嵌入式基础教程

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1、嵌入式系统的概念(两种定义)嵌入式系统是以应用为中心,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、体积及功耗严格要求的专用计算机系统;嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。2、常见的嵌入式系统应用实例手机 MP3 PDA ADSL DV DVD3、摩尔定律:处理器的处理能力按摩尔定律的速度在增加,即集成电路和晶体管个数每18个月翻一番4、嵌入式系

第1章

1、嵌入式系统的概念（两种定义）

嵌入式系统是以应用为中心，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、体积及功耗严格要求的专用计算机系统；

嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。

2、常见的嵌入式系统应用实例手机 MP3 PDA ADSL DV DVD 3、摩尔定律:处理器的处理能力按摩尔定律的速度在增加，即集成电路和晶体管个数每18个月翻一番 4、嵌入式系统的分类英文及缩写

嵌入式微处理器 Embedded MicroProcessor Unit EMPU 嵌入式控制器 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 SoC

5、发展到现在，广泛使用的操作系统有三种多道批处理操作系统分时操作系统以及实时操作系统

6、嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高的实时控制系统，而且应用程序的开发是通过交叉开发来完成的。 7、实时操作系统M

实时操作系统（RTOS）是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行与（RTOS）之上的各个任务，RTOS

根据各个任务的要求，进行资源（包括存储器、外设等）管理、消息管理、任务调度以及异常处理等工作。

8、常见的嵌入式操作系统：嵌入式Linux Windows CE VxWorks Uc/OS_II 第2章

1、嵌入式系统项目开发周期一般分为：识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段

2、识别需求包括风险分析和制定系统规范，风险分析包括：需求风险、时间风险、资金风险、项目管理风险；

制定系统规范包括：系统功能、系统限制、系统开发资源 3、嵌入式系统测试一般有以下种类：功能测试、集成测试、系统测试、环境测试、出货测试。第3章

1、ARM是Advanced RISC Machines的缩写，是处理器行业的一家知名企业，该企业设计了大量廉价、高性能、低功耗的RISC处理器、相关技术和软件。

2、ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到都是一套独一无二的ARM相关技术及服务，ARM很快成为全球性RISC标准的缔造者。

3、ARM公司开发了很多系列的ARM处理器内核，目前应用多的是：ARN7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10系列以及XScal

系列。

4、ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么 T：高密度Thumb指令 D:支持片上调试（DEBUG） M:64位乘法指令

I:Embedded ICE观察点硬件

5、ARM7TDM-S是ARM7TDMI的可综合Synthesizable版本（软核） 6、ARM7TDMI采用三级流水线，即取指、译码、执行

7、程序计数器（PC）指向被取指的指令，而不是指向正在执行的指令。T

8、在正常操作过程中，在执行一条指令的同时，对下一条指令进行译码，并将第3条指令从存储器中取出。T

9、ARM7TDMI处理器使用冯.诺依曼结构，指令和数据公用一条32位总线。

10、数据可以8位字节，16位半字或32位字。字必须分配为占用4字节，而半字必须分配为占用2字节。

11、ARM处理器支持数据类型：字节 8位、半字16位、字 32位。 12、ARM7TDMI处理器有两种操作状态ARM状态、Thumb状态。 13、所有的异常处理都在ARM状态进行。

14、如果异常发生在Thumb状态中，处理器会切换到ARM状态。 15、如果异常发生在Thumb状态中，处理器会切换到ARM状态，在异常返回时自动切换回Thumb状态。

16、可以使用BX指令将ARM7TDMI内核的操作状态在ARM和Thumb之间切换。

；从ARM 状态转换位Thumb状态 LDR R0,=LABLE+1 BX R0

；从Thumb状态转换位ARM状态 LDR R0,=LABLE BX R0

17、ARM和Thumb状态间的切换并不影响处理器模式或寄存器内容。 18、ARM处理器的特权模式为快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式、系统模式。M

19、ARM处理器的异常模式为快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式。M 20、分别列举处理器模式及应用。用户（usr）正常程序工作模式

快中断(fiq) 支持高速数据传输及通道处理中断(irq) 用于通用中断处理管理（svc）操作系统保护代码

中止（abt）用于支持虚拟内存和存储器保护未定义（und）支持硬件协处理器的软件仿真系统（sys）用于支持操作系统的特权任务等

21、ARM7TDMI处理器内部有37个用户可见的寄存器，31个通用

32位寄存器，6个状态寄存器。 22、寄存器R13通常作为堆栈指针SP。 23、寄存器R14也称为链接寄存器。 24、寄存器R15为程序计数器。

25、ARM寄存器和Thumb寄存器之间的关系 Thumb的R0-R7与ARM的R0-R7相同

Thumb的CPSR和SPSR与ARM的CPSR和SPSR相同 Thumb的SP与ARM的R13相同 Thumb的LR与ARM的R14相同 Thumb的PC与ARM的R15相同

26、ARM7TDMI内核包含1个CPSR和5个SPSR

27、CPSR包含条件标志（负N 零Z 进位C 溢出V）中断禁止位（I 中断 F快中断），ARM/Thumb状态位T，和5位模式位。M 28、用户模式CPSR模式位的值：10000 29、系统模式CPSR模式位的值：11111 30、列举异常向量的向量地址。

复位 0x00000000 未定义 0x00000004 软件中断 0x00000008 中止 0x0000000c 中止（数据）0x00000010 保留 0x00000014 IRQ 0x00000018 FIQ 0x0000001c

31、异常优先级顺序：复位数据中止 FIQ IRQ中止未定义 SWI

32、最大中断延时27个周期，最小中断延时4个周期

33、列举复位过程

当nESET信号被拉低时复位，强制M[4:0]为b10011(管理模式) 置位CPSR的I位和F位清零CPSR中的T位

强制PC从0x00开始对下一条指令进行取指返回到ARM状态并回复执行

除PC和 CPSR之外的所有寄存器值都不确定

34、ARM7TDMI处理器可以将存储器中的字存储格式：大端模式Big-endian 和小端模式（Little-endian）

第4章

1、编写程序，由子程序实现寄存器相加。；文件名：test1.s

Area example1,code,readonly Entry Code32

Start move r0,#0 Mov r1,#10 Loop bl add_sub B LOOP

ADD_SUB ADDS R0,R0,R1 MOV PC,LR END

2、将C代码转换为ARM指令 If (a>b) a++;

Else b++;

CMP R0,R1 ；R0与R1比较

ADDHL R0,R0,#1 ；若R0>R1 则R0=R0+1 ADDLS R1,R1,#1 ；若R0<=R1 则R1=R1+1

3、将C代码转换为ARM指令 If ((a!=10) &&(b!=20)) a=a+b

R0为a R1 为b

CMP R0,#10 ;比较R0 是否为10

CMPNE R1,#20 ;若R0不为10 则比较R1是否为20

ADDNE R0,R0,R1 ;若R0不为10 且R1不为20，则R0=R0+R1

4、编写程序使能IRQ中断 ENABLE_IRQ MRS R0,CPSR BIC R0,R0,#0X80 MSR CPSR_C,R0 MOV PC,LR

5、编写程序禁能IRQ中断 DISABLE_IRQ MRS R0,CPSR ORR R0,R0,#0X80 MSR CPSR_C,R0 MOV PC,LR

6、编写程序使能FIQ中断 ENABLE_FIQ MRS R0,CPSR BIC R0,R0,#0X40 MSR CPSR_C,R0 MOV PC,LR

7、编写程序禁能FIQ中断 DISABLE_FIQ MRS R0,CPSR ORR R0,R0,#0X40 MSR CPSR_C,R0 MOV PC,LR

8、编写程序，实现从源地址SRC拷贝num个字的内容到目的地址DST Start LDR R0,=SRC LDR R1,=DST MOV R2,#NUM

MOV SP,#0X0C700000

BLOCKCOPY MOVS R3,R2,LSR #3 BEQ COPYWORDS STMFD SP!,{R4-R11} OCTCOPY LDMIA R0!,{R4-R11} STMIA R1!,{R4-R11}

SUBS R3,R3,#1

BNE OCTCOPY

LDMFD SP!,{R4-R11}

COPYWORDS ANDS R2,R2,#7 BEQ STOP

WORDCOPY LDR R3,[R0],#4 STR R3 ,[R1],#4L SUBS R2,R2,#1 BNE WORDCOPY STOP B STOP

第5章

1、写出异常向量表程序 CODE32

AREA vectors,CODE,READONLY ENTRY RESET

LDR PC,ResetAddr LDR PC,UndefinedAddr

LDR PC,SWI_tAddr LDR PC,prefetchAddr LDR PC,dataAbortAddr DCD 0xb9205f80

LDR PC,[PC,#0xff0] LDR PC,FIQ_Addr ResetAddr DCD ResetInit UndefinedAddr DCD Undefined

SWI_tAddr DCD SoftwareInterrupt prefetchAddr DCD PrefetchAbort dataAbortAddr DCD dataAbort nouse DCD 0

IRQ_ADDR DCD 0

FIQ_Addr DCD FIQ_Handler

2、向量表作为有效用户代码的条件是什么？向量表所有数据32位累加和为0 向量表如下： LDR PC,ResetAddr LDR PC,UndefinedAddr

LDR PC,SWI_tAddr LDR PC,prefetchAddr LDR PC,dataAbortAddr DCD 0xb9205f80

LDR PC,[PC,#0xff0]

LDR PC,FIQ_Addr

3、LPC2114/2214支持两种节点模式：空闲模式掉电模式

4、向量中断控制器（Vectored Interrupt Controller VIC）具有32个中断请求收入。 5、简述使用VIC的IRQ中断处理过程

用户程序首先要初始化VIC使能相关中断，然后正常运行用户程序；当有IRQ中断产生时，VIC会根据中断源设置VICVECTADDR寄存器为相应中断服务程序地址，切换处理器模式为IRQ模式，并跳转IRQ中断入口0x00000018处，执行LDR PC,[PC,#0XFF0],将VICvectAddr值放入PC，即跳转到相应中断服务程序，中断服务完成后，返回原断点。

6、IRQ中断向量0x00000018处指令 LDR PC,[PC,#0XFF0]的功能？

产生IRQ中断时，微控制器切换到IRQ模式，跳至0x00000018处，由于ARM7TDMI内核

三级流水结构，执行指令LDR PC,[PC,#0XFF0]时，PC为0x00000020减去0x00000ff0为 0xfffff030，这是中断控制器（VIC）的特殊寄存器VICVectAddr,这个寄存器保存当前将要服务的IRQ的中断服务程序的入口，用此指令可直接跳转需要的中断服务程序。

7、将P0.8 P0.9 置为TXD1 RXD1功能 PINSEL0=0X00050000 或： PINSEL0=0x05<<16

或：PINSEL0=（PINSEL0 & 0Xfff0ffff）|（0x05<<16）

8、P0.0为GPIO输出模式 PINSEL0=0x00000000 Io0dir=0x00000001

9、读P0.7~P0.4 从P0.3~P0.0输出 Bak=IO0PIN;

IO0CLR=0X0000000F

IO0SET=(BAK & 0000000F0)>>4 `

10、取反P0.0输出

If ((io0set &0x00000001)==0) io0set=0x00000001 Else io0clr=0x00000001

第6章

1、最小系统

嵌入式控制器供电系统时钟系统复位及复位配置系统存储系统调试测试接口

2、独立式按键输入电路

3、行列式按键输入电路

4、GPIO 直接驱动LED电路

5、使用GPIO独立式按键使用GPIO直接驱动LED灯

7、I2C总线简介

I2C（Inter IC BUS）是PHILIPS公司推出芯片间串行总线，由串行数据SDA和串行时钟SCL实现全双工同步数据传输，每一个器件有唯一地址，可作发生器或接收器。此外器件在执行数据传送时也可被看做主机或从机。

8、SPI总线简介

SPI（Serial Peripheral Interface串行外设接口）MOTOROLA公司推出同步串行接口，一般使用4条线：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SSEL。

06-07年第二学期工程硕士课程《嵌入式系统》

期末考试试卷

专业班级：__________ 学号：____________ 姓名：___________

中。（本大题共10小题，每题2分，共20分） 1、嵌入式系统面向应用，以计算机技术为基础，是（ C ）。

A、通用计算机 B、专用处理器 C、专用计算机系统 D、通用计算机系统

2、操作系统是计算机中最基本的程序，为用户提供软件平台，RTOS为嵌入式系统提供软件平台，它指的是（）。

A、实时操作系统 B、批处理操作系统

C、实时监控程序 D、分时操作系统

3、ARM7TDMI处理器体系结构采用了（ A ）结构，指令和数据共用了一组总线。 A、Von Neumann B、哈佛 C、 RISC D、 CISC 4、ARM7TDMI处理器数据总线宽度为（ C ）位。

A、8 B、16 C、 32 D、64

5、为使LPC处理器在上电时，能够稳定可靠的工作，系统复位有效电平应至少保持（）毫秒。

A、100 B、200 C、 10 D、20

6、当嵌入式系统扩展外部存储器时，其可见映射存储空间首地址为（）。

A、0x80000000 B、0x00000000 C、 0x40000000 D、0x20000000

7、在指令LDR R1，[R2]中，目标操作数的寻址方式为（）。

A、寄存器寻址 B、寄存器间接寻址 C、多寄存器寻址 D、寄存器移位寻址

8、系统在使用看门狗时，要求看门狗定时器定时时间必须（）系统最大程序执行循环周期。

A、小于 B、等于 C、大于 D、小于或等于或大于 9、LPC2210具有（ D ）种存储映射模式。

A、3 B、5 C、 1 D、4

10、当程序固化到片内Flash，向量表保存在0x00000000起始处，则 MAP[1：0]的值应该为（）。

C、 10 D、11

（本大题共5小题，总计30分） 1、写出下列英文缩写的对应英文或中文全称（10分）。

RISC：reduced instruction set computer ARM：advanced risc machines SOPC：system on programmable chip DSP：digital signal processor PWM：Pulse Width Modulation

、最小嵌入式系统组成（5分）

3、简述嵌入式系统项目开发生命周期（5分）。

4、LPC2000系列ARM7微控制器具有哪两种低功耗模式？如何降低系统功耗（5分）。 5、简述LPC微控制器UART0波特率计算公式和设置何种寄存器参数（5分）。三、程序设计题：（本大题共2小题，总计16分）

1、试用ARM汇编语言编写一个求5！的汇编语言程序，其中求阶乘使用子程序编写，主程序以5为参数调用子程序（请写出完整的汇编程序）（8分）。

Area example1,code,readonly Entry Code32 Start mov r1,#5

Bl factorial Stop b stop Factorial mov r6,r1 Mov r4,r6

Loop sub r6,r6,#1

Mulne r4,r4,r6 Bne loop

Mov pc,lr

end

2、用ARM汇编语言编写一个64位两数加法子程序，并用C语言代码调用，写出main函数和加法子程序代码，以及程序中关键说明（8分）。

;汇编程序