嵌入式开发的基础知识

嵌入式开发的基础知识

搜索了一些有关于对嵌入式开发的一些基础知识，分享给你们！

1.ARM中一些常见英文缩写解释

• MSB：最高有效位；
• LSB：最低有效位；
• AHB：先进的高性能总线；
• VPB：链接片内外设功能的VLSI外设总线；
• EMC：外部存储器控制器；
• MAM：存储器加速模块；
• VIC：向量中断控制器；
• SPI：全双工串行接口；
• CAN：控制器局域网，一种串行通信协议；
• PWM：脉宽调制器；
• ETM：嵌入式跟踪宏；
• CPSR：当前程序状态寄存器；
• SPSR：程序保护状态寄存器；

2.MAM 使用注意事项

答：当改变 MAM 定时值时，必须先经过向 MAMCR 写入 0 来关闭 MAM，而后将新值写入 MAMTIM。最后，将须要的操做模式的对应值写入MAMCR，再次打开MAM。
对于低于 20MHz 的系统时钟，MAMTIM 设定为 001。对于 20MHz 到 40MHz 之间的系统时钟，建议将Flash访问时间设定为2cclk，而在高于40MHz的系统时钟下，建议使用3cclk。

3.VIC 使用注意事项

答：若是在片内RAM当中运行代码而且应用程序须要调用中断，那么必须将中断向量从新映射到Flash地址0x0。这样作是由于全部的异常向量都位于地址0x0及以上。经过将寄存器MEMMAP（位于系统控制模块当中）配置为用户RAM模式来实现这一点。用户代码被链接以便使中断向量表装载到0x4000 0000。

4.ARM启动代码设计

答：ARM启动代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程，通常使用汇编语言。启动代码通常包括：

• 中断向量表
• 初始化存储器系统
• 初始化堆栈初始化有特殊要求的端口、设备
• 初始化用户程序执行环境
• 改变处理器模式
• 呼叫主应用程序

5.IRQ 和 FIQ 之间的区别

答：IRQ和FIQ是ARM处理器的两种编程模式。IRQ是指中断模式，FIR是指快速中断模式。对于 FIQ 你必须尽快处理你的事情并离开这个模式。IRQ 能够被 FIQ 所中断，但 IRQ 不能中断 FIQ。为了使 FIQ 更快，因此这种模式有更多的影子寄存器。FIQ 不能调用 SWI（软件中断）。FIQ 还必须禁用中断。若是一个 FIQ 例程必须从新启用中断，则它太慢了，并应该是 IRQ 而不是 FIQ。

6.ARM处理器对异常中断的响应过程

答：ARM处理器对异常中断的响应过程以下所述：

• 保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位；
• 设置当前程序状态寄存器CPSR中的相应位；
• 将寄存器lr_mode设置成返回地址；
• 将程序计数器值PC，设置成该异常中断的中断向量地址，跳转到相应异常中断处执行。

7.ARM指令与Thumb指令的区别

答：在ARM体系结构中，ARM指令集中的指令是32位的指令，其执行效率很高。对于存储系统数据总线为16位的应用系统，ARM体系提供了Thumb指令集。Thumb指令集是对ARM指令集的一个子集从新编码获得的，指令长度为16位。一般在处理器执行ARM程序时，称处理器处于ARM状态；当处理器执行Thumb程序时，称处理器处于Thumb状态。Thumb指令集并无改变ARM体系地层的程序设计模型，只是在该模型上加上了一些限制条件。Thumb指令集中的数据处理指令的操做数仍然为32位，指令寻址地址也是32位的。

8.什么是ATPCS

答：为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间可以相互调用，必须为子程序之间的调用规定必定的规则。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则。这些规则包括寄存器使用规则，数据栈的使用规则，参数的传递规则等。

9.ARM程序和Thumb程序混合使用的场合

答：一般，Thumb程序比ARM程序更加紧凑，并且对于内存为8位或16位的系统，使用Thumb程序效率更高。可是，在下面一些场合下，程序必须运行在ARM状态，这时就须要混合使用ARM和Thumb程序。
强调速度的场合，应该使用ARM程序；
有些功能只能由ARM程序完成。如：使用或者禁止异常中断；
当处理器进入异常中断处理程序时，程序状态切换到ARM状态，即在异常中断处理程序入口的一些指令是ARM指令，而后根据须要程序能够切换到Thumb状态，在异常中断程序返回前，程序再切换到ARM状态。
ARM处理器老是从ARM状态开始执行。于是，若是要在调试器中运行Thumb程序，必须为该Thumb程序添加一个ARM程序头，而后再切换到Thumb状态，执行Thumb程序。

10.ARM处理器运行模式

答：ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：

• 用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态；
• 快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道管理；
• 外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理；
• 管理模式（svc）：操做系统使用的保护模式；
• 数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护；
• 系统模式（sys）：运行具备特权的操做系统任务；
• 未定义指令停止模式（und）：当未定义指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

11.ARM体系结构所支持的异常类型

答：ARM体系结构所支持的异常和具体含义以下（圈里面的数字表示优先级）：

• 复位①：当处理器的复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位异常处执行（异常向量：0x0000,0000）；
• 未定义指令⑥：当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时，产生为定义异常。可以使用该异常机制进行软件仿真（异常向量：0x0000,0004）；
• 软件中断⑥：有执行SWI指令产生，可用于用户模式下程序调用特权操做指令。可以使用该异常机制实现系统功能调用（异常向量：0x0000,0008）；
• 指令预取停止⑤：若处理器的预取指令的地址不存在，或该地址不容许当前指令访问，存储器会向处理器发出停止信号，当预取指令被执行时，才会产生指令预取停止异常（异常向量：0x0000,000C）；
• 数据停止②：若处理器数据访问的指令的地址不存在，或该地址不容许当前指令访问，产生数据停止异常（异常向量：0x0000,0010）；
• IRQ④（外部中断请求）：当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常。系统的外设能够该异常请求中断服务（异常向量：0x0000,0018）；

• FIQ③（快速中断请求）：当处理器的快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常（异常向量：0x0000,001C）。

  其中异常向量0x0000,0014为保留的异常向量。

12.ARM体系结构的存储器格式

答：ARM体系结构的存储器格式有以下两种：

• 大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，字数据的低字节存放在高地址中；
• 小端格式：与大端存储格式相反，高地址存放数据的高字节，低地址存放数据的低字节。

13.ARM寄存器总结：

ARM有16个32位的寄存器（r0到r15）。
r15充当程序寄存器PC，r14（link register）存储子程序的返回地址，r13存储的是堆栈地址。
ARM有一个当前程序状态寄存器：CPSR。
一些寄存器（r13，r14）在异常发生时会产生新的instances，好比IRQ处理器模式，这时处理器使用r13_irq和r14_irq
ARM的子程序调用是很快的，由于子程序的返回地址不须要存放在堆栈中。

14.存储器从新映射（Remap）的缘由：

• 使Flash存储器中的FIQ处理程序没必要考虑由于从新映射所致使的存储器边界问题；
• 用来处理代码空间中段边界仲裁的SRAM和Boot Block向量的使用大大减小；
• 为超过单字转移指令范围的跳转提供空间来保存常量。

ARM中的重映射是指在程序执行过程当中经过写某个功能寄存器位操做达到从新分配其存储器地址空间的映射。一个典型的应用就是应用程序存储在Flash/ROM中，初始这些存储器地址是从0开始的，但这些存储器的读时间比SRAM/DRAM长，形成其内部执行频率不高，故通常在前面一段程序将代码搬移到SRAM/DRAM中去，而后从新映射存储器空间，将相应SRAM/DRAM映射到地址0，从新执行程序可达到高速运行的目的。

15.存储异常向量表中程序跳转使用LDR指令，而不使用B指令的缘由：

• LDR指令能够全地址范围跳转，而B指令只能在先后32MB范围内跳转；
• 芯片具备Remap功能。当向量表位于内部RAM或外部存储器中，用B指令不能跳转到正确的位置。

16.锁相环（PLL）注意要点：

• PLL在芯片复位或进入掉电模式时被关闭并旁路，在掉电唤醒后不会自动恢复PLL的设定；
• PLL只能经过软件使能；
• PLL在激活后必须等待其锁定，而后才能链接；
• PLL若是设置不当将会致使芯片的错误操做。

17.ARM7与ARM9的区别：

• ARM7内核是0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯&S226;诺伊曼结构；ARM9内核是五级流水线，提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。
• ARM7没有MMU，ARM720T是MMU的；ARM9是有MMU的，ARM940T只有Memory protection unit.不是一个完整的MMU。
• ARM7TDMI提供了很是好的性能——功耗比。它包含了Thumb指令集快速乘法指令和ICE调试技术的内核。ARM9的时钟频率比ARM7更高，采用哈佛结构区分了数据总线和指令总线。

18.VIC的基本操做以下：

答：设置IRQ/FIQ中断，如果IRQ中断则能够设置为向量中断并分配中断优先级，不然为非向量IRQ。而后能够设置中断容许，以及向量中断对应地址或非向量中断默认地址。当有中断后，如果IRQ中断，则能够读取向量地址寄存器，而后跳转到相应的代码。当要退出中断时，对向量地址寄存器写0，通知VIC中断结束。当发生中断时，处理器将会切换处理器模式，同时相关的寄存器也将会映射。

19.使用外部中断注意

• 把某个引脚设置为外部中断功能后，该引脚为输入模式，因为没有内部上拉电阻，因此必须外接一个上拉电阻，确保引脚不被悬空；
• 除了引脚链接模块的设置，还须要设置VIC模块，才能产生外部中断，不然外部中断只能反映在EXTINT寄存器中；
• 要使器件进入掉电模式并经过外部中断唤醒，软件应该正确设置引脚的外部中断功能，再进入掉电模式。

20.UART0的基本操做方法

• 设置I/O链接到UART0；
• 设置串口波特率（U0DLM、U0DLL）；
• 设置串口工做模式（U0LCR、U0FCR）；
• 发送或接收数据（U0THR、U0RBR）；
• 检查串口状态字或等待串口中断（U0LSR）。

21.I2C的基本操做方法

I2C主机基本操做方法：

• 设置I2C管脚链接；
• 设置I2C时钟速率（I2SCLH、I2SCLL）；
• 设置为主机，并发送起始信号（I2CONSET的I2EN、STA位为1，AA位为0）；
• 发送从机地址（I2DAT），控制I2CONSET发送；
• 判断总线状态（I2STAT），进行数据传输控制；
• 发送结束信号（I2CONSET）。

I2C从机基本操做方法：

• 设置I2C管脚链接；
• 设置自身的从机地址（I2ADR）；
• 使能I2C（I2CONSET的I2EN、AA位为1）；
• 判断SI位或等待I2C中断，等待主机操做；

• 判断总线状态I2STAT，进行数据传输控制。

  22.PWM基本操做方法：

• 链接PWM功能管脚输出，即设置PINSEL0、PINSEL1；
• 设置PWM定时器的时钟分频值（PWMPR），获得所要的定时器时钟；
• 设置比较匹配控制（PWMMCR），并设置相应比较值（PWMMRx）；
• 设置PWM输出方式并容许PWM输出（PWMPCR）及锁存使能控制（PWMLER）；
• 设置PWMTCR，启动定时器，使能PWM；
• 运行过程当中要更改比较值时，更改以后要设置锁存使能。

• 使用双边沿PWM输出时，建议使用PWM二、PWM四、PWM6；使用单边PWM输出时，在PWM周期开始时为高电平，匹配后为低电平，使用PWMMR0做为PWM周期控制，PWMMRx做为占空比控制。

若是有什么错误的地方欢迎指正！