计算机三级嵌入式系统开发技能技术总结笔记.docx
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计算机三级嵌入式系统开发技能技术总结笔记
专业术语(中英文对照表)2
矩阵键盘扫描原理3
汉字编码标准:
4
数字图像4
热点4
数字文本(也称电子文本或文本)4
数字音频数字视频4
路由器4
互联网的接入方式5
哈佛结构5
ARM体系结构5
ARM工作模式5
ARM寄存器组:
5
伪指令6
指令6
数据模式6
ARM指令条件域6
UART6
SSP7
DMA(DirectMemoryAccess,直接内存存取)7
JTAG7
GPIO7
EEPROM7
SRAM8
DRAM8
FRAM8
SoC8
AHB8
实时时钟9
DCE数据通信设备9
循环冗余校验(CRC)9
STN(SuperTwistedNematic)10
TFT(ThinFilmTransistor)是薄膜晶体管10
AMBA先进微处理器体系结构10
存储器及其控制器10
7.互联通信组件UARTI2CSPICANUSB11
ARM处理芯片内部有多个可互联通信的组件,主要包括UART.12C、SPI、CAN.USB、11
3.3嵌入式系统的存储器11
3.4.2集成电路互连总线接口I2C12
3.4.3串行外设接口SPI12
3.4.4串行异步通信接口UART13
3.4.6高清多媒体接口HDMI13
3.6嵌入式系统外部通信接口13
4.1.2嵌入式系统的软件结构13
4.1.3硬件抽象层与板级支持包BSP14
4.2 嵌入式操作系统15
4.2.1 实时系统与实时操作系统15
4.2.3linux内核16
uc/os嵌入式操作系统16
5.1.3嵌入式系统的调试17
5.2.1ADS1.2工具软件17
5.2.2RVDS18
5.2.3GNU18
S3C241018
I/O接口技术18
软件19
2.嵌入式处理芯片19
通信20
多路复用技术20
OTG,21
专业术语(中英文对照表)
ARMadvancedRISCmachines先进精简指令集机器
ARM简介:
STM32简介:
AHBAdvancedHighPerformanceBus先进高性能总线
APBadvancedperipheralbus先进外设总线
AHB访问端口AHBaccessportAHB-AP
ASPadvancedsystembus先进系统总线
AXIadvancedextensibleinterface先进的可扩展接口
ATBadvancedtracebus先进的跟踪总线
ACEAXI一致性扩展AXIcoherencyextensions
APSR应用程序状态寄存器
ADSARMdevelopersuiteARM开发套件
BCT任务控制块(taskcontrolblockBCT)
boardsupportpackageBSP板级支持包
BS边界扫描测试技术boundaryscan(BS)
BankedstackpointerSP分块堆栈指针
byte-invariantbig-endian字节保序大端模式
Busmatrix总线阵列
bootROM引导只读存储器一般指用来存储bootloader程序的非易失性存储器,当前大多用NORflashROM
coresightROM表内核可视ROM表
CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机
RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)
CEC(consumerelectronicscontrol)接口,即消费电子控制接口。
DTEDataTerminalEquipment数据终端设备
DCEDataCommunicateEquipment数据通信设备
DSR数据发送准备好,DataSetReady。
DTR数据终端准备好,DataTerminalReady。
RTSDTE请求DCE发送(RequestToSend)。
CTSDCE允许DTE发送(ClearToSend),该信号是对RTS信号的回答。
DCD数据载波检测(DataCarrierDetection),
DVI,digitalvisualinterface数字视频接口
ETM嵌入跟踪宏单元embeddedtracemacrocell
errorcorrectingcodeECC错误检测与纠正
EPSR执行程序状态寄存器
embeddedoperatingsystemEOS嵌入式操作系统
FPBflash分区与断点flashpatchandbreakpoint
Handlerandthreadmode手柄和线程模式
Handlermode手柄模式
GPRS模块通用分组无线服务GeneralPacketRadioService)
GPS模块(globalpositioningsystem)
hardwareabstractlayerHAL硬件抽象层
interrupt latency中断延迟时间
IDE集成开发环境integrateddevelopmentenvironmentIDE
ICE在线仿真器in-circuitemulatorICE
ISP(In-SystemProgrammer,在系统编程
instructionSetsimulatorISS指令集模拟器
instructionsetarchitecture,ISA指令集体系结构或IS架构
ITM仪表跟踪宏单元instrumentationtracemacrocell
IPSR中断程序状态寄存器
JTAG(JointTestActionGroup;联合测试工作组
Littleendian小端模式
LEDlightingemittingdiodes
LCDliquidcrystaldisplay液晶显示屏
LR连接寄存器
MPU存储保护单元memoryprotectionunit
Middleware中间件软件
NVIC可嵌套向量中断控制器nestedvectoredinterruptcontroller
open source software开源软件
ON-chipdebuggingOCD片上调试技术
(pulsewidthmodulation,PWM)脉冲宽度调节器
RS(recommendedstandard)代表推荐标准
RS-232RS是英文“推荐标准”的缩写
RS-485
RXD接收数据(Receiveddata-RxD)
SW-DPSWJ-DP串行线或JTAG调试口serialwireJTAGdebugport
TXD发送数据(Transmitteddata-TxD)
task switching time任务切换时间
task preemption time任务抢占时间
Throughput吞吐量
TAP(TestAccessPort;测试访问口
tightlycoupledmemoryTCM片内紧耦合存储器
taskcontrolblockTCB任务控制块
TPIU跟踪端口接口单元traceportinterfaceunit
Threadmode线程模式
uc/osmicrocontrolleroperationsystem微控制器操作系统
U-boot开源bootloader软件。
设备驱动程序devicedriver是指直接与硬件相互作用并控制硬件的软件。
基本特点:
1.只能被高层软件调用而无法自行运行。
2.对上层软件屏蔽硬件细节,对下层硬件直接进行操作。
UART通用异步收发传输器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter),
VGA,videographicsarray视频图形阵列
WIC唤醒中断控制器wake-upinterruptcontroller
wifi(wirelessfidelity即无线保真
矩阵键盘扫描原理
方法一:
逐行扫描:
我们可以通过高四位轮流输出低电平来对矩阵键盘进行逐行扫描,当低四位接收到的数据不全为1的时候,说明有按键按下,然后通过接收到的数据是哪一位为0来判断是哪一个按键被按下。
方法二:
行列扫描:
我们可以通过高四位全部输出低电平,低四位输出高电平。
当接收到的数据,低四位不全为高电平时,说明有按键按下,然后通过接收的数据值,判断是哪一列有按键按下,然后再反过来,高四位输出高电平,低四位输出低电平,然后根据接收到的高四位的值判断是那一行有按键按下,这样就能够确定是哪一个按键按下了。
I/O
汉字编码标准:
GB18030字符集与国际标准UCS/unicode字符集基本兼容,均包含中日韩统一汉字(CJK)约70000多个。
GB18030采用双字节编码表示汉字,而UCS/unicode表示汉字时有两种方案,UTF-8使用3字节表示,UTF-16使用双字节编码.GB2312(双字节传输和存储汉字,包含3755个一级常用汉字和3008二级常用汉字,还有682个图形符号,包括拉丁字母、俄文、日文平假名、片假名、希腊文字、汉语拼音等,都是2字节)中所有字符在GB18030中也存在,且编码相同。
Ascii字符(共128个字符,包括96个可打印字符、32个控制字符7个二进制位进行编码)、标点符号、希腊字符、阿拉伯文、和CJK汉字均采用双字节编码,其他不常用字符采用四字节编码。
数字图像
数字图像的文件包括BMP、TIF(TIEF)、GIF,JPEG,PNG.
GIF图像文件格式颜色数目仅有256种,文件特别小,适合还联网传输。
JPEG图像文件格式是静止图像数据压缩编码的国际标准,在数码相机中广泛应用。
热点
又称为无线接入点,是一种无线交换机或无线路由器,室内覆盖距离一般仅为30M左右,室外100-300M。
数字文本(也称电子文本或文本)
是以文字以及其他符号为主的一种数字媒体。
根据排版格式区分为纯文本(简单文本)和丰富格式文本。
纯文本是由一连串字符编码组成,只包含单纯的文字信息。
在windows环境下,TXT是一种纯文本。
相对于线性文本,超文本按着网络结构组织信息。
WWW网页是最常见的超文本。
数字文本阅读器可以是软件,也可以是一种称为“电子书阅览器”的嵌入式应用产品。
PDF(便携式文本格式)用于文本交换所发展出的文本格式。
优点在于跨平台、能保留文本原有格式(layout)、开放标准,能免版税自由开发PDF相容软件,是一个开放标准。
2007年成为ISO32000国际标准。
数字音频数字视频
WAV是数字音频文件格式。
AVI、MOV、RMVB、是数字视频文件格式。
数字图像的分辨率用水平分辨率*垂直分辨率表示,如800*600,1024*768等,我国高清电视的图像分辨率大多为1920*1080,其宽高比为16:
9.
路由器
路由器是用于链接异构网络的设备,工作在网络层,屏蔽不同物理网络的差异,确保易购网络的数据交换流场进行。
路由器拥有多个输入端口和输出端口,可以连接多个网络,或者多个路由器,一个路由器为每个端口分配一个IP,同一个路由器拥有多个不同的IP地址。
转发数据时,路由器按照端口接入的网络号判断。
蓝牙技术,是一种短距离,低速度,低成本的无线通信技术,最高传输速率为1Mbps左右,传输距离大概在10M之内。
无线局域网采用的协议为IEEE802.11a/b/g/n,其速率为11-108Mb/s(俗称WIFI,近些年推出的IEEE802.11n协议传输速率进一步提高到108Mb/s甚至更高)
互联网的接入方式
1.采用无线方式接入互联网的技术主要有三类:
无线局域网(WLAN)接入、GPRS移动电话网接入(GPRS是通用分组无线服务的简称,它是GSM移动电话用户可用的一种移动电话用户可用的一种移动数据业务。
通常支持AT命令集进行呼叫、短信、传真、数据传输等任务。
)、3G移动电话网络接入。
其中无线局域网必须在安装有接入点(AP)的热点区域中才能接入。
ADSL是利用普通电话线将家庭用户计算机接入互联网的技术之一。
此时,用户端需要配置一个ADSLMODEM和一个语音分离器,计算机则必须有以太网接口(ethernet网络RJ45.)
哈佛结构
是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构,是一种并行体系结构。
ARM体系结构
中,有3种工作状态,1.ARM状态2.thumb/thumb-2状态3.调试状态。
ARM状态是ARM处理器工作在32位指令的状态,所有指令均为32位。
thumb状态是ARM执行16位指令的平台,即16位状态,指令代码只有16位。
thumb-2状态是ARMv7版本的ARM处理器所具有的新状态,兼容16位和32位指令长度;通过BX指令,ARM状态和thumb状态可以相互切换。
Ifthumb状态下进入异常处理(异常处理要在ARM下进行),则当异常返回时,将自动切换到thumb状态
Thumb-2指令集有专门提供开关中断的专用指令,其中开可屏蔽中断的指令为CPSIEI,关闭可屏蔽中断的指令为CPSIDI.
ArmCortex-M系列处理器内部没有MMU.
RISCreducedinstructionSETcomputer精简指令集计算机
ARM工作模式
采用加载/存储指令访问内存,单周期操作和指令流水线技术都是ARM处理器的技术特征。
ARM寄存器组:
31个通用寄存器(含PC)和6个状态寄存器,仅为32位结构
通用寄存器R0-R7存放数据,存放地址
R0-R15宽度32位
R13堆栈指针SP,当不使用堆栈时,R13也作通用数据寄存器。
R14(LINKregister)存储子程序的返回地址
R15程序计数器PC
CPSR程序状态寄存器存放各种标志和状态CPRS中的控制位中,I是外部中断IRQ中断禁止控制位,I=1时禁止外部IRQ中断,I=0时允许外部IRQ中断;F为禁止快速中断FIQ的控制位,F=1时禁止FIQ中断,F=0时允许FIQ中断。
SPSR备份程序状态寄存器
伪指令
伪指令在原程序中的作用是为完成汇编程序做各种准备工作,这些伪指令只在汇编时起作用,一旦汇编结束,为指令的使命就完成。
DCB为数据定义伪指令,用于分配一片连续的字节存储单元,并用伪指令后的表达式初始化。
DCD为数据定义伪指令,用于分配一片连续的字存储单元,并用伪指令后的表达式初始化。
DCD为数据定义伪指令,用于分配一片连续的半字存储单元,并用伪指令后的表达式初始化。
CODE16伪指令通知编译器,其后的指令代码为16位的thumb指令
CODE32伪指令通知编译器,其后的指令代码为16位的ARM指令
MYtestEQU15000;定义一个32位常量MYtest,值为15000.
EXPORT伪指令用于程序中声明一个全局标号,该标号可以在其他的文件中引用。
指令
跳转指令:
BL带返回的跳转指令,BLX带返回且带状态切换的伪指令,BX带状态切换的伪指令。
B转移指令
MVN按位取反
数据处理类指令可分为数据传送指令,算术逻辑运算指令,和比较指令。
指定位清零位清零指令BIC按位与操作。
数据模式
0X1234在CPU内存中的存放方式是
1.大端模式内存地址存放内容
0X12
0X34
2.小端模式内存地址存放内容
0X34
0X12
ARM指令条件域
HI无符号数大于LS无符号数小于或等于
CS无符号数大于等于CC无符号数小于
GT带符号数大于LE带符号数小于或等于
LT带符号数小于GE带符号数大于或等于
VS溢出VC未溢出
PL正数或零
UART
通用异步收发传输器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter),通常称作UART,是一种异步收发传输器,是电脑硬件的一部分。
将资料由串行通信与并行通信间作传输转换,作为并行输入成为串行输出的芯片,通常集成于其他通讯接口的连结上。
定义
UART是一种通用串行数据总线,用于异步通信。
该总线双向通信,可以实现全双工传输和接收。
在嵌入式设计中,UART用于主机与辅助设备通信,如汽车音响与外接AP之间的通信,与PC机通信包括与监控调试器和其它器件,如EEPROM通信
SSP
(SynchronousSerialPort):
同步串行接口控制器SSP:
微处理芯片中的一种串行传输模式的缩写
SSP(SupervisorStackPointer):
微处理器芯片中用于初始化的一个指针
DMA(DirectMemoryAccess,直接内存存取)
是所有现代电脑的重要特色,它允许不同速度的硬件装置来沟通,而不需要依赖于CPU的大量中断负载。
否则,CPU需要从来源把每一片段的资料复制到暂存器,然后把它们再次写回到新的地方。
在这个时间中,CPU对于其他的工作来说就无法使用
JTAG
(JointTestActionGroup;联合测试工作组)是一种国际标准测试协议(IEEE1149.1兼容),主要用于芯片内部测试。
现在多数的高级器件都支持JTAG协议,如DSP、FPGA器件等。
标准的JTAG接口是4线:
TMS、TCK、TDI、TDO,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。
GPIO
GeneralPurposeInputOutput(通用输入/输出)简称为GPIO,或总线扩展器,人们利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。
当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口,或当系统需要采用远端串行通信或控制时,GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。
EEPROM
(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory),电可擦可编程只读存储器--一种掉电后数据不丢失的存储芯片。
EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息,重新编程。
一般用在即插即用。
EPROM由以色列工程师DovFrohman发明,是一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片——即非易失性的(非挥发性)。
它是一组浮栅晶体管,被一个提供比电子电路中常用电压更高电压的电子器件分别编程。
一旦编程完成后,EPROM只能用强紫外线照射来擦除。
通过封装顶部能看见硅片的透明窗口,很容易识别EPROM,这个窗口同时用来进行紫外线擦除。
可以将EPROM的玻璃窗对准阳光直射一段时间就可以擦除。
SRAM
(StaticRandomAccessMemory),即静态随机存取存储器。
它是一种具有静止存取功能的内存,不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据.SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。
而DRAM(DynamicRandomAccessMemory)每隔一段时间,要刷新充电一次,否则内部的数据即会消失,因此SRAM具有较高的性能,功耗较小,但是SRAM也有它的缺点,即它的集成度较低,相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积,但是SRAM却需要很大的体积。
同样面积的硅片可以做出更大容量的DRAM,因此SRAM显得更贵
DRAM
(DynamicRandomAccessMemory),即动态随机存取存储器,最为常见的系统内存。
DRAM只能将数据保持很短的时间。
为了保持数据,DRAM使用电容存储,所以必须隔一段时间刷新(refresh)一次,如果存储单元没有被刷新,存储的信息就会丢失。
(关机就会丢失数据)
FRAM
(ferromagneticrandomaccessmemory)即铁电存储器。
FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储。
铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时,晶体中心原子在电场的作用下运动,并达到一种稳定状态;当电场从晶体移走后,中心原子会保持在原来的位置。
这是由于晶体的中间层是一个高能阶,中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置,因此FRAM保持数据不需要电压,也不需要像DRAM一样周期性刷新。
由于铁电效应是铁电晶体所固有的一种偏振极化特性,与电磁作用无关,所以FRAM存储器的内容不会受到外界条件(诸如磁场因素)的影响,能够同普通ROM存储器一样使用,具有非易失性的存储特性
SoC
(SystemonChip的缩写,称为系统级芯片,也有称片上系统)
由ARM公司推出的AMBA片上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐,已成为一种流行的工业标准片上结构。
AMBA规范主要包括了AHB(AdvancedHighperformanceBus)系统总线和APB(AdvancedPeripheralBus)外围总线。
AHB
=AdvancedHighPerformanceBus,译作高级高性能总线。
如同USB(UniversalSerialBus)一样,也是一种总线接口
AHB主要用于高性能模块(如CPU、DMA和DSP等)之间的连接,作为SoC的片上系统总线,它包括以下一些特性:
单个时钟边沿操作;非三态的实现方式;支持突发传输;支持分段传输;支持多个主控制器;可配置32位~128位总线宽度;支持字节、半字和字的传输。
AHB系统由主模块、从模块和基础结构
AHB
(Infrastructure)3部分组成,整个AHB总线上的传输都由主模块发出,由从模块负责回应。
基础结构则由仲裁器(arbiter)、主模块到从模块的多路器、从模块到主模块的多路器、译码器(decoder)、虚拟从模块(dummySlave)、虚拟主模块(dummyMaster)所组成
实时时钟(Real-TimeClock)、响应时间补偿(ResponseTimeCompensation)、实时通讯(Real-timecommunications)、雷达跟踪中心(RadarTrackingCentre)。
实时时钟
定义
实时时钟(Real-TimeClock)是PC主板上的晶振及相关电路组成的时钟电路的生成脉冲,RTC经过8254电路的变频产生一个频率较低一点的OS(系统)时钟TSC,系统时钟每一个cpu周期加一,每次系统时钟在系统初起时通过RTC初始化。
8254本身工作也需要有自己的驱动时钟(PIT)。
主要作用
提供稳定的时钟信号给后续电路用。
主要功能有:
时钟,日历,闹钟,周期性中断输出,32KHz时钟输出。
主要性能指标
控制方式:
二线制,三线,四线制。
晶振:
分内置晶振和外置晶振。
耗流,时间微调范围,时间精度以及是否有TTF功能。
MPU有两种意思,微处理器和内存保护单元。
MPU是单一的一颗芯片,而芯片组则由一组芯片所构成,早期甚至多达7、8颗,但目前大多合并成2颗,一般称作北桥(NorthBridge)芯片和南桥(SouthBridge)芯片。
MPU是计算机的计算、判断或控制中心,有人称它为”计算机的心脏”。
存储器保护单元允许ARM处理器的4GB地址空间定义8对域,分别控制8个指令和8个数据内存区域。
DCE数据通信设备
DataCommunicationsEquipment(数据通信设备)它在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能,并负责建立、保持和释放链路的连接,由开放软件基金开发。
(DataCircuit-TerminaingEquipment)数据电路终接设备,简称DCE,是能够通过网络发送和接收模拟或数字信号形式数据的设备。
常用的DCE是调制解调器(modem)。
DTE一般不直接连接到网络,它通过一台DCE进行通信。
把DTE和DCE的连接称为DTE-DCE接口。
在任何一个网络中,DTE产生数字数据并把它传送给DCE,DCE将这些数据转化成可以在传输介质上传输的格式,并将转化后的信号发送给网络
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