软件。介绍了编译软件的使用和使用过程中遇到的问题，及在编译后烧入芯片使用的软件PLDA，后来的加电调试，及遇到的问题，在没问题后与接受机连接，发射数据，直到对方准确接收到。在软件调试过程中将详细介绍调试遇到的问题，例如：通信协议是否相同，数码管是否与芯片连接对应，计数器是否开始计数等。
1.单片机串行通信的概述
在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。
串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。 使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0。
在串行通信中，把通信接口只能发送或接收的单向传送办法叫单工传送；而把数据在甲乙两机之间的双向传递，称之为双工传送。在双工传送方式中又分为半双工传送和全双工传送。半双工传送是两机之间不能同时进行发送和接收，任一时该，只能发或者只能收信息。
51系列单片机有一个可编程的全双工串行通信接口，它可作异步接收发送器用，也可做同步移位寄存器用，其帧格式可有8位、10位或11位，并能设置各种波特率，给使用带来很大的灵活性。
51系列单片机有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们只占用同一地址99H，可同时发送、接送数据。发送缓冲器只能 写入，不能读出，接收缓冲器只能读出、不能写入。
串行发送接收的速率与波特率发生器产生的移位脉冲同频。51系列单片机用定时器T1或直接用CPU时钟作为通信波特率发生器的输入，在串行接口的不同工作方式中，波特率发生器从两个输入信号中选择一个分频，产生移位脉冲来同步串口的接收和发送，移位脉冲的速率即是波特率。
接收器是双缓冲结构，在前一个字节被从接收缓冲器SBUF读出之前，第二字节即开始被接收 。但是，若在第二个字节接收完毕后，前一个字节还未被CPU读取的话 ，第二个字就会覆盖第一个字节，造成第一个字节的丢失。接收器是双缓冲结构，串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的名义进行读或写的。
