嵌入式系統原理與應用技術（第三版）-讀書筆記

進入異常

1. 1. ARM狀態：LR（Link Register連接寄存器）保存下一條指令的地址（pc+4/+8）
2. Thumble狀態：LR保存的是當前PC的偏移量（不需要確定異常是從何種狀態進入）
3. CPSR（current program status register程序狀態寄存器）復制到相應的SPSR（saved program status register程序狀態保存寄存器）中，使CPSR模式位的值設置成對應的異常模式值。
4. PC從相關的異常向量取下一條指令。
5. 也可以設置中斷禁止位，阻止其他無法處理的異常嵌套。
6. 如果異常發生時，處理器處於Thumble狀態，那么當用中斷向量地址加載PC時，自動切換到ARM狀態。

退出異常

1. LR減去相應的偏移量，送到PC中
2.  SPSR復制回CPSR，清除中斷禁止位標志。

專用寄存器/特殊功能寄存器SFR（special function register）
GPU圖像處理器（Graphical Processing Unit）
NPU神經網絡處理器模塊（Neuro processing Unit）
ARM11單發處理器：一次向流水線中加載一條機器指令
ARMCortexA8：同時向流水線發射兩條指令，雙發射
ARMCortex：同時發射3條指令
ARMCortexA9：亂序執行（OOE）

三態門：
高電平（上拉Pull Up ）、低電平（下拉Pull Down）、高阻態

最基本的作用是：將狀態不確定的信號線通過一個電阻將其箝位至高電平（上拉）或低電平（下拉），在不同應用場合中會對電阻的阻值要求有所不同。

高阻態：指的是電路的一種輸出狀態，既不是高電平也不是低電平，可以把它看作輸出（輸入）電阻非常大，它的極限狀態可以認為懸空（開路）。

假設這個使能信號是用來控制電機的，如果懸空的話，此信號線可能在上電后（或在運行中）受到其它噪聲干擾而誤觸發為高電平，從而導致電機出現不期望的轉動，這肯定不是我們想要的，此時可以增加一個下拉電阻。而相應的，對於低有效的復位控制信號（RST#），我們希望上電復位后處於無效狀態，則應使用上拉電阻。

 拉電阻越小則表示電平能力越強（強拉），可以抵抗外部噪聲的能力也越強，但是拉電阻越小則相應的功耗也越大，因為正常信號要改變信號線的狀態也需要更多的能量。

 

STM32單片機GPIO模式即包含上拉或下拉

ARM尋址的方式

1. 寄存器尋址：指令中地址碼給出的是寄存器的編號。ADD R0，R1，R2；R0-R1+R2
2. 立即尋址：指令中在操作碼字段后面的地址碼部分不是操作數地址，而是操作數本身。ADD R3，R3，#10；R3-R3+10
3. 寄存器移位尋址
4. 寄存器間接尋址
5. 變址尋址
6. 多寄存器尋址
7. 堆棧尋址
8. 塊復制尋址
9. 相對尋址：

ARM系統引導程序（Boot）

　　　嵌入式系統硬件加電 以后運行的第一段程序。主要作用就是對硬件初始化。

　　　引導加載程序（Bootloader）：系統硬件加電到執行操作系統內核之前，執行的一段程序。為操作系統提供基本的運行環境，並啟動操作系統，將操作權交給內核。

　　　PC機中，引導加載程序由BIOS（Basic Input Output System，一段固件程序）和硬盤中的操作系統Bootloader共同組成。

存儲器的組織結構

　存儲器組織成金字塔結構。寄存器，cache一般在CPU的內部，外部的硬件設計主要考慮主存儲器和輔存儲器。

 

主存儲器和輔存儲器是通過地址來識別的，一個地址對應一個存儲單元。嵌入式系統存儲器部分設計時主要考慮：

1.CPU的存儲結構：CPU本身定義了能夠訪問多大的存儲空間、能夠訪問什么類型的存儲器以及訪問時序。

2.存儲器本身的工作原理。

人機接口

　　1.鍵盤接口：獨立式鍵盤，行列式鍵盤（行掃描法）。

　　　　抖動：軟件延遲，硬件R-S觸發器。

　　2.LED顯示器：

　　　　單個（發光電流5-20mA）、

　　　　7段（8段）（共陰極或共陽極）：

　　　　　　靜態顯示：占有I/O資源較多，CPU時間少。

　　　　　　動態顯示：所有的段選端並聯在一起，由一個輸出寄存器作I/O口，成為段選寄存器。所有的共陰極點連在一起，由一個輸出寄存器作為I/O接口，成為位選寄存器。

　　　　點陣式：每個LED表示一個像素。單色點陣式，每個像素需要一位二進制數表示。彩色點陣式，每個像素需要更多的二進制表示，通常1個字節。

　　3.LCD（Liquid Crystal Display）：

　　　　靜態驅動：

　　　　單純矩陣驅動（被動式）：TN/STN

　　　　主動矩陣驅動：TFT（Thin Film Transistor薄膜式晶體管）背透式，相應時間塊，真彩。

　　4.觸摸屏接口

　　　　電阻觸摸屏：觸摸之后產生電壓，A/D轉換后與V_ref比較，可得坐標。

　　　　紅外線觸摸屏：光點距架框排列紅外線發射接管。不適宜戶外和公共場所使用。

　　　　電容觸摸屏：

DMA技術：

CPU給DMA下指令，讓DMA控制器來處理數據，降低CPU資源利用率。與中斷請求的區別：

1. DMA請求僅使CPU暫停一下，不需要對斷點和現場進行處理，外設與主存之間傳輸數據利用系統總線，無需CPU干擾，。
2. CUP對DMA的請求是立即響應，即：在每條指令的每個階段都可以讓給DMA使用，占用CPU時間少。

DMA傳送過程：申請階段--響應階段--數據傳送階段--傳送結束階段。

1. 外設向DMA控制器發信號，DMA再向CPU發出總線請求信號，請求獲得總線的控制權。
2. CPU執行完當前總線周期后，響應請求並暫停主程序，釋放總線控制權。DMA通知外設，我已獲得總線控制權。
3. 如內存向外設傳送時，DMA給總線內存地址和讀信號。DMA控制器內部的地址寄存器值加1，字節計數器減1，直至設定的字節數傳送完成。
4. DMA將總線控制權還給CPU。

硬件請求模式下（H/W）4個DMA通道均可以從5個DMA源中選擇一個。但軟件請求模式下（S/W），DMA請求源沒有意義。

DMA模式：

1. 請求模式：表明DMA操作是由誰發起的。
2. 傳輸模式：詢問模式、握手模式。
3. 服務模式：描述操作如何結束。整體服務模式和單獨服務模式。

 串行通信接口

串行通信：數據的各位按順序一位一位傳送，成本低適合長距離通信，但是傳輸效率低。

單工、半雙工、全雙工。

異步串行通信：把每個字節當作獨立的信息來傳送，字節內部各位之間按照預先定義的時序傳送，時序取決於發送端。

1. 一個完整的字節傳送包含（幀格式）：起始位+所要傳送字節的二進制位+校驗位+停止位。串行通信數據線在沒有數據時保持在某個狀態（空閑狀態），當要發送數據時，先發送一個與空閑狀態相反的狀態，再發送字節的最低有效位（LSB），再傳送一個奇偶校驗位檢測誤碼，最后至少發送一個停止位（ASCII碼傳送時為10位）。這樣的一串數據稱為1幀。各位代碼之間的時間間隔是固定的。異步串行通信允許空字符。
2. 波特率：傳送數據位時的速率（b/s），每位的傳送時間為波特率的倒數。
3. 校驗位：可以選擇奇校驗（字符中有奇數個1則為1）、偶校驗、無校驗。

校驗位和停止位一般是串行通信控制器內部自動產生。停止位可為1、1.5、2位，若無可能傳輸錯誤。

同步串行通信：一次傳輸一塊數據（信息幀）+同步字符+錯誤檢測數據塊（CRC循環冗余校驗：傳送的數據為被除數，發送器產生固定的除數，所得余數即為“冗余字符”。接收的數據和“冗余字符”相除，商為0表示接收數據無誤？？）。在沒有字符傳輸時，要發送空閑字符或者同步字符，因為同步通信必須連續傳輸，不可以有間隙。效率高、電路復雜對硬件要求高。

 RS-232C串行通信接口

連接數據終端設備（DTE）、數據通信設備（DCE）。

板載一般是陽性插座DB9。

計算機外圍接口采用TTL標准，+5V代表1，接地代表0。RS232C-12V代表1，+12V代表0，需要電平轉換。

RS422：單機發送、多機接收，速度快距離長。

RS485