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嵌入式系统复习笔记

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-----增哥

注意点：

本复习指导基本已包括所有的程序设计以及分析题，每个考点后面均有例题，例题前的所有知识点我已经把他写的尽量通俗易懂，把程序分析的方法也写明，希望大家用几个小时时间来看看，通过考试绝对没有问题！

PS：

本材料后面所写的参考页码均是以新版书为标准，用旧版书的同学麻烦自己写上旧版书的页码，知识点都是一样的！

！

！

本人能力有限，如有错误，请见谅！

！

1、状态寄存器CPSR各bit的意义：

各位同学只需了解控制位bit0~bit7

Mode[4:

0]是见表1P29

Mode[4:

0]

10000

10001

10010

10011

10111

11011

11111

模式

用户

FIQ中断

IRQ中断

管理

中止

未定义

系统

T:

为状态：

0表示ARM状态，1表示Thumb状态

I、F表示IRQ中断FIQ中断的使能。

1时中断禁止，0时中断使能（允许该中断）。

2、三个特殊用途寄存器SP（R13）LR（R14）PC（R15）

R13（SP）：

堆栈指针，保存当前处理器模式的堆栈栈顶。

R14（LR）：

链接R，保存子程序（含发生异常）的返回地址。

R15（PC）：

程序计数器，保存下一条指令的地址。

注意点：

PC指针永远指向取值（什么意思？

见第3点流水线）

3、ARM7的流水线

采用三级流水线，即取指→译码→执行

例：

假设一共有三条指令：

0x4000ADDPC,PC,#4；其中第二个PC指针的值为0x4008，将第二个PC+4=0x400C赋给第一个PC指针（回答上述PC指针永远指向取值的问题）

0x4004SUB

0x4008CMP

那么CPU实际执行为：

周期取指译码执行

T1ADD

T2SUBADD

T3CMPSUBADD

解释：

当第一CPU周期T1时先取址，取第一个指令的地址。

当第二CPU周期T2时取第二个指令的地址，然后译码，译的是第一个指令的码

当第三CPU周期T3时取第三个指令的地址，译第二个指令的码，执行第一个指令

所以：

PC值=当前程序执行位置+8字节（如果CPSR中的T位为0，则+8；如果T位为1，则+4）

4、PLL频率的计算（P133）

符号

说明

晶体振荡器的输出频率，即PLL的输入频率

PLL电流控制振荡器的输出频率

PLL最终的输出频率（即CPU内核需要的频率）

经过VPB分频器后的供给外部设备的输出频率值

M

PLLCFG寄存器中的MSEL位的倍增器值+1P134

P

PLLCFG寄存器中的PSEL位的分频器值P134

PLLCFG寄存器的意义：

一个8位的PLL配置寄存器

PLLCFG[4:

0]为MSEL[4:

0],存放的是PLL倍频器值（即M值）；

例：

MSEL[4:

0]=00101则表示5，M=5+1=6

PLLCFG[6:

5]为PSEL[1:

0]，存放的是PLL的分频器值（即P值；）

例：

PSEL[1:

0]=00则表示P=1

01则表示P=2

10则表示P=4

11则表示P=8

PLL频率公式：

注意点：

的范围为156~320MHZ；

例题：

晶振的频率为10MHZ，需要输出的系统时钟为60MHZ，请问如何配置？

答：

=10MHZ，所以

所以M-1=5，所以MSEL[4:

0]=0b00101;

根据

的范围可知，

所以，P只能取2，即PSEL[1:

0]=0b01;

所以根据上述得：

PLLCFG=（1<<5）|（5）;这句话的意思是将2（也就是0b01）向左移5位，也就是将PESL赋值了，然后与5逻辑或，也就是将0b00101赋值给MSEL了。

则系统时钟设置为：

#defineFosc11059200；晶振10MHz；

#defineFcclk（Fosc*6）；系统频率为Fosc的整数M倍

#defineFcco（Fcclk*4）；cco频率为Fcclk的2

P倍

#defineFpclk（Fcclk/4）*1；VPB分频，只能为Fcclk/4的1、2、4倍

5、引脚连接模块的配置

注意点：

请各位同学注意LPC2214的引脚描述图P97

【1】引脚选择寄存器共3个，每个32位，PINSEL0、PINSEL1、PINSEL2

其中每两位控制一个引脚（如何理解？

）

解释：

PINSEL0[1:

0]表示该寄存器1位、0位控制P0.0口

其中00表示GPIO的功能；01表示TxD（UART0）的功能；10表示PWM1的功能；11保留

详细见表P173-P174

所以PINSEL0[31:

0]控制P0.0~P0.15PINSEL1[31:

0]控制P0.16~P0.31

【2】例题：

将P0.10配置成GPIO，P0.11配置成CTS（UART1），如何配置？

解题分析思路：

①首先确定是PINSEL0还是PINSEL1来控制？

这里是PINSEL0控制；

而且P0.10是PINSEL0[21:

20]控制，P0.11是PINSEL0[23:

22]控制；

②再根据P173的表可得，P0.10的GPIO功能的值为00，P0.11的CTS功能值是01；

③[23：

22][21：

20]

0100=4，0x04＜＜20（0X00400000）

这句话的意思是将这四位的值（也就是0x00000004）赋值进去，因为该值是从第20开始的，所以需要左移20，就变成了（0x00400000）；

④最后写出引脚配置语句，采用可先读寄存器值，然后按位进行逻辑“与”、“或”操作，再回写到该寄存器。

也就是：

本题答案：

PINSEL0=（PINSEL0&0xFF0FFFFF）|（0x04＜＜20）

（本句的意思是，先读出PINSEL0的值，然后和0xFF0FFFFF逻辑与，因为PINSEL0中我们只需要将要设置的0100赋值进去，不能改变其他值，原值&1=原值，起到保护其他值的作用

[31:

24][23:

22][21:

20][19:

0]

二进制：

11111111000011111111111111111111

十六进制：

FF0FFFFF

然后我们将要赋值的值左移20位，与原值逻辑或即可）。

6、外部存储器的配置（EMC）

【1】系统有4个外部存储器组配置寄存器BCFG0BCFG1BCFG2BCFG3描述见P155

其中PINSEL2[5:

4]为BOOT[1:

0],也是BCFGn[29:

28],表示控制数据总线的宽度

00表示8位01表示16位10表示32位11保留

寄存器的配置选项：

①IDCY：

为防止总线竞争，存储器内部读/写访问间需间隔空闲时钟周期（1~16个cclk）；

②WST1：

读访问长度（等待+操作：

3~34个cclk）；

③WST2：

写访问长度（等待+操作：

1~32个cclk）；

④RBLE/MW：

存储器组的总线宽度（8/16/32位）；

⑤WP：

存储器组写保护（=1,写保护）。

【2】16位宽存储器组连接16位SRAM芯片；512KB、16位数据宽度（或者问MW=0b01或者问BOOT[1:

0]=0b01），请问如何接线？

P362

解题分析思路：

①首先确定是16位数据总线宽度,那么将LPC2200中的D0~D15连接到SRAM上的I/O0~I/O15上。

②512KB是容量，决定地址总线的宽度，

，所以为19根地址总线，所以从A0~A18；

③又因为是16位数据宽度，P口只有8位输出，所以A0为低位，不用接。

④所以实际接线为A1~A18接到SRAM的A0~A17.见以下接线图为答案。

7、VIC向量中断控制配置

【1】VIC控制寄存器分三个寄存器：

VICIntSelect（中断选择寄存器）、VICIntEnable（中断使能寄存器）、VICIntEnClr（中断使能清零寄存器）P193~P194

①VICIntSelect（中断选择寄存器）：

为32位寄存器，当某一位为1时，表示该通道的中断设置为FIQ；为0时，分配为IRQ。

例：

VICIntSelect[14]=1则通道14的EINT0中断设置为FIQ中断。

②VICIntEnable（中断使能寄存器）：

为32位寄存器，写入1时，对应通道的中断使能，写入0时，则对应通道中断无效。

例：

VICIntEnable=（1<<14）;即通道14（也就是EINT0）中断使能；

③VICIntEnClr（中断使能清零寄存器）：

为32位寄存器，写入1时，对应通道的中断禁止，写入0时，则无效。

例：

VICIntEnClr=（1<<14）;即通道14（也就是EINT0）中断禁止；

注意：

19个中断源对应的VIC通道号（同学们只需要了解加粗体的几个中断源对应的通道号即可）

模块

标志

VIC通道号

WDT

看门狗中断（WDINT）

0

—

保留给软件中断

1

ARM内核

EmbeddedICE,DbgCommRx

2

ARM内核

EmbeddedICE,DbgCommTx

3

定时器0

匹配0-3（MR0,MR1,MR2,MR3）

捕获0-3（CR0,CR1,CR2,CR3）

4

定时器1

匹配0-3（MR0,MR1,MR2,MR3）

捕获0-3（CR0,CR1,CR2,CR3）

5

UART0

Rx线状态（RLS）

发送保持寄存器空（THRE）

Rx数据可用（RDA）

字符超时指示（CTI）

6

UART1

Rx线状态（RLS）

发送保持寄存器空（THRE）

Rx数据可用（RDA）

字符超时指示（CTI）

7

PWM0

匹配0-6（MR0,MR1,MR2,MR3,MR4,MR5,MR6）

8

I2C

I

SI（状态改变）

9

SPI0

SPI中断标志（SPIF）

模式错误（MODF）

10

SPI1

SPI中断标志（SPIF）

模式错误（MODF）

11

PLL

PLL锁定（PLOCK）

12

RTC

计数器增加（RTCCIF）

报警（RTCALF）

13

系统控制

外部中断0（EINT0）

14

系统控制

外部中断1（EINT1）

15

系统控制

外部中断2（EINT2）

16

系统控制

外部中断3（EINT3）

17

A/D

A/D转换器

18

【2】VIC参数设置寄存器P196

共有四类：

VICVectAddr向量地址寄存器（向量IRQ中断需要用到）

VICDefVectAddr默认向量地址寄存器（非向量IRQ中断需要用到）

VICVectAddr0~15向量地址寄存器0~15

VICVectCntl0~15向量控制寄存器0~15（见下表描述）

注意：

0~15的数字不是随机的，而是根据slot0~15来确定的，slot为优先级，0最大，15最小；

也就是说，当使用slot0时，用VICVectCntl0。

位

31:

6

5

4:

0

功能

保留

向量IRQ使能

分配给向量IRQ通道的中断请求或软件中断的编号

【3】中断的寄存器配置

①若配置成FIQ中断：

第一步：

先用VICIntSelect（中断选择寄存器）选择哪个通道需要设置成FIQ中断

第二步：

用VICIntEnable（中断使能寄存器）将该通道中断使能。

例：

设置EINT0中断为FIQ中断：

因为EINT0通道号为14，所以VICIntSelect=（1<<14）;

VICIntEnable=（1<<14）;

②若配置成向量IRQ中断：

第一步：

先用VICIntSelect（中断选择寄存器）选择哪个通道需要设置成IRQ中断

第二步：

用VICVectCntl0~15（向量控制寄存器0~15）对向量中断进行设置。

第三步：

将中断服务地址赋值给VICVectAddr0~15（向量地址寄存器0~15）。

第四步：

将用VICIntEnable（中断使能寄存器）将该通道中断使能。

例：

设置定时器0中断为向量IRQ中断，分配为slot0，中断服务地址为Timer0_ISR：

因为定时器0通道号为4号，所以

VICIntSelect=~（1<<4）;

VICVectCntl0=0x24;00100100根据上表，可得VICVectCntl0[5]=1,VICVectCntl0[4:

0]=4

VICVectAddr0=（unsignedint）Timer0_ISR;

VICIntEnable=（1<<4）;

③若配置成非向量IRQ中断：

第一步：

先用VICIntSelect（中断选择寄存器）选择哪个通道需要设置成IRQ中断

第二步：

将非向量中断服务地址赋给VICDefVectAddr（默认向量地址寄存器）

第三步：

用VICIntEnable（中断使能寄存器）将该通道中断使能。

例：

将EINT0设置成非向量中断，中断服务程序地址为Eint0_ISR：

VICIntSelect=~（1<<14）;

VICDefVectAddr=（unsignedint）Eint0_ISR;

VICIntEnable=（1<<14）;

【4】综合题型：

例：

将如下中断进行如下配置EINT0：

FIQ、EINT1：

向量IRQ、EINT2：

非向量IRQ，如何配置？

答：

VICIntSelect=0x000040000100000000000000

;EINT0（中断源14）=FIQ,其它IRQ

VICVectCntl0=0x20|1500100000=00101111

;EINT1为向量IRQ,使用slot0

；VICVectCntl0[5]=1,IRQ使能

;VICVectCntl0[4:

0]=15,中断源EINT1编号

VICVectAddr0=（uint32）Eint1_IRQ;EINT1中服地址

VICDefVectAddr=（uint32）Eint2_IRQ;EINT2为非向量IRQ

VICIntEnable=0x0001C00000011100000000000000;使能EINT0~2,161514

8、外部中断初始化配置

【1】外部中断寄存器P214~216

共有四个：

EXTINT（外部中断标志寄存器）：

包含EINT0、EINT1、EINT2、EINT3四个中断标志。

EXTWAKE（外部中断唤醒寄存器）：

知道就行。

EXTMODE（外部中断模式寄存器）：

控制每个引脚的边沿或电平触发。

EXTPOLAR（外部中断极性寄存器）：

控制每个引脚的触发电平或边沿。

注意：

EXTMODE（外部中断模式寄存器）与EXTPOLAR（外部中断极性寄存器）都是8位，其中低四位每一位分别控制EINT0、EINT1、EINT2、EINT3的其中一个。

高四位保留。

设置说明

相应位设置值

极性控制寄存器

（EXTPOLAR）

方式控制寄存器

（EXTMODE）

低电平触发

0

0

高电平触发

1

0

下降沿触发

0

1

上升沿触发

1

1

【2】EINTn的配置步骤：

第一步：

根据题目要求到P97的引脚描述表中找到对应外部中断的P口。

其中EINT0有：

P0.1、P0.16、

EINT1有：

P0.3、P0.14、

EINT2有：

P0.7、P0.15

EINT3有：

P0.9、P0.20、P0.30

第二步：

利用PINSEL0或者PINSEL1来将对应P口设置成外部中断功能。

第三步：

利用EXTMODE（外部中断模式寄存器）、EXTPOLAR（外部中断极性寄存器）根据上表来设置触发方式。

注意：

读写方式均采用先读后写的方式，保护其他值不受影响。

此方法在上述已说过。

例：

EINT0初始化下降沿中断

PINSEL1=（PINSEL1&0xFFFFFFFC）|0x0111000001=1101

;P0.16,PINSEL1[1:

0]=01

EXTMODE=EXTMODE|0x010001

;0001=EINT0边沿触发

EXTPOLAR=EXTPOLAR&0x0E1110

;1110=EINT0下降沿触发

9、GPIO的配置

【1】GPIO寄存器描述P181~182

IOnPIN:

GPIO引脚寄存器。

可读出引脚当前状态。

IOnSET：

GPIO输出置位寄存器。

写1：

对应引脚输出高电平；写0：

无效。

IOnDIR：

GPIO方向控制寄存器。

控制每个I/O口的方向。

0=输入，1=输出；

IOnCLR：

GPIO输出清零寄存器。

写1：

对应引脚输出低电平并清零IOSET；写0：

无效。

注意：

其中n表示P口，n=0时为P0口，n=1时为P1口。

【2】GPIO具体配置

步骤：

第一步：

先根据要设置的P口，使用PINSEL0或者PINSEL1来设置对应口为GPIO功能。

关于PINSEL对应的引脚功能见P173~174

第二步：

利用GPIO寄存器来设置GPIO的方向、输出高低等。

例：

①设置P0.4口为输出方式

PINSEL0=0x00000000;将P0.0~P0.15均设置为GPIO功能

IO0DIR=0x00000010;其中IO0DIR[4]=1,P0.4为输出方式

②GPIO读写操作

读取P0.7~P0.4引脚，再从P0.3~P0.0输出。

bak=IO0PIN;读值

IO0CLR=0x0000000F;1111P0.3~P0.0输出0

IO0SET=（bak&0x000000F0）>>4；表示bak中的[31:

8]与[3:

0]均清零，[7:

4]保持不变，然后右移4位，这样[7:

4]的值就移到了[3:

0]中，如此便使原先的P0.7~P0.4对应值在P0.3~P0.0输出。

③取反P0.0的输出

if（（IO0SET&0x00000001）==0）；先使之保留P0.0的值，其余清零，判断P0.0是否为0

IO0SET=0x00000001;；如果为0，则使P0.0置1

else

IO0CLR=0x00000001;；如果为1，则使P0.0为0

10、定时器的配置所有寄存器前缀都有Tn（n表示0或1），表示定时器0或定时器1，如T0IR，以下我已经全部省略，请同学们务必不要忘记！

！

！

O（∩_∩）O~！

！

！

定时器的相关引脚：

捕获信号引脚CAP0.3~CAP0.0详情参见P223

CAP1.3~CAP1.0

外部匹配输出引脚MAT0.3~MAT0.0

MAT1.3~MAT1.0

【1】定时器有：

基本寄存器组（IR、TCR、TC、PR、PC），匹配功能寄存器（MCR、MR0、MR1、MR2、MR3、EMR），捕获功能寄存器（CCR、CR0、CR1、CR2、CR3）P225~228

注意：

匹配：

到达匹配寄存器的定时值，产生中断或执行其他动作。

捕获：

输入信号发生跳变时捕获定时器值，并可产生中断。

（1）基本寄存器组：

IR：

中断标志寄存器，[3:

0]为控制四个匹配通道的中断标志

[7:

4]为控制四个捕获通道事件的中断标志

TCR：

定时器控制寄存器，1=计数器使能；0=计数器复位

TC：

定时器计数器：

32位寄存器，存放计数值，计数值=TC+1；

PR：

预分频寄存器：

PC：

预分频计数器：

知道即可。

（2）匹配功能寄存器组

匹配寄存器（MR0~MR3），这里的值与TC值比较，当相等时，发生中断。

MCR匹配控制寄存器：

其中[2:

0]控制MR0，[5:

3]控制MR1，[8:

6]控制MR2，[11:

9]控制MR3

以[2:

0]为例：

0位表示中断：

为1时，MR0与TC值匹配将产生中断；为0时，禁止中断；

1位表示复位：

为1时，MR0与TC值匹配时使TC复位，为0时，不复位；

2位表示停止：

为1时，MR0与TC值匹配将使TC和PC停止，TCR的bit0清零（一般不用，同学们可以直接默认为0）

其他同上；

EMR外部匹配寄存器：

P229

EMR[11:

10]控制外部匹配3（MAT0.3/MAT1.3）

EMR[9:

8]控制外部匹配2（MAT0.2/MAT1.2）

EMR[7:

6]控制外部匹配1（MAT0.1/MAT1.1）

EMR[5:

4]控制外部匹配0（MAT0.0/MAT1.0）

EMR[11:

10]、EMR[9:

8]、EMR[7:

6]或EMR[5:

4]

功能

00

没动作

01

外部匹配3、2、1或0输出为0

10

外部匹配3、2、1或0输出为1

11

外部匹配3、2、1或0输出翻转

例题：

T0MR0=100；设置定时器0匹配寄存器的值为100，即当TC到100时，发生匹配动作

T0MCR=0x03；表示00000011，设置匹配功能寄存器，当匹配时，定时器0复位，并产生中断。

T0EMR=0x30；表示00110000，设置外部匹配0，当发生匹配时，MAT0.0输出翻转。

【2】例题P235~237

（1）对定时器0进行中断初始化，定时器每隔100ms中断一次。

令Fpclk为1KHZ

公式：

T0TC=0;定时器0的计数器清零

T0PR=0;不分频

T0MCR=0x03;表示00000011，表示T0TC与T0MR0匹配后，复位T0TC，并产生中断；

T0MR0=Fpclk/10;根据上述公式，计算出MR的值

T0TCR=0x01;启动

（2）利用定时器0输出1KHZ频率的方波，占空比为50%。

公式：

PINSEL0=（PINSEL0&0xFFFFF3FF）|（0b10<<10）;表示将P0.5口设置成MAT1.0功能

T0TC=0；定时器0的计数器清零

T0PR=0；选择不分频

T0MCR=0x10；因为这里不要求中断，但是要求反复匹配，所以设置T0MR1匹配后复位T0TC

T0EMR=0xC0；表示11000000

T0MR1=Fpclk/2000；根据上述公式算出MR1

T0TCR=0x01；定时器0启动

CLKEQUP3.2

DINAEQUP3.3

DINBEQUP3.4

CLEAREQUP3.5

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#70H

MOV50H,#07EH

MOV51H,#0BDH

MOV52H,#0DBH

MOV53H,#0E7H

MOV54H,#0E7H

MOV55H,#0DBH

MOV56H,#0BDH