ARM微处理机外围与嵌入式系统实作

ARM 微处理机外围与嵌入式系统实作

目录

1.基本介绍 (6)

1.1.嵌入式系统 (6)

1.2.ARM微处理器 (11)

1.3.开发环境 (50)

1.4.开发软件说明 (69)

2.ARM程序设计实验 (110)

2.1.ARM指令实验 (110)

2.2.Thumb组译指令实验 (115)

2.3.ARM处理器工作模式实验 (119)

3.系统基础实验 (125)

3.1.内存实验 (125)

3.2.I/O界面实验 (135)

3.3.中断实验 (142)

3.4.实时时钟实验 (156)

3.5.串行通信实验 (168)

4.人机界面实验 (181)

4.1.七段显示器显示实验 (181)

4.2.液晶显示实验 (188)

4.3.4x4键盘控制实验 (210)

4.4.触摸面板控制实验 (221)

5.通信实验 (243)

5.1.IIC串行通信实验 (243)

5.2.以太网络通讯实验 (257)

5.3.音讯接口IIS实验 (277)

6.uC/OS嵌入式操作系统实验 (286)

6.1.uC/OS移植实验 (286)

6.2.uC/OS应用实验 (295)

7.uCLinux嵌入式操作系统 (300)

7.1.uClinux烧录实验 (300)

7.2.uClinux系统编译 (307)

序

本书为ARM 嵌入式系统之实作教材，主要讲ARM 嵌入式系统之开发方法，包含解使用Embest S3CEV40 系统及Embest IDE 开发环境，实作接口设备实验

并进行嵌入式应用软件的整合开发。本书详细地介绍教学系统各个实验的实验原理、软件设计和硬件设计，并且附有练习程序，以作为ARM 嵌入式系统开发之

基础。本书将按以下章节次序进行讲解：

嵌入式系统介绍`：介绍嵌入系统应用，及其处理器架构，和嵌入式实时作业系统。并详细介绍ARM 处理器及程序设计指令。

开发环境介绍：详细介绍ARM 嵌入式系统的软硬件的安装、硬件资源以及Embest IDE for ARM 开发软件的使用。

ARM 程序设计实验：练习ARM 及Thumb 的汇编程序设计，并介绍ARM 处理器工作模式实验。

系统基础实验：内存实验、I/O 接口程序设计实验、中断实验、串行通信实验、实时时钟实验。实验完成后要求能熟练地使用Embest IDE for ARM

开发开发软件。

人机界面实验：本章主要包括LED 实验和液晶显示实验、使用者键盘实验和触摸面板控制实验。实验可应用在近接的ARM 核技术的软件开发及硬件设计。

通讯实验：本章主要包括IIC 串行接口总线通讯实验、以太网通讯实验和IIS 音讯接口总线通讯实验。实验要求能熟练地掌握基于ARM 核处理器

软件和硬件设计的方法。

uCOS 嵌入式操作系统实验：主要介绍uCOS-II 实时操作系统在ARM 嵌入式系统上的应用，并详细介绍移植的方法。

uCLinux 嵌入式操作系统实验：主要介绍uCLinux 烧录及编译方法，并详细

介绍uCLinux 程序设计的方法。

1.基本介绍

1.1.嵌入式系统

本章节介绍嵌入式系统基本观念，嵌入式系统包含有嵌入式处理器，嵌入式

系统周边电路，及嵌入式操作系统。

嵌入式处系统常应用于信息家电，及计算机外设设备控制。嵌入式系统可以说

是一小型，专属的计算机系统。通常嵌入式处系统包含一小型的处理器及操作系统。

而嵌入式系统所使用的处理器运算能力，往往会比个人计算机处理器弱，其常见的特性有：

没有平行的运算电路，以降低处理器成本。

有高速缓存的能力，以增强处理器速度。

常使用精简使令集架构，以用管线功能加速处理器速度。

常使用内存I/O 映对，也就使用内存存取去作I/O 设备存取

具备仿真器除错功能，以利产品的开发。

因为应用在一些行动产品，所以耗电量也要较低。

本书所使用的是ARM 处理器，在下面章节会做详细介绍。另外嵌入式系统，

除了有嵌入式处理器，执行嵌入式操作系统外，通常还包含一些周边电路，当作

输出输入，或加速的功能。所以常有的周边电路有：

串行通讯：常用于高阶应用程序除错，或当作使用者接口。

定时器和实时时钟：应用在系统时间管理。

LED 和LCD 显示：用于显示系统状态，如开机关机等。

键盘输入：提供小型键盘以供使用者输入数据。

以太网络：现有的信息家电常需要可以连接上因特网，所以以太网络也

是常见的标准配备。

除错电路：因一般常需要作低阶的程序设计，所以需要仿真器来做除错功能。

其它的周边电路会因为应用的不同，而有所不同。此外嵌入式操作系统是执行

于嵌入式操作系统的一种小型操作系统，其特性有：

它的复杂度通常比一般的个人计算机操作系统来的简化。并且程序代码会较小。

而且因为它通常是应用于信息产品设备，所以系统功能会因需求的不同，而有所不同。

并且因为功能专属，所以不需要复杂的人机接口，一般只提供文字模式供使用者使用。另外一般使用也不能自行开发程序。

通常会提供，全部的系统原始码，给系统开发者修改。

一般系统架构与功能，近似于Unix 架构。

因为常应用一般实时性设备。所以于对于工作实时性的要求较高，要可较精准预估系统的执行时间。

本书会介绍如何实现uClinux 及uC/Cos 两套实时操作系统。

1.1.1.嵌入式系统应用

嵌入式系统常见于一般个人或家庭的信息产品应用，常见的应用有:

网络设备：有线，无线之智能型集线器，网关器或路由器。

个人通讯设备，个人数字助理：如行动电话或个人数字助理。

多媒体影音设备：MP3，VCD 或DVD 拨放器等

摄录像设备：数字像机，数字录像机。

现在产品的功能，越来愈强大，所以上述的应用功能可能会整合在一起。如现在的手机型PDA 就拥有网络，个人数字助理及多媒体影音功能。下面我们以网络电话及个人数字助理当作范例，仔细说明这他们系统软硬件架构。

1.1.

2. 因特网电话应用

网络电话是可以透过因特网，进行通话的一种设备。相较于传统的电话，网

际网络电话可以提供较便宜的通话服务，及较强大的影音服务。所以目前网际网

路电话，随着因特网的成熟，也日渐普及。因特网电话的基本硬件架构：

处理器：执行嵌入式操作系统，并处理大部份系统的工作。

总线：负责处理器与其它接口设备沟通的接口。

内存：储存程序及存放数据的空间。通常以 SDRAM 当作动态内存，

及闪存提供程序或数据的储存。

以太网络接口：负责网络封包的收送，以和远方网络电话沟通。

液晶显示与键盘接口：显拨出或来电号码，与输入电话号码。

喇叭与麦克风接口：讲话声音输出与输入。

图 1-1 因特网电话的基本硬件架构

因特网电话的所需的软件堆栈：

实时操作系统核心：负责多任务程序排程，内存的管理，以简化上层程序

的设计。

以太网络驱动程序：负责底层的封包收送。

及 TCP/IP 通讯协议堆栈：封包的解构及组合，与暂存管理。

语音处理堆栈：语音压解器的处理程序。

喇叭和麦克风的驱动程序：负责底层语音数据交换。

网络电话控制堆栈：网络电话信号交换及控制的协议标准程序，如

SIP(Session Initiation Protocol) 或 H.323 等协定。

液晶显示器及键盘驱动程序：负责液晶显示器及键盘底层的控制及数据交

换。

字型图型堆栈：显示字型或图形的链接库，供其它人机输出模块呼叫。

1.1.3. 图 1-2 因特网电话的基本软件堆栈

个人数字助理应用

个人数字助理是一台掌上型的的个人计算机，主要可以功能包含个人的文书处

理，行事历，工作排程，游戏，电子邮件等应用。通常个人数字助理需要具有清

便可移植性高，低耗电，并具有方面的手写数据，与计算机主机作数据交换的功能。

个人数字助理硬件架构与因特网电话类似，但多了下列接口：

USB 界面：提供功能扩充，与个人计算机作同步数据交换功能。

802.11 以太无线网络：个人数字助理是可以是产品，所以比较适合用 802.11

以太无线网络当作上网接口。

触摸式面板：可方面应用在手写输入方面。

个人数字助理如同一台小型计算机，所以需有个友善的人机接口，软件堆栈与网际

网络电话的不同点有：

个人数字助理管理接口：窗口化管理接口，呼叫不同的应用程序。

个人数字助理应用程序：包含文书处理，行事历，工作排程，游戏，电子邮

件等应用程序。

触摸面板驱动程序：触摸面板的接口程序。

字型辨识程序：辨识手显输入程序。

无线以太网络驱动程序：提供无线以太网络的管理，及封包的收送。

USB/SD 驱动程序：USB/SD 封包收送。

USB/SD 传输程序：与个人计算机或其它接口设备进行数据交换传输。

图 1-3 个人数字助理的基本硬件架构

图 1-4 个人数字助理的基本软件堆栈

1.2. ARM微处理器

1.2.1. ARM微处理器概述

ARM（Advanced RISC Machines）是一个公司的名字，也是一类微处理器的

通称。1991 年ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前

采用ARM 技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM 微处理

器。ARM 现在已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线

系统等各类产品市场，基于ARM 技术的微处理器应用约占据了32 位RISC 微

处理器75％以上的市场比例，ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

ARM 公司是专门从事基于RISC 技术芯片设计开发的公司，作为知识产权

供货商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的

芯片，世界各大半导体生产商从ARM 公司购买其设计的ARM 微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM 微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM 公司的授权，因此既使得ARM 技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。采用RISC 架构的ARM 微处理器一般具有如下特点：

体积小、低功耗、低成本、高性能。

支持Thumb（16 位）/ARM（32 位）双指令集，能很好的兼容8 位/16 位器件。

大量使用缓存器，指令执行速度更快。

大多数数据操作都在缓存器中完成。

寻址方式灵活简单，执行效率高。

指令长度固定。

1.2.2. ARM微处理器系列

ARM 微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于ARM 架构的处理器，除了具有ARM 架构的共同特点以外，每一个系列的ARM 微处理器都有

各自的特点和应用领域。

ARM7 系列

ARM9 系列

ARM9E 系列

ARM10E 系列

SecurCore 系列

Inter 的Xscale

Inter 的StrongARM

其中，ARM7、ARM9、ARM9E 和ARM10 为4 个通用处理器系列，每一个

系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore 系列专门

为安全要求较高的应用而设计。以下我们来详细了解一下各种处理器的特点及应

用领域。

ARM7 微处理器系列

ARM7 系列微处理器为低功耗的32 位RISC 处理器，最适合用于对价位和

功耗要求较高的消费类应用，ARM7 微处理器系列具有如下特点： 具有嵌入式ICE－RT 逻辑，除错开发方便。

极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如携带型产品。

能够提供0.9MIPS/MHz 的三级管线结构。

程序代码密度高并兼容16 位的Thumb 指令集。

对操作系统的支持广泛，包括Windows CE、Linux、Palm OS 等。

指令系统与ARM9 系列、ARM9E 系列和ARM10E 系列兼容，便于用

户的产品升级换代。

主频最高可达130MIPS，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。

ARM7 系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、Internet 设备、网络和

数据机设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。ARM7 系列微处理器包括如

下几种类型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI 是目前使用最广泛的32 位嵌入式RISC 处理器，属低端ARM 处理器核。本书所介绍的Samsung 公司的即属于该系列的处理器。TDMI 的基本含义为：

T：支持16 为压缩指令集Thumb。

D：支持片上Debug。

M：内嵌硬件乘法器（Multiplier）。

I：嵌入式ICE，支持片上断点和除错点。

ARM9 微处理器系列

ARM9 系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点：

5 级整数管线，指令执行效率更高。

提供 1.1MIPS/MHz 的哈佛结构。

支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集。

支持32 位的高速AMBA 总线接口。

全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统。

MPU 支持实时操作系统。

支持数据Cache 和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。

ARM9 系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、

高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。ARM9 系列微处理器包含ARM920T、

ARM922T 和ARM940T 三种类型，以适用于不同的应用场合。

ARM9E 微处理器系列

ARM9E 系列微处理器为可综合处理器，使用单一的处理器核心提供了微处

理器、DSP、Java 应用系统的解决方案，极大的减少了芯片的面积和系统的复杂

程度。ARM9E 系列微处理器提供了增强的DSP 处理能力，很适合于那些需要同

时使用DSP 和微处理器的应用场合。ARM9E 系列微处理器的主要特点如下：

支持DSP 指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。

5 级整数管线，指令执行效率更高。

支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集。

支持32 位的高速AMBA 总线接口。

支持VFP9 浮点处理协处理器。

全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统。

MPU 支持实时操作系统。

支持数据Cache 和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。

主频最高可达300MIPS。

ARM9 系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、

工业控制、存储设备和网路设备等领域。ARM9E 系列微处理器包含

ARM926EJ-S、ARM946E-S 和ARM966E-S 三种类型，以适用于不同的应用场

合。

ARM10E 微处理器系列

ARM10E 系列微处理器具有高性能、低功耗的特点，由于采用了新的架构，

ARM10E 系列微处理器采用了两种先进的节能方式，使其功耗极低。ARM10E

系列微处理器的主要特点如下：

支持DSP 指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。

6 级整数管线，指令执行效率更高。

支持32 位ARM 指令集和16 位Thumb 指令集。

支持32 位的高速AMBA 总线接口。

支持VFP10 浮点处理协处理器。

全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS 等多种主流嵌入式操作系统。

支持数据Cache 和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力

主频最高可达400MIPS。

内嵌并行读/写操作组件。

ARM10E 系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设

备、工业控制、通信和信息系统等领域。ARM10E 系列微处理器包含ARM1020E、ARM1022E 和ARM1026EJ-S 三种类型，以适用于不同的应用场合。

SecurCore 微处理器系列

SecurCore 系列微处理器专为安全需要而设计，提供了完善的32 位RISC 技术的安全解决方案，因此，SecurCore 系列微处理器除了具有ARM 架构的低功耗、高性能的特点外，还具有其独特的优势，即提供了对安全解决方案的支持。

SecurCore 系列微处理器除了具有ARM 架构各种主要特点外，还在系统安

全方面具有如下的特点：

带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的安全。

采用核心技术，防止外部对其进行扫描探测。

可整合用户自己的安全特性和其它协处理器。

SecurCore 系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应

用系统，如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。SecurCore 系列微处理器包含SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore

SC200 和SecurCore SC210 四种类型，以适用于不同的应用场合。

StrongARM 微处理器系列

Intel StrongARM SA-1100 处理器是采用ARM 架构高度整合的32 位RISC

微处理器。它融合了Intel 公司的设计和处理技术以及ARM 架构的电源效率，采用在软件上兼容ARMv4 架构、同时采用具有Intel 技术优点的架构。Intel StrongARM 处理器是携带型通讯产品和消费类电子产品的理想选择，已成功应

用于多家公司的掌上计算机系列产品。

Xscale 处理器

Xscale 处理器是基于ARMv5TE 架构的解决方案，是一款全性能、高成本

效益比、低功耗的处理器。它支持16 位的Thumb 指令和DSP 指令集，已使

用在数字移动电话、个人数字助理和网络产品等场合。Xscale 处理器是Intel 目前主要推广的一款ARM 微处理器。

1.2.3. ARM微处理器结构

ARM 架构还采用了一些特别的技术，在性能的前提下尽量缩小芯片的面

积，并降低功耗：

所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。

可用加载/存储指令连续传输数据，以提高数据的传输效率。

可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位元处理。

在循环处理中使用地址的自动增减来提高执行效率。

RISC 架构

传统的CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）结构有

其固有的缺点，即随着计算机技术的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这

些新增的指令，计算机的架构会越来越复杂，然而，在CISC 指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20％的指令会被反复使用，占整个程序代码的80 ％。而余下的80％的指令却不经常使用，在程序设计中只占20％，显然，这种

结构是不太合理的。

基于以上的不合理性，1979 年美国加州大学伯克利分校提出了RISC （Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）的概念，RISC 并非只是

简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高

运算速度上。RISC 结构优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令；将指

令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码

控制等措施来达到上述目的。到目前为止，RISC 架构也还没有严格的定义，一

般认为，RISC 架构应具有如下特点：

采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有2～ 3 种。

使用单周期指令，便于管线操作执行。

大量使用缓存器，数据处理指令只对缓存器进行操作，只有加载/ 存储指令可以存取内存，以提高指令的执行效率。

当然，和CISC 架构相比较，尽管RISC 架构有上述的优点，但决不能认为RISC 架构就可以取代CISC 架构，事实上，RISC 和CISC 各有优势，而且界限

并不那么明显。现代的CPU 往往采用CISC 的外围，内部加入了RISC 的特性，如超长指令集CPU 就是融合了RISC 和CISC 的优势，成为未来的CPU 发展方向之一。

ARM 微处理器的缓存器结构

ARM 处理器共有37 个缓存器，被分为若干个组（BANK），这些缓存器包括：

31 个通用缓存器。

包括程序计数器（PC 指标）。

6 个状态缓存器，用以标识CPU 的工作状态及程序的执行状态，均为

32 位，目前只使用了其中的一部分。

同时，ARM 处理器又有7 种不同的处理器模式，在每一种处理器模式下均

有一组相应的缓存器与之对应。即在任意一种处理器模式下，可存取的缓存器包

括15 个通用缓存器（R0～R14）、一至二个状态缓存器和程序计数器。在所有的

缓存器中，有些是在7 种处理器模式下共享的同一个实体缓存器，而有些缓存器则是在不同的处理器模式下有不同的实体缓存器。关于ARM 处理器的缓存器结

构，在后面的相关章节将会详细描述。

ARM 微处理器的指令结构

ARM 微处理器的在较新的架构中支持两种指令集：

ARM 指令集和Thumb 指令集。其中，ARM 指令为32 位的长度，Thumb 指令为16 位长度。

Thumb 指令集为ARM 指令集的功能子集，但与等价的ARM 程序代码相比较，可节省30％～40％以上的存储空间，同时具备32 位程序代码的所

有优点。关于ARM 处理器的指令结构，在后面的相关章节将会详细描

述。

ARM 微处理器核心的选择

从前面所介绍的内容可知，ARM 微处理器包含一系列的核心结构，以适应

不同的应用领域，用户如果希望使用WinCE 或标准Linux 等操作系统以减少软

体发展时间，就需要选择ARM720T 以上带有MMU（Memory Management Unit）

功能的ARM 芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM

都带有MMU 功能。而ARM7TDMI 则没有MMU，不支持Windows CE 和标准

Linux，但目前有uCLinux 等不需要MMU 支持的操作系统可执行于ARM7TDMI

硬件平台之上。事实上，uCLinux 已经成功移植到多种不带MMU 的微处理器平

台上，并在稳定性和其它方面都有上佳表现。

系统的工作频率

系统的工作频率在很大程度上决定了ARM 微处理器的处理能力。ARM7 系

列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz，常见的ARM7 芯片系统主时钟为

20MHz-133MHz，ARM9 系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz，常见

的ARM9 的系统主时脉频率为100MHz-233MHz ，ARM10最高可以达到

700MHz。不同芯片对频率的处理不同，有的芯片只需要一个主频率频率，有的

晶芯片内部部频率控制器可以分别为ARM 核心和USB、UART、DSP、音频等

功能组件提供不同频率的频率。

芯片内部存储器的容量

大多数的ARM 微处理器芯片内部存储器的容量都不太大，需要用户在设计

系统时外扩内存，但也有部分芯片具有相对较大的芯片内部存储空间，如

ATMEL 的AT91F40162 就具有高达2MB 的芯片内部程序存储空间，用户在设计

时可考虑选用这种类型，以简化系统的设计。

芯片内部外围电路的选择

除ARM 微处理器核以外，几乎所有的ARM 芯片均根据各自不同的应用领

如USB 接口、IIS 接口、LCD 控制器、键盘接口、RTC、ADC 和DAC、DSP 辅助运算器等，设计者应分析系统的需求，尽可能采用芯片内部外围电路完成所需

的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。

1.2.4.选择ARM微处理器的应用类型

鉴于ARM 微处理器的众多优点，随着国内外嵌入式应用领域的逐步发展，ARM 微处理器必然会获得广泛的重视和应用。但是，由于ARM 微处理器有多

达十几种的核心结构，几十个芯片生产厂家，以及千变万化的内部功能组态组

合，给开发人员在选择方案时带来一定的困难，所以，对ARM 芯片做一些对比

研究是十分必要的。

以下从应用的角度出发，对在选择ARM 微处理器时所应考虑的主要问题做

一些简要的探讨。

1.2.5. ARM微处理器指令简述

ARM 微处理器的指令的分类与格式

ARM 微处理器的指令集是加载/存储(Load/Store)指令，也即指令集仅能处理

缓存器中的数据，而且处理结果都要放回缓存器中，而对系统内存的存取则需

要透过专门的加载/存储指令来完成。

ARM 微处理器的指令集可以分为跳移指令、数据处理指令、程序状态暂存

器（PSR）处理指令、加载/存储指令、协处理器指令和例外产生指令六大类，

具体的指令及功能如表3-1 所示（表中指令为基本ARM 指令，不包括衍生的ARM 指令）。

表1-1 ARM 指令及功能描述

嵌入式系统原理与应用技术

1.嵌入式系统的定义：一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的特征：（1）通常是面向特定应用的。具有功耗低、体积小和集成度高等特点。（2）硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。（3）实时系统操作支持。（4）嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进行。（5）为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。 3.ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和安全产品、无线通信、消费类电子产品。 4.ARM嵌入式微处理器的特点：（1）体积小、低功耗、低成本、高性能。（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件。（3）使用单周期指令，指令简洁规整。（4）大量使用寄存器，大多数数据都在寄存器中完成，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。（5）寻址方式简单灵活，执行效率高。（6）固定长度的指令格式。 5.嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户软件构成。 2.哈佛体系结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。 3.嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器（EMPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SoC) 4.ARM7采用3级流水线结构，采用冯·诺依曼体系结构；ARM9采用5级流水线结构，采用哈佛体系结构。 5.ARM处理器共有37个32bit寄存器，包括31个通用寄存器和6个状

嵌入式系统原理与应用习题解析

1.8 练习题P14 1.选择题 （1）A 说明：嵌入式系统的发展趋势表现在以下几方面： 1.产品种类不断丰富，应用范围不断普及 2.产品性能不断提高 3.产品功耗不断降低，体积不断缩小 4.网络化、智能化程度不断提高 5.软件成为影响价格的主要因素 （2）D

说明：常见的嵌入式操作系统: VxWorks，Windows CE、uC/OS-II和嵌入式Linux。 （3）A 说明：VxWorks是美国WindRiver公司于1983年开发的一种32位嵌入式实时操作系统。 2.填空题 (1)嵌入式计算机 (2)微处理器外围电路外部设备 (3)板级支持包实时操作系统应用编程接口应用程序 (4)嵌入式处理器微控制器数字信号处理器 3.简答题 （1）简述嵌入式系统的定义和特点 答：定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 特点：专用性强、实时性好、可裁剪性好、可靠性高和功耗低等。（2）简述计算机系统的发展历程 第一阶段大致在20世纪70年代前后，可以看成是嵌入式系统的萌芽阶段； 第二阶段是以嵌入式微处理器为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统； 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统，也是嵌入式应用

开始普及的阶段； 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。 （3）简述MCU和DSP的区别 MCU是微控制器，DSP是数字信号处理器。 MCU相当于小型的电脑，内部集成的CPU、ROM、RAM、I/O总线，所以集成度高是它的特点。 DSP是专用的信息处理器，内部的程序是对不同的机器和环境进行特别优化，所以处理速度是最快的。 2.4 练习题 1. 填空题 (1) ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E ARM11 (2) 精简指令集计算机 (3) Samsung ARM920T IIC总线 (4) BGA 显卡布线 (5) 1.8V 3.3V (6) 8 128 1 (7) S3C2410 64MB 64MB 2. 选择题 (1) D (2)C (3)A (4)B (5)B (6)C (7)D (8)C (9)C (10)B

大工15春《嵌入式原理与开发》在线测试

大工15春《嵌入式原理与开发》在线测试2 试卷总分：100 测试时间：-- 单选题多选题判断题 包括本科的各校各科新学期复习资料，可以联系屏幕右上的“文档贡献者” 一、单选题（共10 道试题，共30 分。）V 1. 事件驱动系统指的是能够对外部事件直接影响的系统，其中不包括（）A. 实时多任务 B. 中级处理器 C. 前后台 D. 多处理器 满分：3 分 2. FIQ出现异常中断时的中断向量为（），其位于中断向量表的最后 A. 0x0000000x B. 0X000000lc C. 0x000000xx D. 0x0000012x 满分：3 分 3. ARM的指令长度是32位，编码方式采用的是（）进制编码方式。A. 2 B. 8 C. 10 D. 16 满分：3 分 4. 嵌入式系统是以硬件和软件组成的，其中硬件设计是以（）位嵌入式处理器为核心A. 8 B. 16 C. 32 D. 64 满分：3 分 5. 哪个是不属于嵌入式操作系统应用领域的（）A. 智能仪表 B. 普通玩具 C. 军事电子 D. 工控设备 满分：3 分 6. 下面四项，哪个不属于嵌入式系统硬件的基本要素（）。A. 模拟电路 B. 设备驱动 C. 处理器 D. 电源 满分：3 分 7. 嵌入式系统的硬件由四部分组成，核心是（）。A. 嵌入式处理器 B. 外围电路 C. 接口 D. 外部设备 满分：3 分

8. 基于ARM架构的处理器存储寻址空间为（）。A. 2GB B. 4GB C. 6GB D. 8GB 满分：3 分 9. 下面四项中不属于嵌入式系统的发展趋势的是（）。A. 小型化 B. 实用性 C. 人工性 D. 高速度 满分：3 分 10. 虚拟存储系统中包括三个存储空间，不属于的是（）A. 内存空间 B. 虚存空间 C. 辅存空间 D. 硬件空间 满分：3 分 二、多选题（共10 道试题，共40 分。）V 1. 电源管理能够控制微处理器的三种不同的耗电的工作模式，分别是（）A. 空闲模式 B. 锁存模式 C. 运行模式 D. 睡眠模式 满分：4 分 2. 嵌入式系统的特征包括下面（）哪三项。A. 专用性强 B. 系统内核大 C. 较长的生命周期 D. 软件开发的非标准化 满分：4 分 3. 下面哪些属于嵌入式系统的发展趋势（）。A. 联网 B. 专业化 C. 个性化 D. 精简的系统内核 满分：4 分 4. 通用寄存器可以分成哪三类（）A. 处理器 B. 备份寄存器 C. 程序计数器 D. 未备份寄存器 满分：4 分 5. Thumb指令集和ARM指令集共同具有的两个特征是（）。A. 有较多寄存器 B. 有较多通讯总线 C. 能对CPU状态优化 D. 对存储器的访问只能通过Load/Store指令 满分：4 分 6. 下面四项中，哪些属于我国自主研发的嵌入式操作系统（）。A. WindowsCE

《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲.

《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：230449 课程名称：嵌入式系统原理与应用 英文名称：Principle and Application of Embedded System 课程类别：专业课 学时：72（其中实验32学时） 学分：3.5 适用对象: 计算机科学与技术业 考核方式：考试（平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占70%） 先修课程：计算机组成原理、操作系统、编译原理 二、课程简介 嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。The principle of embedded system is an important course of computer science and technology, which introduce the principles and the theory of embedded system.T his curriculum is tied closely with not only hardware but also embedded operating system and embedded software. It introduce the conception of embedded system, components of software and hardware, developing progresses and designing methods of embedded programming which based on the 32bit arm processor and operating system of opened linux.The knowledge of this course would be solid foundation for the student who would be engaged in researching or developing about embedded system. 三、课程性质与教学目的 嵌入式系统原理与应用课程的性质：该课程是计算机科学与技术专业的专业课。 嵌入式系统原理与应用课程的教学目的：通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。 四、教学内容及要求 第一章嵌入式系统导论 （一）目的与要求

AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践——学习笔记

AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践 学习笔记 1.AVR单片机的基本结构 1.1.单片机的基本组成 1.1.1.单片机的基本组成结构 单片机的基本组成单元 CPU 程序存储器数据存储器I/O接口 CPU与各基本单元通过芯片内的内部总线连接。 一般情况下，内部总线中的数据总线宽度（或指CPU字长）也是单片机等级的一个重要指标。 内部总线：数据总线、地址总线、控制总线。 1.1. 2.单片机的基本单元与作用 1)MCU单元 MCU单元部分包括CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路。 CPU： 时钟和复位电路： 总线控制电路：

2)片内存储器 单片机的存储器一般分为程序存储器和数据存储器，它们往往构成互不相同的两个存储空间，分别寻址，互不干扰。 单片机的内部结构通常使用哈佛体系结构，在这种体系中采用分开的指令和数据总线以及分开的指令和数据空间，分别采用专用的总线与CPU交换，可以实现对程序和数据的同时访问，提高了CPU的执行速度和数据的吞吐量。 3)程序存储器 程序存储器用于存放嵌入式系统的应用程序。 4)数据存储器 单片机在片内集成的数据存储器一般有两类：随机存储器RAM、电可擦除存储器EEPROM。 随机存储器RAM： 电可擦除存储器EEPROM 5)输入输出端口 并行总线I/O端口： 通用数字I/O端口：

片内功能单元的I/O端口： 串行I/O 通信口： 其他专用接口： 6)操作管理寄存器 管理、协调、控制、操作单片机芯片中各功能单元的使用和运行。 1.2.ATmega16单片机的组成 1.2.1.AVR单片机的内核结构 “快速访问”意味着在一个周期内执行一个完整的ALU操作。 AVR的算术逻辑单元ALU支持寄存器之间、立即数与寄存器之间的算术与逻辑运算功能，以及单一寄存器操作。每一次运算操作的结果将影响和改变状态寄存器（SREG）的值。 ALU操作 从寄存器组中读取两个操作数 操作数被执行将执行结果写回目的寄存器 1.2.2.ATmega16的外部引脚与封装

嵌入式原理与应用复习题

一.单项选择题 1. 下面哪项为错误的说法（Ａ） A. 冯·诺依曼结构共用数据存储空间和程序存储空间，不共享存储器总线 B. 哈佛结构有分离的数据和程序空间及分离的访问总线 C. 哈佛结构在指令执行时，取址和取数可以进行并行操作 D. 哈佛结构指令执行时效率更高 2. 下列关于/etc/fstab文件描述，正确的是（Ｄ） A. fstab文件只能描述属于linux的文件系统 B. CD_ROM和软盘必须是自动加载的 C. fstab文件中描述的文件系统不能被卸载 D. 启动时按fstab文件描述内容加载文件系统 3. ARM9和ARM7的重要区别是（Ａ） A . ARM9带有MMU功能 B . ARM9支持Thumb指令集 C . ARM9带有Cache功能 D . ARM9是哈佛结构 4. 如果数据的存储格式是大端模式，32bit宽的数0x12345678在大端模式下的CPU 内存中的存放（假设从地址0x4000开始）。内存地址为0x4001的内容是（Ａ） A.0x34 B.0x56 C.0x23 D.0x78 5. 文件exer1的访问权限为rw-r--r--，现要增加所有用户的执行权限和同组用户的 写权限，下列命令正确的是（Ａ） A.c h m o d a+x g+w e x e r1 B.c h m o d765e x e r1 C.c h m o d o+x e x e r1 D.c h m o d g+w e x e r1 6. NAND FLASH和NOR FLASH的区别正确的是（Ｄ） A. NOR的读速度比NAND稍慢一些 B.NAND 的擦除速度远比NOR的慢 C.NAND的写入速度比NOR慢很多 D.大多数写入操作需要先进行擦除操作。 7. gcc使用下列哪个选项可以查看编译的详细过程（Ｂ） A. -o B. -v C.-E D. -g 8. Boot Loader 的stage2通常使用C语言实现，以完成复杂的功能，并增加可读性 和可移植性，以下哪一步骤属于stage2的内容（Ｄ） A.为加载?Boot?Loader?的?stage2?准备?RAM?空间 B.设置好堆栈 C.硬件设备初始化 D.将?kernel?映像和根文件系统映像从?flash?上读到?RAM?空间中 9. 怎样新建一个新文件：（Ａ） A.touch hello.c B.mk hello.c C.rm hello.c D.new hello.c 10. 在vi编辑器的命令模式中，删除一行的命令是：（Ｂ） A.yy B.dd C.pp D.xx

嵌入式系统原理及应用第三章习题

第三章软件作业习题 3、将存储器中0x400000开始的200字节的数据，传送到0x400800开始的区域。 解： AREA procedure3,CODE,READONLY ENTRY CODE32 START MOV R0,#0x400000 LDR R1,=0x400800 MOV R7,#200 LOOP LDRB R2,[R0],#1 STRB R2,[R1],#1 SUBS R7,R7,#1 BNE LOOP CEASE B CEASE END 4、编写程序，比较存储器中0x400000和0x400004两无符号字数据的大小,并且将比较结果存于0x400008的字中，若两数相等其结果记为0,若前者大于后者其结果记为1，若前者小于后者其结果记为-1。解： AREA procedure4,CODE,READONLY ENTRY CODE32 START MOV R0,#0x400000 LDR R1,[R0],#4 ;取第1个数 LDR R2,[R0],#4 ;取第2个数 CMP R1,R2 ;将两个数相比较 MOVHI R1,#1 ;R1比R2大

精选文库 MOVLO R1,#-1 ;R1比R2小 MOVEQ R1,#0 ;两个数相等 STR R1,[R0] CEASE B CEASE END 5、存储器从0x400000开始的100个单元中存放着ASCII码，编写程序，将其所有的小写字母转换成大写字母，对其它的ASCII码不做变换。 解： AREA procedure5,CODE,READONLY ENTRY CODE32 START MOV R0,#0x400000 MOV R1,#0 LOOP LDRB R2,[R0,R1] CMP R2,#0x61 ;与‘a’比较 BLO NEXT ;小于转到NEXT CMP R2,#0x7B ;0x7A为‘z’ SUBLO R2, R2,#0x20 ;小于转换 STRBLO R2,[R0,R1] ;小于保存 NEXT ADD R1,R1,#1 CMP R1,#100 BNE LOOP CEASE B CEASE END 6、编写一程序，查找存储器从0x400000开始的100个字中为0的数目，将其结果存到0x400190中。 解： AREA procedure6,CODE,READONLY ENTRY

armcotex-a8嵌入式原理与系统设计习题答案

第1章 什么是嵌入式系统 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软/硬件可剪裁、适用于对系统功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统的应用领域有哪些列举一些生活中的嵌入式系统实例。 嵌入式系统的应用领域有交通管理、工控设备、智能仪器、汽车电子、环境监测、电子商务、医疗仪器、移动计算、网络设备、通信设备、军事电子、机器人、智能玩具、信息家电等； ①网络设备: 交换机、路由器、Modem 等。 ②消费电子: 手机、MP3、PDA、可视电话、电视机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像机、信息家电等。 ③办公设备: 打印机、传真机、扫描仪等。 ④汽车电子: ABS (防死锁制动系统)、供油喷射控制系统、车载 GPS 等。 ⑤工业控制: 各种自动控制设备 嵌入式系统的组成有哪些 嵌入式系统一般由硬件层，中间层，软件层三层组成。 嵌入式系统的特点有哪些 嵌入式系统有以下4个特点：系统内核小、专用性强、系统精简、实时性高。 简述嵌入式系统的发展。 嵌入式系统具有以下6个发展趋势：系统工程化、开源化、功能多样化、节能化、人性化、网络化。 常用的嵌入式处理器分为哪几类

常见的嵌入式处理器有一下四类：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。 嵌入式操作系统的特点有哪些 嵌入式操作系统有以下6个特点：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务的操作系统、需要专用开发工具和环境。 什么是实时操作系统 IEEE 实时 UNIX 分委会认为实时操作系统应具备哪些特点实时操作系统是指在限定的时间内能对过程调用产生正确的响应的操作系统。IEEE 的实时UNIX分委会认为实时操作系统应具备以下特点：异步的事件响应、切换时间和中断延迟时间确定、优先级中断和调度、抢占式调度、内存锁定、连续文件、同步。 常用的嵌入式操作系统有哪些它们各有什么特点

嵌入式原理与应用-课程设计目的

嵌入式原理与应用课程设计任务书 （08级电气自动化01班与02班） 1.课程设计题目： 1）设计一个LED灯指示控制直流电机控制装置 使用4个LED灯指示，包括直流电机的低速转动与停转，高速转动与停转。 2）设计一个LED灯指示控制步进制电机控制装置 使用4个LED灯指示，单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。。。）步进制电机的顺时针转动与停转，逆时针转动与停转。 3）设计一个红绿LED灯指示控制人行道过马路装置 使用7个或14个LED灯做一位或两位7段数码管管倒计时控制红绿黄灯亮，实现对人行道和车行道的控制；或用多个LED和蜂鸣器在另一个定时器的指示下控制红绿黄灯亮，实现对人行道和车行道的控制。 2.课程设计目的： 1）理解与掌握嵌入式袁智勇教材5.4节I/O端口。 2）理解嵌入式袁智勇教材6.1节中断概述。 3）理解与掌握嵌入式袁智勇教材6.3节定时器工作原理。。 4）掌握与使用周立功教程4.2节GPIO，掌握自动化流程控制的通断控制LED灯的控制编程与硬件实现。 5）掌握与使用周立功教程4.5节定时器0与定时器1，准确的使用定时器0与定时器1进行自动化流程控制直流电机的控制编程与硬件实现；步进制电机的控制编程与硬件实现；及7段数码管倒计时指示交通灯的编程与硬件实现。

6）根据上述理论与资源和嵌入式指导书2440实验182页-188页，写出该课程设计报告。 3.课程设计主要内容： 1）每两至三人一组根据该组所选的题目，可选1-2个题目，绘出该课程设计电路图和列出使用器件明细表；领取明细表器件与焊接工具。完成该 电路图的焊接。 2）每组每人根据所选的题目编写该课题程序，调试正确后，烧写到LPCARM2103模块中去；实现该课程设计。 3）使用A4纸每人结合本课程设计目的和课程设计主要内容，撰写一份设计《嵌入式原理与应用课程设计报告》；并包含课题原理论述，实现电路 与编程论述，电路图，器件明细表，实现程序，调试烧写过程，课程设 计检验测试与实现，展望联想与总结。 4.课程设计资料： 1）《嵌入式系统原理与应用技术》北京航空航天大学出版社教材袁智勇著2）《EasyARM2103教材》广州周立功单片机发展有限公司编 3）直流电机dynamo-1 程序和步进制电机motor-0程序作者指导教师刘敦放 5.课程设计提交时间： 课程设计报告和课程设计演示和设计实用工具、LPCARM2103模块及仿真器一起在2011年12月15日以前一起交给刘敦放老师。

孟祥莲--嵌入式系统原理及应用教程-部分习题答案20150618

习题1 1.嵌入式系统的概念的是什么？ 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。(嵌入式系统是嵌入式到对象体系中的，用于执行独立功能的专用计算机系统。) 2.嵌入式系统的特点是什么？ 答：系统核小；专用性强；运行环境差异大；可靠性要求高；系统精简和高实时性操作系统；具有固化在非易失性存储器中的代码嵌入式系统开发和工作环境 4.嵌入式系统的功能是什么？ 答：提供强大的网络服务小型化，低成本，低功能；人性化的人机界面；完善的开发平台5.嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成？ 答：嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，由存储器I/O单元电路，通信模块，外部设备必要的辅助接口组成的。 7.嵌入式操作系统的主要特点是什么？ 答：体积小；实时性；特殊的开发调试环境。 8.叙述嵌入式系统的分类。 答：按嵌入式微处理器的位数分类可以分为4位、8位、16位、32位和64位等；按软件实时性需求分类可以分为非实时系统（如PDA），软实时系统（如消费类产品）和硬实时系统（如工业实时控制系统）；按嵌入式系统的复杂程度分类可以分为小型嵌入式系统，中型嵌入式系统和复杂嵌入式系统。 习题2 1.ARM9处理器和工作状态有哪些？ 答：ARM状态：此时处理器执行32位的的字对齐的ARM指令。 Thumb状态：此时处理器执行16位的，半字对齐的Thumb指令 2.叙述ARM9部寄存器结构，并分别说明R13、R14、R15寄存器的作用。 答：共有37个部寄存器，被分为若干个组（BANK），这些寄存器包括31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针）6个状态寄存器。R13用作堆栈指针，R14称为子程序寄存器，R15用作程序计数器。 4.ARM处理器的工作模式有哪些？ 答：用户模式：ARM处理器正常的程序执行状态。 快速中断模式：用于高速数据传输或通道处理 外部中断模式：用于通用中断处理 管理模式：操作系统使用的保护模式 数据访问终止模式：当数据或指令预期终止时进入该模式，可用于虚拟存储器及存储保护 系统模式：运行具有特权的操作系统任务 未定义指令终止模式：当未定义的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。 5.ARM微处理器支持的数据类型有哪些？ 答：ARM微处理器中支持字节（8位）、半字（16位），字（32位）三种数据类型。其中，字需要4字节对齐，半字需要2字节对齐。 7.叙述CPSR寄存器及其各位数据位的作用？ 答：CPSR是当前程序状态寄存器，是在任何模式下都可以访问的通用状态寄存器，它包括

《嵌入式系统原理及应用》习题

第一章 嵌入式系统概述 1.什么是嵌入式系统？ 2.嵌入式系统的组成。 3.通过查阅资料，你认为嵌入式系统的发展趋势如何？ 4.RISC架构与CISC架构的特点和区别。 5.冯?诺依曼（Von Neumann）结构或哈佛（Harvard）的特点。 6.请分析课堂上讲解的基于ucosII的程序工作原理。将其改写成单片机C程序和汇编程 序。 第二章 ARM7体系结构 1.分析ARM7的3级流水线的工作方式。 2.比较ARM7与单片机的异常向量表，当前程序状态寄存器。 3.简述ARM7处理器的2种工作状态和7种运行模式。 4.MOV指令与LDR指令都是往目标寄存器中传送数据，它们的区别。 第三章 ARM7TDMI(-S)指令系统 1.比较ARM7与单片机的寻址方式种类的区别。 2.解释满递减堆栈。 3.试分析ARM7的RISC汇编指令的特点。 第四章 ARM硬件结构 1.ARM的片内、外存储器编程通常有哪些方法？ 2.简述ARM7存储空间的映射分布 3.简述存储器映射原因。 4.分析存储器重映射的原因。 5.程序分析题。试分析该程序，并计算PLL中M和P的值。 config.h中的部分代码 /* System configuration .Fosc、Fcclk、Fcco、Fpclk must be defined */ /* 系统设置, Fosc、Fcclk、Fcco、Fpclk必须定义*/ #define Fosc 11059200 //Crystal frequence,10MHz~25MHz，should be the same as actual status. //应当与实际一致晶振频率,10MHz~25MHz #define Fcclk (Fosc* 4) //System frequence,should be (1~32)multiples of Fosc,and should be equal // or less than 60MHz. 系统频率，必须为Fosc的整数倍(1~32)，且<=60MHZ #define Fcco (Fcclk * 4) //CCO frequence,should be 2、4、8、16 multiples of Fcclk, ranged from 156MHz to // 320MHz. CCO频率，必须为Fcclk的2、4、8、16倍，范围为156MHz~320MHz #define Fpclk (Fcclk / 4) * 1 //VPB clock frequence , must be 1、2、4 multiples of (Fcclk / 4). //VPB时钟频率，只能为(Fcclk / 4)的1、2、4倍

嵌入式系统原理与应用复习知识点总结

第一章 1、嵌入式系统的应用范围：军事国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业 控制。 2、嵌入式系统定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件与硬件可裁剪，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。（嵌入式的三要素：嵌入型、专用性与计算机系统）。 3、嵌入式系统的特点：1）专用性强；2）实时约束；3）RTOS ；4）高可靠性；5）低功耗； 6）专用的开发工具和开发环境；7）系统精简； 4、嵌入式系统的组成： （1）处理器：MCU、MPU、DSP、SOC ； （2）外围接口及设备：存储器、通信接口、I/O 接口、输入输出设备、电源等； （3）嵌入式操作系统：windows CE 、UCLinux 、Vxworks 、UC/OS; （4）应用软件：Bootloader 5、嵌入式系统的硬件：嵌入式微处理器（MCU、MPU、DSP、SOC ），外围电路， 外部设备； 嵌入式系统的软件：无操作系统（NOSES ），小型操作系统软件（SOSE）,大型 操作系统软件（LOSES ）注：ARM 处理器三大部件：ALU 、控制器、寄存器。 6、嵌入式处理器特点：（1）实时多任务；（2）结构可扩展；（3）很强的存储区保护功能；（4）低功耗； 7、DSP 处理器两种工作方式：（1）经过单片机的DSP 可单独构成处理器；（2）作为协处理器，具有单片机功能和数字处理功能； 第二章 1、IP 核分类：软核、固核、硬核； 2、ARM 处理器系列：（1）ARM7 系列（三级流水，thumb 指令集，ARM7TDMI ）; （2）ARM9 系列（DSP 处理能力，ARM920T ）3 ）ARM/OE （增强DSP）4）SecurCone

孟祥莲嵌入式系统原理及应用教程部分习题答案

习题1 1. 嵌入式系统的概念的是什么？答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 （嵌入式系 统是嵌入式到对象体系中的，用于执行独立功能的专用计算机系统。） 2. 嵌入式系统的特点是什么？ 答：系统内核小；专用性强；运行环境差异大；可靠性要求高；系统精简和高实时性操作系统；具有固化在非易失性存储器中的代码嵌入式系统开发和工作环境 4. 嵌入式系统的功能是什么？答：提供强大的网络服务小型化，低成本，低功能；人性化的人机界面；完善的开发平台 5. 嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成？答：嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，由存储器I/O 单元电路，通信模块，外部设备必要的辅助接口组成的。 7. 嵌入式操作系统的主要特点是什么？答：体积小；实时性；特殊的开发调试环境。 8. 叙述嵌入式系统的分类。 答：按嵌入式微处理器的位数分类可以分为 4 位、8位、16位、32 位和64位等；按 软件实时性需求分类可以分为非实时系统（如PDA，软实时系统（如消费类产品） 和硬实时系统（如工业实时控制系统）；按嵌入式系统的复杂程度分类可以分为小型嵌入式系统，中型嵌入式系统和复杂嵌入式系统。 习题2 1. ARM9处理器和工作状态有哪些？ 答：ARM状态：此时处理器执行32位的的字对齐的ARM!令 Thumb状态：此时处理器执行16位的，半字对齐的Thumb指令 2. 叙述ARM晒部寄存器结构，并分别说明R13 R14 R15寄存器的作用。 答：共有37个内部寄存器，被分为若干个组（BANK，这些寄存器包括31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针）6个状态寄存器。R13用作堆栈指针，R14称为子程序链接寄存器，

嵌入式系统原理与应用习题答案

版权说明 本文件中出现的任何文字叙述、文件格式、插图、照片、方法、过程等内容，除另有特别注明，版权均属本人所有。 ----WangYiwei 由于我正在学习“嵌入式系统原理与应用——基于ARM微处理器和Linux操作系统”这门课程，网络上找不到课后习题答案。因此本人通过认真地做习题，不懂百度，查阅相关书籍等途径，整理了一份答案，可供各位参考。 注意：答案并不一定完全正确，有异议的答案欢迎提出来大家一起探讨。 1.8 练习题P14 1.选择题 （1）A 说明：嵌入式系统的发展趋势表现在以下几方面： 1.产品种类不断丰富，应用范围不断普及 2.产品性能不断提高 3.产品功耗不断降低，体积不断缩小 4.网络化、智能化程度不断提高 5.软件成为影响价格的主要因素 （2）D 说明：常见的嵌入式操作系统: VxWorks，Windows CE、uC/OS-II和嵌入式Linux。 （3）A

说明：VxWorks是美国WindRiver公司于1983年开发的一种32位嵌入式实时操作系统。 2.填空题 (1)嵌入式计算机 (2)微处理器外围电路外部设备 (3)板级支持包实时操作系统应用编程接口应用程序 (4)嵌入式处理器微控制器数字信号处理器 3.简答题 （1）简述嵌入式系统的定义和特点 答：定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 特点：专用性强、实时性好、可裁剪性好、可靠性高和功耗低等。 （2）简述计算机系统的发展历程 第一阶段大致在20世纪70年代前后，可以看成是嵌入式系统的萌芽阶段； 第二阶段是以嵌入式微处理器为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统； 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统，也是嵌入式应用开始普及的阶段； 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。 （3）简述MCU和DSP的区别 MCU是微控制器，DSP是数字信号处理器。 MCU相当于小型的电脑，内部集成的CPU、ROM、RAM、I/O总线，所以集成度高是它的特点。 DSP是专用的信息处理器，内部的程序是对不同的机器和环境进行特别优化，所以处理速度是最快的。 2.4 练习题 1. 填空题 (1) ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E ARM11 (2) 精简指令集计算机 (3) Samsung ARM920T IIC总线 (4) BGA 显卡布线 (5) 1.8V 3.3V (6) 8 128 1 (7) S3C2410 64MB 64MB 2. 选择题 (1) D (2)C (3)A (4)B (5)B (6)C (7)D (8)C (9)C (10)B

嵌入式系统原理及应用题目要求+程序代码

《嵌入式系统原理及应用》作业题目 作业1 一、调试下面的程序，并回答问题。 .global _start .text _start: LDR SP, =src LDMFD SP!,{R0-R6} STMFD SP!,{R0-R6} LDMFD SP!,{R3} LDMFD SP!,{R4} LDMFD SP!,{R5} LDMFD SP!,{R6} LDMFD SP!,{R0} LDMFD SP!,{R1} LDMFD SP!,{R2} stop: b stop .ltorg src: .long 1,2,3,4,5,6,7 .end 问：该程序完成了什么功能？ 答： 该程序完成的功能：先把数据区堆栈中的1~7这七个数据送给R0~R0寄存器，然后又把寄存器列表中的R0~R7存入堆栈，然后又依次把堆栈中的1~7这七个数送给R3~R6,R0~R2,然后程序就结束了，在取数和存数的过程中。堆栈指针sp由0x0000变到0x8030再到0x804c，然后到0x8030，然后依次加4，最后到0x804c；程序计数器R15（PC）由0x8000地址依次加4 。 二、LDMFD,STMFD伪代码实现的原理。 答： 指令STMFD和LDMFD分析： 根据ATPCS规则，我们一般使用FD（Full Descending）类型的数据栈！所以经常使用的指令就有STMFD和LDMFD， 通过ARM对于栈操作和批量Load/Store指令寻址方式，可以知道指令STMFD和LDMFD的地址计算方法： STMFD指令的寻址方式为事后递减方式(DB)

而DB寻址方式实际内存地址为： start_address = Rn - (Number_Of_Set_Bits_In(register_list)*4) end_address = Rn - 4 STM指令操作的伪代码： if ConditionPassed(cond) then address = start_address for i = 0 to 15 if register_list[i] == 1 Memory[address] = Ri address = address + 4 有上面两个伪代码可以得出 STMFD SP！，{R0-R7，LR} 的伪代码如下： SP ＝ SP －9×4； address = SP; for i = 0 to 7 Memory[address] = Ri; address = address + 4; Memory[address] = LR; LDMFD指令的寻址方式为事后递增方式(IA) IA内存的实际地址的伪代码 start_address = Rn end_address = Rn + (Number_of_set_bits_in(register_list)*4) - 4 LDM指令操作的伪代码(未考虑PC寄存器)： if ConditionPassed(cond) then address = start_address for i = 0 to 15 if register_list[i] == 1 Ri ＝ Memory[address,4] address = address + 4 所以LDMFD SP！，{R0-R7，PC}^ （；恢复现场，异常处理返回）伪代码是: address = SP; for i = 0 to 7 Ri = Memory[address ,4] address = address + 4; SP = address; 作业2 一、用移位操作完成（R0）*10运算。 参考程序： .text .global _start _start:

嵌入式系统原理与应用

嵌入式系统原理与应用 实验报告 班级： 学号： 姓名： 实验一Linux shell基本命令的使用 一、实验目的和要求 a)掌握用户系统常用命令。 b)掌握文件目录常用命令。 c)掌握压缩打包常用命令。 d)掌握网络相关命令。

二、实验内容和原理 a)登录系统，查看系统相关信息； b)查询和更新系统用户数据； c)创建文件目录和文件，并实现文件操作； d)打包并解压文件 e)查询系统网络状态，并设置和更新 三、实验环境 a)硬件：PC机 b)软件：LINUX操作系统、虚拟机 四、算法描述及实验步骤 a)启动系统，打开终端； b)查看系统信息，并将以下查看内容重定向添加到文件systemInfo.txt，最后清屏： 1、查看系统当前所有进程； 2、查看当前系统信息 3、查看硬盘分区情况 4、查看/etc/fstab文件 5、查看系统当前的网络地址 c)系统用户数据: 1、切换到root状态 2、创建用户（姓名拼间首字母加学号后两位，如张飞ZF01），密码是123456 3、进入新用户，并查看默认所在主目录及所有登录系统的用户 d)文件操作： 1、在当前用户的主目录下，创建文件夹Labl 2、进入Lab1文件夹，新建文件welcome.txt，写入“Hello Zhang Fei!”保存退出 3、将b步骤生成的文件SystemInfo.txt，移动到Lab1文件夹，并设置文件权限为： 文件所有者可读写，其它为只读; 并查看文件列表，权限是否设置 4、返回到当前用户的主目录 5、将Lab1文件夹打包生成tar.gz文件，并删除原文件夹 五、实验报告要求: 按实验步骤执行，在纸质实验报告上详细描述执行流程（使用命令及操作流程），并在电子版的实验报告上要求另加适当截图描述； a)启动系统，打开终端；或使用putty连接系统（如果未安装ssh，可以使用sudo apt-get install ssh)： 运行Applications→Terminal

嵌入式系统原理及应用教程

重点掌握： 嵌入式概念：以应用为中心，以微电子技术，控制技术，计算机技术和通信技术为基础，强调软硬件协同整合，对功能，可靠性，成本，体积以及应用环境等有严格要求的专用计算机系统。 ROM：只读存储器RAM是指随机存取存储器（random access memory） SRAM静态随机存储器DSAM动态随机存储器 MPU （Micro Processor Unit），叫微处理器，通常代表一个功能强大的CPU（暂且理解为增强版的CPU吧）,但不是为任何已有的特定计算目的而设计的芯片。 MCU（Micro Control Unit），叫微控制器 SOC（System on Chip）指的是片上系统，以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统。MCU只是芯片级的芯片，而SOC是系统级的芯片 SOPC（System On a Programmable Chip），可编程片上系统,以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。 三要素：嵌入型，，专用性，计算机系统 RTOS:实时多任务操作系统内核和操作系统的接口：API（应用程序接口） 常见操作系统：VxWorks,linux,uclinux,ucOS-II HAL: 硬件抽象层 BSP；板级支持包 Load：存储器读出到寄存器Store：寄存器写入到存储器 MMU：存储管理单元。（1kb，4kb，64kb，1mb） 1.将主存地址从虚拟空间映射到物理存储空间 2.存储器访问权限控制 3.设计虚拟存储空间的缓冲特性，采用分页虚拟存储管理方式。 TLB：快表字：4字节半字：2字节字节：8位 TDMI:支持高密度的Thumb指令集，片上Debug，支持内嵌乘法器，ICE支持片上断点调试。大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节存储在高地址中。 小端格式相反。 异常：当正常的程序执行流程发生暂停的停止时 中断是正常机制，是一种产cup所具有的功能（硬件引起，软件错误引起） Busybox是压缩了Linux许多工具和命令的工具包，linux中的瑞士军刀，在制作根文件系统是可以使用它来减少工作量。 BootLoader 的概念：在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。可以初始化硬件设备、建立内存空进的映射图、从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。 内核移植：根据目标硬件平台架构将系统内核进行裁剪，使其在目标平台上进行的一种方法驱动概念及其作用: 是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序, 硬件和系统之间的桥梁，是操作系统内核和机器硬件之间的接口。隐藏了不同硬件设备内部的详细工作过程，并且为同一应用程序提供了统一的接口。在用户态和内核态之间传递数据。 文件系统：负责管理和存储文件信息的软件机构成为文件管理系统，简称文件系统，是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法数据结构，即在磁盘上组织文件的方法。(文件系统不仅包含着文件中的数据而且还有文件系统的结构)

嵌入式系统原理与应用技术

嵌入式系统原理与应用 技术 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

1.嵌入式系统的定义：一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的特征：（1）通常是面向特定应用的。具有功耗低、体积小和集成度高等特点。（2）硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。（3）实时系统操作支持。（4）嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进行。（5）为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。 3.ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和安全产品、无线通信、消费类电子产品。 4.ARM嵌入式微处理器的特点：（1）体积小、低功耗、低成本、高性能。（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件。（3）使用单周期指令，指令简洁规整。（4）大量使用寄存器，大多数数据都在寄存器中完成，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。（5）寻址方式简单灵活，执行效率高。（6）固定长度的指令格式。

5.嵌入式系统一般由嵌入式、外围硬件设备、、用户软件构成。 2.哈佛体系结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。 3.嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器（EMPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SoC) 采用3级流水线结构，采用冯·诺依曼体系结构；ARM9采用5级流水线结构，采用哈佛体系结构。 处理器共有37个32bit寄存器，包括31个通用寄存器和6个状态寄存器。 体系结构可以用2种方法存储字数据，即大端格式和小端格式。 处理器既支持32位的ARM指令集又支持16位的THCMB指令集。 处理器有7种工作模式，他们分为两大类特权模式、非特权模式。其中用户模式属于非特权模式。 处理器的两种工作状态是①ARM状态,此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令。 ②Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb 指令。