嵌入式系統(tǒng)原理復(fù)習(xí)題

1、復(fù)習(xí)提綱一、嵌入式系統(tǒng)及ARM(Advanced RISC machines)處理器概述1. 嵌入式系統(tǒng)的概念（IEEE定義和國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)同的定義）根據(jù)IEEE（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義：嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”；嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2. 嵌入式系統(tǒng)的組成（硬件組成和軟件組成）硬件+軟件硬件：由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備組成軟件：包括底層系統(tǒng)軟件和用戶應(yīng)用軟件二、CM4體系結(jié)構(gòu)1. CM4內(nèi)核三級(jí)流水線的三個(gè)階段，如假設(shè)某嵌入式處理器有3級(jí)

2、流水線，每級(jí)流水線所耗時(shí)間均為為2ms,則執(zhí)行25條指令需要耗費(fèi)時(shí)間？三級(jí)流水線，分別是取指、譯碼和執(zhí)行;為了兼容Thumb代碼，讀取PC會(huì)返回當(dāng)前指令地址+4。偏移量總是4， 不管是執(zhí)行16位指令還是32位指令， 這保證了Thumb和Thumb-2指令之間的一致性。ARM的完整拼寫形式為 Acorn RISC Machine ，CM4處理器內(nèi)部正在執(zhí)行的指令的地址為0x08000100，此時(shí)讀取PC的值，該值為 0x08000104 。2. CM4內(nèi)核讀取指令及訪問(wèn)數(shù)據(jù)的三套總線、CM4內(nèi)核的兩種運(yùn)行模式、兩種權(quán)限級(jí)別，上電復(fù)位后是什么模式什么級(jí)別三套總線：I-code總線 D-code總線

3、 系統(tǒng)總線CM4處理器有兩種模式：線程模式、handler模式，還支持兩種操作級(jí)別：特權(quán)級(jí)、非特權(quán)級(jí)（用戶級(jí)）。復(fù)位后是特權(quán)級(jí)下的線程模式 3. CM4內(nèi)核的寄存器組中，各個(gè)寄存器的作用及各個(gè)寄存器的訪問(wèn)權(quán)限級(jí)別、CM4的復(fù)位序列R0-R7 低組通用寄存器；R8-R12高組通用寄存器；R13堆棧寄存器；(MSP,PSP)R14連接寄存器；R15程序計(jì)數(shù)寄存器；xPSR程序狀態(tài)寄存器；程序狀態(tài)寄存器(xPSR)程序狀態(tài)寄存器在其內(nèi)部又被分為三個(gè)子狀態(tài)寄存器：應(yīng)用程序狀態(tài)寄存器（ APSR）中斷狀態(tài)寄存器（ IPSR）執(zhí)行狀態(tài)寄存器（ EPSR）通過(guò) MRS/MSR 指令，這 3 個(gè) PSRs 即

4、可以單獨(dú)訪問(wèn)，也可以組合訪問(wèn)（ 2 個(gè)組合， 3 個(gè)組合都可以）。當(dāng)使用三合一的方式訪問(wèn)時(shí)，應(yīng)使用名字“ xPSR”或者“ PSR”。三、 CM4程序設(shè)計(jì)Cortex-M4內(nèi)核在執(zhí)行指令時(shí)，只有一種狀態(tài)，那就是Thumb狀態(tài)。1. CM4尋址方式、常用指令： MOV AND ORR（有1為1，為0為0） BIC（清0） EOR（異或，相異出1） SUB ADD TST TEQ CMP LDR（加載） STR（存儲(chǔ)） LDRB（8位無(wú)符號(hào)字加載） STRB（8位無(wú)符號(hào)字存儲(chǔ)） LDM（多寄存器加載） STM（多寄存器存儲(chǔ)） B（無(wú)條件跳轉(zhuǎn)） BL BX BLX MRS（讀取特殊寄存器的值到通用寄

5、存器） MSR（將通用寄存器的值寫到特殊寄存器）偽指令：LDR2. 指令的條件碼如：NE（不等于） EQ（等于） LT（小于） GT（大于）等，后綴“S”“！”，什么樣的指令會(huì)影響APSR寄存器的標(biāo)志位“S”后綴：指令中使用“S”后綴，指令執(zhí)行后狀態(tài)寄存器的條件標(biāo)志位將被刷新；不使用“S”后綴時(shí)，指令執(zhí)行后狀態(tài)寄存器的條件標(biāo)志位不會(huì)發(fā)生變化。如果指令地址表達(dá)式中不含“！”后綴，則基址寄存器中的地址不會(huì)發(fā)生變化，指令中含有則變化N E C V S3. 偽操作：偽操作主要有符號(hào)定義偽操作、數(shù)據(jù)定義偽操作、匯編控制偽操作及其雜項(xiàng)偽操作等DCB（字節(jié)）、DCD（字）、AREA（用于定義一個(gè)代碼段或數(shù)據(jù)

6、段）、END（用于指示源程序結(jié)束）、EQU（用于定義字符名稱）、IMPORT（IMPORT用于通知編譯器當(dāng)前符號(hào)不在本文件中）、EXPORT（EXPORT（或GLOBAL）用于聲明符號(hào)可以被其他文件引用。）4. ATPCS規(guī)則中寄存器的使用、參數(shù)傳遞、子程序返回的規(guī)則子程序間通過(guò)寄存器R0、R1、R2、 R3來(lái)傳遞參數(shù)。如果參數(shù)多于4個(gè)，則多出的部分用數(shù)據(jù)棧傳遞。被調(diào)用的子程序在返回前無(wú)需恢復(fù)寄存器R0-R3的內(nèi)容。在子程序中，使用寄存器R4-R11來(lái)保存局部變量如果在子程序中使用到了寄存器R4-R11中的某些寄存器，子程序進(jìn)入時(shí)必須保存這些寄存器的值，在返回前必須恢復(fù)這些寄存器的值；對(duì)于子程

7、序中沒(méi)有用到的寄存器則不必進(jìn)行這些操作。在Thumb程序中，通常只能使用寄存器R4-R7來(lái)保存局部變量。寄存器R13用作數(shù)據(jù)棧指針，記作sp。在子程序中寄存器R13不能用作其他用途。寄存器sp在進(jìn)入子程序時(shí)的值和退出子程序時(shí)的值必須相等。連接寄存器R14（lr）。它用于保存子程序的返回地址。如果在子程序中保存了返回地址，寄存器R14則可以用作其他用途。寄存器R15是程序計(jì)數(shù)器，記作pc。它不能用作其他用途。ATPCS規(guī)定堆棧為FD類型，即滿遞減堆棧。并且堆棧的操作是8字節(jié)對(duì)齊。t子程序結(jié)果返回規(guī)則1.結(jié)果為一個(gè)32位的整數(shù)時(shí),可以通過(guò)寄存器R0返回。2.結(jié)果為一個(gè)64位整數(shù)時(shí),可以通過(guò)R0和R

8、1返回，依此類推。3.結(jié)果為一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)時(shí),可以通過(guò)浮點(diǎn)運(yùn)算部件的寄存器f0,d0或者s0來(lái)返回。4.結(jié)果為一個(gè)復(fù)合的浮點(diǎn)數(shù)時(shí),可以通過(guò)寄存器f0-fN或者d0-dN來(lái)返回。5.對(duì)于位數(shù)更多的結(jié)果,需要通過(guò)調(diào)用內(nèi)存來(lái)傳遞.5. C程序如何調(diào)用匯編程序，匯編程序如何調(diào)用C程序在匯編程序中使用EXPORT 偽指令聲明本子程序，使其它程序可以調(diào)用此子程序。在C 語(yǔ)言程序中使用extern 關(guān)鍵字聲明外部函數(shù)(聲明要調(diào)用的匯編子程序)，即可調(diào)用此匯編子程序。在匯編程序中使用IMPORT 偽指令聲明將要調(diào)用的C 程序函數(shù).在調(diào)用C 程序時(shí),要正確設(shè)置入口參數(shù),然后使用BL 調(diào)用.四、STM32F439 G

9、PIO1. 重點(diǎn)掌握GPIO相關(guān)寄存器的定義方法及各個(gè)寄存器的主要功能2. 能夠編程操控某一組GPIO #define GPIOF_MODER (*(volatile unsigned int *)0x40021400)#define GPIOF_OTYPER (*(volatile unsigned int *)0x40021404)#define GPIOF_OSPEEDR (*(volatile unsigned int *)0x40021408)#define GPIOF_PUPDR (*(volatile unsigned int *)0x4002140C)#define GPIOF

10、_ODR (*(volatile unsigned int *)0x40021414)#define RCC_AHB1ENR(*(volatile unsigned int *)0x40023830)void Delay(unsigned int nCount) for(; nCount != 0; nCount-);void Port_init(void)RCC_AHB1ENR |= 0x20;GPIOF_MODER &= (0xff<<14);GPIOF_MODER |= (0x55<<14);GPIOF_OTYPER &= (0xf<<

11、7);GPIOF_OSPEEDR&= (0xff<<14);GPIOF_OSPEEDR |= (0xaa<<14);GPIOF_PUPDR &= (0xff<<14);int led(void) Port_init(); while (1) GPIOF_ODR |= (0xf<<7); /*ϨÃðLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR &= (0x8<<7); /*µãÁÁLED&#

12、181;Æ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR |= (0xf<<7); /*ϨÃðLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR &= (0x4<<7); /*µãÁÁLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR |= (0xf<<7); /*ϨÃðLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF);

13、GPIOF_ODR &= (0x2<<7); /*µãÁÁLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR |= (0xf<<7); /*ϨÃðLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF); GPIOF_ODR &= (0x1<<7); /*µãÁÁLEDµÆ*/ Delay(0xFFFFF);/ 五、STM32F439 時(shí)鐘樹(shù)1 追根溯源，ST

14、M32F439的時(shí)鐘源有哪4個(gè)？HSI 、HSE 、LSI 、LSESTM32F439時(shí)鐘樹(shù)中，系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK的來(lái)源有三個(gè)，分別是：HSI、HSE和PLLCLK。系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK的來(lái)源有哪些？HSI 、HSE通過(guò)設(shè)置哪個(gè)寄存器能對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK的來(lái)源進(jìn)行選擇？RCC_CFGR主鎖相環(huán)PLL時(shí)鐘是否就緒通過(guò)哪個(gè)寄存器判斷？RCC_CR要把GPIOF的時(shí)鐘使能，需要設(shè)置哪個(gè)寄存器？RCC_AHB1ENR各個(gè)不同總線上時(shí)鐘的分頻參數(shù)通過(guò)哪個(gè)寄存器設(shè)置?RCC_PLLCFGR六、STM32F439的串口1. 異步串行通信時(shí)的數(shù)據(jù)格式 起始位 數(shù)據(jù)位（8位或9位） 奇偶校驗(yàn)位（第9位）

15、停止位（1,1.5,2位） 波特率設(shè)置2. STM32F439的USART1是否能夠發(fā)送數(shù)據(jù)或是否收到數(shù)據(jù)可通過(guò)哪個(gè)寄存器判斷？USART_SR發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)需要把數(shù)據(jù)寫入哪個(gè)寄存器？USART_DR收到的數(shù)據(jù)通過(guò)讀取哪個(gè)寄存器得知？USART_SR3. 重點(diǎn)掌握串口初始化操作，初始化操作中相關(guān)寄存器的設(shè)置。七、CM4異常處理、NVIC、EXTI1. 哪些異常的優(yōu)先級(jí)不能編程配置？復(fù)位、NMI、硬fault當(dāng)CM4處理器的一個(gè)異?；蛑袛啾挥|發(fā)，硬件自動(dòng)完成哪些工作？所有異常都在處理模式中操作。出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)將處理器狀態(tài)保存到堆棧中，并在中斷服務(wù)程序（ISR）結(jié)束時(shí)自動(dòng)從堆棧中恢復(fù)。在狀態(tài)保存的同

16、時(shí)取出向量快速地進(jìn)入中斷。 異常進(jìn)入當(dāng)CM4處理器的一個(gè)異?；蛑袛啾挥|發(fā)，硬件自動(dòng)完成如工作：（1）CM4中斷控制器根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和中斷的搶占級(jí)別來(lái)確定是響應(yīng)該中斷，還是先掛起，并更新相應(yīng)的寄存器狀態(tài)。（2）通過(guò)Dbus保存處理器狀態(tài)，將下面的8個(gè)寄存器按順序保存入SP（MSP或PSP）指向的系統(tǒng)堆棧。（3）CM4通過(guò)Ibus從異常向量表取得對(duì)應(yīng)的中斷向量，并開(kāi)始讀取ISR指令，這一步幾乎與壓棧同時(shí)進(jìn)行。（4）CM4處理器更新到handler模式，SP切換到MSP，更新IPSR為新響應(yīng)的異常編號(hào)，更新PC，更新LR寄存器為EXC_RETURN。2. NVIC的寄存器ICTR(用于顯示NVIC支持

17、的中斷線數(shù)目)、NVIC_ISERn（設(shè)置中斷使能）、NVIC_ICERn（中斷使能清除）、NVIC_ISPRn（中斷掛起設(shè)置寄存器）、NVIC_ICPRn（中斷掛起清除寄存器）、NVIC_IPRn（中斷優(yōu)先級(jí)寄存器）、NVIC_AIRCR的主要用于什么設(shè)置？3. EXTI屏蔽某個(gè)中斷線的中斷請(qǐng)求需要設(shè)置哪個(gè)寄存器？EXTI_IMR中斷線觸發(fā)中斷的方式（上升沿、下降沿）需要設(shè)置的寄存器是？(EXTI_RTSR、EXYI_FTSR)8、 定時(shí)器部件通用定時(shí)器可以向上（遞增）計(jì)數(shù)、向下（遞減）計(jì)數(shù)、向上向下雙向（中心對(duì)齊）計(jì)數(shù)模式。1. 獨(dú)立看門狗的時(shí)鐘來(lái)源是？LSI結(jié)構(gòu)框圖與工作原理？在鍵值寄存

18、器（IWDG_KR)中寫入0xCCCC，開(kāi)始啟用獨(dú)立看門狗。此時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始從其復(fù)位值0xFFF遞減，當(dāng)計(jì)數(shù)器值計(jì)數(shù)到尾值0x000時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)（IWDG_RESET)。無(wú)論何時(shí)，只要在鍵值寄存器IWDG_KR中寫入0xAAAA（通常說(shuō)的喂狗）, 自動(dòng)重裝載寄存器IWDG_RLR的值就會(huì)重新加載到計(jì)數(shù)器，從而避免看門狗復(fù)位。如果程序異常，就無(wú)法正常喂狗，從而系統(tǒng)復(fù)位。超時(shí)時(shí)間如何計(jì)算？如何喂狗、取消寫保護(hù)、啟動(dòng)看門狗？Tout=(4*2prer)*(rlr+1)/32； /單位為毫秒Tout為看門狗溢出時(shí)間（單位為ms）prer為看門狗時(shí)鐘預(yù)分頻值(IWDG_PR PR2:0的值：0-7)4*2prer最大不超過(guò)256 rlr為看門狗的重裝載值（IWDG_RLR的值）低速內(nèi)部時(shí)鐘LSI=32 KHz M IWDG_KR=0xAAAA;/喂狗IWDG_KR =0x5555;IWDG_RLR=0