【学习笔记】嵌入式三级

时间：2025-02-25 12:48:48

目录：

  • 嵌入式系统
    • CPU：
    • 开发过程
      • JTAG
    • ARM/Advanced RISC Machines
      • USB:
      • S3C2410
    • 实时操作系统
      • **uC/OS-IIS**
      • VxWorks
      • Linux
      • Linux与Unix
      • Android
    • 开源嵌入式操作系统
      • GUN开发工具
      • UART通用异步收发器
      • Soc
      • RS-232 RS-485
    • 网络
      • 以太网
      • 路由器
      • CAN总线
    • 存储器
    • 其他
  • 汇编
    • ARM的六大类指令集---LDR、LDRB、LDRH、STR、STRB、STRH
      • LDR指令LDR指令的格式为：
      • LDRB指令
      • LDRH指令
      • LDM指令：
      • STR指令STR指令的格式为：
      • STRB指令STRB指令的格式为：
      • STRH指令STRH指令的格式为：
      • STM指令：
      • BL

嵌入式系统

CPU：

  • 范围： 4、8、32、64位
  • 特点
    • 支持实时处理
    • 低功耗
    • 结构可扩展
    • 集成了测试电路
  • 嵌入式处理器分类
    • 按指令集：CISC复杂指令集和RISC精简指令集（arm）;
    • 按存储机制：哈佛结构和冯.诺依曼结构
      • 哈佛结构是一种程序指令储存和数据储存分开的存储器结构，
        • ARM7 冯.诺依曼结构，3级流水线
      • 冯·诺依曼结构是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构
        • ARM9 5级流水线
    • 按软硬件技术复杂度：低端、中端、高端系统
    • 字长：8、16、32、64
    • cortex-M3是哈佛结构。
  • 主要使用：ARM、DSP、FPGA
  • 嵌入式最小硬件系统：嵌入式处理器、时钟电路、电源电路、复位电路、存储器和调试测试接口

开发过程

需求分析与规格说明、系统设计、构件设计、系统集成与测试

JTAG

  • 大多数嵌入式CPU、DSP、FPGA都支持JTAG标准
  • 该标准中规定的TAP接口具有5根信号线：TCK、TMS、TDI、TDO、TRST。

ARM/Advanced RISC Machines

  • ARM11后改名Cortex，并分为A、R、M三个系列

    • A：面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用
    • R：实时系统
    • M微控制器

  • AMBA总线规范

    • AMBA是ARM公司公布的总线协议，用于连接和管理片上系统中功能模块的开放标准和片上互连规范。
    • AMBA总线协议——先进微控制器总线结构（Advanced Microcontroller Bus Architecture）（一种开放式总线结构）
    • AMBA是ARM公司发布的总线协议，用于连接和管理片上系统（SoC）中功能模块的开放标准和片上互连规范
    • 从1995的AMBA1.0到目前的AMBA4.0共四个版本
    • ARM7采用AMB1 ，ARM9采用AMBA2
    • 外围总线：GPIO、UART、SPI、I2C、USB、AD/DA、

  • 单周期工作、采用加载/存储指令访问内存、指令流水线技术

  • ARM共有37个寄存器，包括31个通用寄存器和6个状态寄存器，所有的通用寄存器均为32位结构，既可以存放数据也可以存放地址。

  • R0-R15 通用寄存器，32位

    • R13 堆栈指针SP； （也可以用作通用数据寄存器）
    • R14程序链接寄存器 LR；
    • R15 程序计数器PC

  • 处理器可以工作在3个模式下

    • ARM状态：32位指令（复位进入）
      • 处理器进行异常处理的时候，从异常向量地址开始执行，自动进入ARM状态
    • Thunb和Thumb-2状态：Thunb状态是ARM执行16位指令，新的Thumb-2内核技术兼有16位和32位指令长度。
      • 关外部中断：CPSID I
      • 开外部中断：CPSIE I
    • 调试状态
    • 注：通过BX指令ARM状态和Thumb状态是可以互相切换的。

  • 采用系统总线和外围总线两层结构构成片上系统

    • 系统总线：连接高带宽快速组件。
    • 外围总线：低速外围组件、速度不高的外部接口，包括定时器、并行接口和串行接口。

  • 7种异常以及相应优先级：复位RESET、未定义指令UND、软件中断SWI、指令预取中止PABT、数据访问中止DABT、外部中断请求IRQ、快速中断。

  • CPSR：当前程序状态寄存器，包含条件标志位、中断禁止位、当前处理器模式标志位及其他控制和状态位。

  • 大端模式：数据高位保存在低地址，数据低位保存在高地址。
    小端模式：数据高位保存在高地址

  • ARM处理器片内程序存储器通常使用SRAM

USB:

  • 热拔插
  • USB2.0 采用半双工差分方式 4根信号线
  • USB2.0速度为480Mb/s，USB3.0速度为640Mb/s
  • USB OTG的作用是可以摆脱主机完成点对点通讯，实现没有主机下从设备的之间的数据传送。

S3C2410

  • 是三星公司基于ARM920T核的
  • 中高档32位嵌入式微处理器
  • 哈佛
  • 高速组件采用AHB总线，低速外设接口采用APB总线，通过AHB总线连接
  • 电源管理模块有四种模式：正常模式、慢速模式、空闲模式、和掉电模式

实时操作系统

  • 强实时嵌入式操作系统（us，ms）：VxWorks、pPOS、uC/OS-II
  • 微内核结构的嵌入式操作系统：Symbian VxWorks QNX uC/OS-II iOS
  • 7个特征：异步IO和中断处理能

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