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三级嵌入式系统学习总结

一第一章

1. 嵌入式系统概论

嵌入式系统中的软件一般都固化在只读存储器中，用户不能随意更改其中的程序功能。

嵌入式系统的逻辑组成：1〕处理器 2〕存储器 3〕I/O 设备与 I/O 接口 4〕数据总线

5〕软件

嵌入式处理芯片有四种类型：1〕微处理器 2〕数字信号处理器 3〕微控制器〔单片机〕

4〕片上系统

微控制器 MCU 的低端产品并不会因为高端产品的出现而衰落

在 32 位 MCU 中，绝大多数使用 RAM 核

EDA：电子设计自动化

IP 核可以分为三种：软核、硬核、固核

2. 嵌入式系统与数字媒体

计算机中常用的最广泛的西文字符及其编码是 ASCII 字符集和 ASCII 码，即美国标准信息

交换码，共有 128 个字符，一个字符占一个字节。

我国目前广泛使用的汉字编码国家标准有 GB2312 和 GB18030

GB2312 只有 6763 个汉字，不够用

GB18030 字符集与国际标准 UCS/Unicode 字符集根本兼容。GB18030 采用不等长的编

码方法，单字节编码表示 ASCII 码，双字节编码表示汉字，与 GB2312 保持向下兼容，四

字节编码表示其他字符

Unicode 最新版本是 6.3。UCS/Unicode 在计算机中具体实现时采用不同的编码方案，

最常用的是 UTF-8 和 UTF-16，UTF-8 采用的是单字节可变长编码；UTF-16 采用的是双

字节可变长编码

文本的类型可以分为简单文本、丰富格式文本、超文本

图像的数据量=图像水平分辨率*图像垂直分辨率*像素深度/8〔像素深度指的是每个像素

用多少个二进制数来表示〕

数字视频的数据量非常大，在进展传输时必须进展压缩，压缩编码标准是国际标准化组织

〔ISO〕制定的，其名称为 MPEG。

无线局域网采用的协议主要是 IEEE 802.11〔俗称 WIFI〕

3. 数字通信与计算机网络

微波是一种 300MHz-300GHz 的电磁波

计算机网络的组成：1〕计算机等智能电子设备 2〕数据通信链路 3〕通信协议 4〕网

络软件

以太局域网：1〕发送数据设备必须把要传输的数据分成小块〔帧〕进展传输，一次只能

传输 1 帧；

2〕局域网中的每一个终端都有自己唯一的标识，称为物理地址或 MAC 地址，在发送的每

一帧数据中，必须包含自己的 MAC 地址和接收终端的 MAC 地址

3〕IP 协议定义了主机的概念，所有主机及使用一种统一格式的地址标识，称为 IP 地址。

4〕以太局域网大多是由集线器或者交换机组网

计算机网络的类型：1〕局域网 2〕城域网 2〕广域网

IP 地址分为 A、B、C 三类。

IP 是由四段数字组成，共 32 位，8 位一段。

A 类 IP 段　0.0.0.0 到 127.255.255.255 (0 段和 127 段不使用)

- -.可修编- .

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B 类 IP 段　128.0.0.0 到 191.255.255.255

C 类 IP 段　192.0.0.0 到 223.255.255.255

XP 默认分配的子网掩码每段只有 255 或 0

A 类的默认子网掩码　255.0.0.0　一个子网最多可以容纳 1677 万多台电脑

B 类的默认子网掩码　255.255.0.0　一个子网最多可以容纳 6 万台电脑

C 类的默认子网掩码　255.255.255.0　一个子网最多可以容纳 254 台电脑

二第二章

1. 嵌入式处理器

嵌入式处理器按照指令集可以分为复杂指令集构造和精简指令集构造，按存储机制可以分

为诺依曼构造及哈佛构造，按字长可以分为 8 位、16 位、32 位等

精简指令集构造采用加载和存储两种指令对存储器进展读写操作。

ARM 核采用多层次的存储构造，在处理器与主存储器之间参加 CACHE，综合了哈佛构造

和诺依曼构造的优点。

ARM 处理器的主流为 32 位，其主要特征如下：1〕单周期操作 2〕只是用加载/存储指令

访问存 3〕指令长度固定 4〕三地址指令格式 5〕指令流水线格式 6〕低功耗设计

ARM 由三种指令集，分别是：1〕ARM 指令集 2〕Thumb 指令集 3〕Thumb-2 指令

集

2. 典型 ARM 处理器介绍

ARM 处理器分为 5 类，分别是：1〕经典 ARM 处理器 2〕ARM Cortex 嵌入式处理器

3〕ARM Cortex 实时嵌入式处理器 4〕ARM Cortex 应用处理器 5〕ARM 专家处理器

ARM Cortex 处理器包括：1〕Cortex-A 面向高端应用的处理器 2〕Cortex-R 面向实时

控制的处理器 3〕Cortex-M 面向微控制器的处理器

3. ARM 处理器体系构造

ARM 处理器的工作状态：1〕ARM 状态，即 32 位状态 2〕Thumb 状态，即 16 位状态

3〕调试状态

ARM 处理器有 7 种工作模式，分别是 1〕用户模式 User 2〕快速中断模式 FIQ 3〕外部

中断模式 IRQ 4〕管理模式 SVC 5〕中止模式 ABT 6〕未定义指令模式 UND 7〕

系统模式 SYS

ARM 处理器由 37 个存放器，包括 31 个通用存放器和 6 个状态存放器，通用存放器中不

分组的有 8 个，即 R0-R7。

ARM 处理器用两种模式存储数据，一是大端模式，即 32 位的高字节存放在低地址中，低

字节存放在高字节中；二是小端模式，即 32 位的高字节存放在高地址中，低字节存放在

低字节中。

MMU，即存储器管理模块，作用是进展虚拟地址到物理地址的映射、存储器访问权限控制

MPU 是存储器保护单元

4. ARM 处理器指令集

指令的条件码：

EQ：相等

NE：不相等

CS：无符号数大于或等于

CC：无符号数小于

HI：无符号数大于

LS：无符号数小于或等于

- -.可修编- .

- .

GE：带符号数大于或等于

LT：带符号数小于

GT：带符号数小于或等于

LE：带符号数小于或等于

PL：正数或 0

块拷贝寻址举例：

LDMIA R0 ， {R1 ， R2 ， R5 ， R9} R1[R0], R2[R0+4], R3[R0+8],

R4[R0+12]

STMIA R0 ， {R1-R7} [R0]R1 ， [R0+4]R2, [R0+8]R3,[R0+12]R4 ，

[R0+16]R5……

程序状态存放器访问指令举例：MRS R0，CPSR 传送 CPSR 中的值到 R0

MSR CPSR, R0 传送 R0 的值到 CPSRs

5. ARM 汇编语言程序设计

意会

三第三章

1. 嵌入式系统硬件组成概述

最小系统的构成：嵌入式处理器、存储器、复位电路、电源电路、时钟电路、调试测试接

口

典型嵌入式应用系统的硬件组成：最小硬件系统、前向通道、后向通道、人机交互通道以

及相互互联通信通道。前向通道即输入接口，由模拟量输入接口和数字量输入接口组成；

后巷通道即输出接口，由模拟输出接口和数字输出接口组成；人机交互通道即输入输出接

口；

2. 嵌入式处理芯片

AMBA〔Advanced Microcontroller Bus Architecture〕先进微控制器总线体系构造

AMBA 规定了两种类型的总线，分别是系统总线和外围总线，通过桥接器进展连接

与系统总线连接的部件：电源及时钟控制器、核、DMA、外部存储器控制接口、USB 主

机、SRAM、中断控制器、LCD 控制器；

与外围总线连接的部件： GPIO 、 UART 、 SPI 、 IIC 、 IIS 、 USB 设备、

WDT、TIMER、RTC、PWM、ADC/DAC、CAN、Ethernent。

片程序存储器常用 Flash ROM，片数据存储器常用 SRAM。

3. 嵌入式系统的存储器

嵌入式系统的存储器构造：嵌入式处理器〔部 L1/L2 Cache〕、主存储器〔存〕、外部

存储器〔外存〕，Cache 由 SRAM 承当

MROM：掩膜只读存储器，出厂后信息确定，无法改变；

PROM：一次可编程存储器

EPROM：紫外线可擦除的只读存储器

EEPROM：电擦除可编程存储器

FLASH ROM：闪存；NOR FLASH 和 NAND FLASH 是流行的闪存

新存储器：FRAM〔铁电存储器〕、MRAM〔磁性存储器〕

存储器容量=单元总数*数据位数/单元

并行总线的存储器带宽=总线频率*数据宽度/8*传输次数/总线周期

串行总线的存储器带宽=总线频率/10

4. I/O 接口及常用的 GPIO

- -.可修编- .

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