嵌入式系统复习重点.docx
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嵌入式系统复习重点
嵌入式系统及应用复习提纲
整理人：
朱之凯
【页码说明】每一页9张ppt，从绪论开始编页数；如果你不是这么打印或者编页码的，看一下主要内容也是可以的^_^
第1章绪论
P1什么是嵌入式、计算机主机的表现形式、课程的信息
P3嵌入式系统、嵌入式微控制器、计算机应用领域的划分
P4嵌入式系统与通用系统的区别、嵌入式系统结构（构成要素）、
嵌入式处理器、外设、嵌入式操作系统
P5嵌入式系统的3个发展阶段（出现和兴起、走向繁荣、应用
走向纵深化发展）Intel4004
P6嵌入式系统产业链、全球嵌入式系统产业发展状态
P7嵌入式系统应用、嵌入式系统结构
P8嵌入式系统与相关课程的结合
P9工程设计中的软件问题和硬件问题
P10硬件=硬设备+硬结构系统=模块+接口（硬件）
第1章dsPIC体系结构
P11芯片外观、芯片的封装、PDIP、SPDIP、SOIC
P12芯片面积、封装面积、IC封装淘汰趋势、封装技术、PQFP、
TQFP、QFN
P13通用计算机构成、单芯片计算机
P13--P14MCU发展趋势
P15实验用的芯片、单芯片计算机
普林斯顿体系结构、哈佛体系结构
P16计算机体系结构、微处理器结构、Datapath、ControlUnit
P17指令集、CISC与RISC、嵌入式微处理器指令集、单片机性
能指标（MIPS、DMIPS、MFLOPS）、指令集结构、Pipeline指令
P18dsPIC30F系列的两级流水、GPU超长流水线
第2章数字系统的时钟
P19晶体三极管3个工作区域、数字电路逻辑门、反相器的集成
单芯片计算机：
ProcessingUnit、Memory、Peripherals
P20微处理器架构、指令集架构
P21完整的硬件系统、FSB（Frontsidebus）
P22数字电路中的时钟、时序示意、时钟信号、毛刺
P23振荡器、谐振单元、振荡器电路、晶体、频率范围
P24晶体阻抗与频率关系、晶体重要参数PPM、CPU时钟产生的
通用电路、不把晶体做到芯片上、起振特性曲线
P25外围电路器件作用、并联牵引电容、如何产生时钟、PCB上
的时钟信号、阻抗匹配
P26阻抗匹配、容性负载
P27PCB布局布线、引脚说明、外部时钟时序要求、器件时序规
范的负载条件
P28保证时钟的质量、建立时间与保持时间
P293种外部时钟模式与2种内部时钟模式
主振荡器、辅助振荡器、FRC振荡器、LPRC振荡器
器件时钟、系统时钟选择时钟振荡器配置寄存器FOSC
P30配置寄存器和控制寄存器、寄存器可用触发器构成
单片机的学习经验
P31振荡器模式、用外部时钟的两种振荡模式（EC、ECIO）、
外部时钟时序、器件时序规范的负载条件
P32主振荡器模式、振荡器模式选择指导方针、晶振或陶瓷谐振器的工作原理、PCB布线、外部RC振荡器
P33典型外部RC振荡频率与VDD的关系曲线
低功耗32kHz晶体振荡器、电阻电容集成到芯片中
合适的振荡方式（晶体？
陶瓷谐振器？
RC振荡器）
P34FRC/LPRC内部快速RC振荡器、FRC调节
内部低功耗RC振荡器、不同时钟源的特点
时钟管理、锁相环、可编程振荡器后分频器
P35后分频器更新时序、振荡器起振定时器、故障保护时钟监视器
FSCM延时、时钟切换
第3章系统电源&低功耗设计
P37低碳经济时代、USB供电
P38网线供电、电池供电、“无线”供电技术
P39自供电系统
P40电源的波动现象、地弹、逻辑电平标准
如何提供MCU的电源
P41电源波动的原因、稳定电源的技巧、去耦电容
电源系统、去耦时间、去耦频率段、谐振频率
P42使用合适电源变换模块、选用合适电源管理模块、
使用电源平面代替电源迹线、电源分配系统的设计要求
P43引脚设计、芯片内部PDNPowerIntegrity
P44功耗的定义、定义数字电路系统的功耗
动态功耗分布电容/容性负载
P45器件时序规范的负载条件CPU时钟封顶
静态功耗平均功耗总功耗测量功耗
P46管理功耗、工作模式、分析应用、功耗曲线、节能模式
P47输入引脚悬空的问题电压参数
低功耗技巧（外部电路功耗控制、避免悬空I/O引脚、降低电压、降低时钟频率、避免过度使用RAM、最简练的代码、缩短唤醒时间）
P48休眠与唤醒休眠模式特性空闲模式
休眠唤醒（中断、复位、WDT）休眠模式退出的延时
第4章dsPIC芯片系统管理
P51一个较为完整的硬件系统、复位reset、reset后的PC寄存器
P52CPU如何执行代码dsPIC管脚复位电路举例
P53复位电路reset的情况复位方式复位控制寄存器
RCON状态位的使用片上复位电路框图
P54RCON初始化状态外部复位看门狗超时复位
定时器如何用门电路实现
P55WDT框图、使能和禁止WDT、分频器如何用门电路实现
WDT定时器周期（计算、配置）WDT的复位
P56上电复位欠压复位BOR单稳态触发器
P57BOR欠压状态示意图电源管理芯片
片上复位电路SWR/WDTR非法操作码陷阱冲突
P58外部复位信号的处理施密特触发器数字毛刺滤波器
标准外部上电复位电路
P59电压上升率、可靠性讨论、复位信号的输出、RS触发器
P60器件复位延时（PWRT、LPRC）起振定时锁定延时
P61器件复位延时实例
第5章dsPIC内核与编程者模型
P63同芯不同样内核与编程者模型MCU指令+DSP指令
改进的哈佛结构
P64dsPIC30F内核：
指令系统概述、非单周期的指令、DSP引擎
工作寄存器和中断、MCU+DSP的改进哈佛结构
P65通用寄存器型指令集结构寄存器可用触发器
P66W0--W15的字节操作和字操作影子寄存器
STATUS寄存器状态寄存器SR
P67状态寄存器SR位定义溢出和饱和的区别
内核控制寄存器两个累加器ACCA/ACCBPC下一条指令
数据存储空间与程序存储空间映射的桥梁
循环指令有关的寄存器
P68跳转指令跳转指令执行周期循环体执行实例
改进的循环体执行过程程序循环结构
P69dsPIC30F的循环结构REPEAT指令DO指令
循环体内指令的使用限制
P70循环指令有关的寄存器循环指令有关的SR和CORCON位
为什么在计算机中使用堆栈CPU中操作数的存储方法
三种类型指令集结构软件堆栈与硬件堆栈
P71用寄存器实现LIFO实例堆栈
W15软件堆栈CPU堆栈指令执行周期
P72W14与堆栈中的帧上溢与下溢堆栈过程
P73算术逻辑单元ALU通用ALU的基本功能模块
基本逻辑元算单元ALU的多路选择
P74通用ALU的基本功能模块数字电路中的移位寄存器
1bit半加器、1bit全加器加法器
P75加法器乘法器
P76快速乘法器MCU乘法指令DSP乘法指令
P77除法器除数和被除数存放位置
P78DIV.SDDIVF
第6章dsPIC30F的中断系统
P79CPU的资源CPU时间维度资源的分配
P80资源分配的基本实现思路（轮询、中断）
同时发生的任务如何协调（优先级）
如何实现对多个中断的管理、引脚说明中断的开销
P81dsPIC30F中断控制器特性IVT中断向量
P82CPU优先级状态中断优先级自然顺序优先级机制
中断过程、中断事件、中断嵌套
P83从休眠和空闲模式唤醒外部中断请求
I/O管脚的时序要求RC积分电路单稳态触发器
P84避免器件永久性损坏的最大值陷阱
同步开关噪声、地反弹、电源反弹
用钳位二极管保护输入端口用电阻提高可保护电压最大尖峰
P85几大陷阱中断时序中断控制和状态寄存器
中断设置流程实例
第7章I/O端口
P89dsPIC引脚说明、IO驱动能力、不同类型门电路的接口
P90TTL门、CMOS门驱动继电器
P91钳位二极管+限流电阻保护输入端口
I/O模块结构、Port简化结构
P92端口映射寄存器映射数据方向寄存器
P93专用端口结构框图双向数据总线的问题
锁存器和寄存器的区别“读->修改->写”问题
P94端口控制寄存器与锁存器、PORT寄存器、LAT寄存器
P95电平变化通知（CN）引脚电平变化通知模块框图
I/O管脚的时序要求CN控制寄存器
P96上拉电阻与下拉电阻拉电流与灌电流（输出驱动能力）
P97电流、电阻的上下限
第8章dsPIC的存储器
P99dsPIC30F的内核、程序存储器和数据存储器
程序存储器地址映射片内数据空间存储器
P100dsPIC30F的数据总线与地址总线
MAC类指令使用Y数据空间Near数据存储器
字节操作和字操作的同时支持、大端模式和小端模式
P101存储器分类SRAM不会很大
ROMEPROMEEPROM
P102NOR和NAND
P103确定PCB正面芯片，核对芯片版图照片寻址方式
P104各种寻址方式的使用情况dsPIC的寻址模式
dsPIC30F数据空间寻址模式MAC指令的寻址模式
传送指令和累加器类指令的寻址模式
P105模寻址模地址计算模寻址使能
P106位反转寻址使能位反转寻址
P107位反转寻址代码程序存储器程序计数器
PC装载方式ControlUnit
P108指令的构成形式指令的解码电路指令的执行过程
从程序存储器存取数据表操作的高和低地址区域
表地址的生成
P109程序存储器字模式字节模式PSV地址生成
P110PSV地址生成三种程序存储器访问方式
闪存程序存储器在线串行编程MPLAB与目标板
P111运行时自编程（RTSP）写表保持锁存器
字模式写入示例字节模式写入示例RTSP控制寄存器
NVMCON寄存器NVM地址寄存器
P112NVMKEY寄存器闪存程序存储器的编程算法
P112---P114编程示例
第9章定时器/计数器输入捕捉/输出比较
P115时间的度量（世界时、原子时间、协调世界时）
晶振参数：
PPM时间量
P116计数器的溢出门电路实现基本的定时器电路模型
寄存器、比较器、TMRx
P117dsPIC定时器大致电路单元不同计数脉冲来源
dsPIC管脚A类型定时器的框图
P118同步计数器与异步计数器同步逻辑
门控模式下的计数和中断产生全局时钟、门控时钟
P119基于门控时钟的低功耗电路设计、定时器模块与分类
A类型定时器
P120A、B、C类型定时器
P121定时器的工作模式基本的定时器电路模型
定时器模型使用外部时钟输入的同步计数器模式
A类型定时器异步计数器模式
P122门控时间累加模式门控定时器门控模式下中断的产生
门控计数器的复位
P123输入捕捉（模块框图、时序要求、定时器选择）输出比较
P12416位门控时间累加模式32位定时器
P125输入捕捉（中断、事件、时序图）预分频捕捉
边沿检测模式边沿检测模式时序图
P126低功耗状态下的输入捕捉工作输出比较（模块、工作模式）
第10章ADC
P127数据采集（基本任务、典型结构、主要指标）传感器
P128模拟信号放大技术模拟电路放大器
模拟多路开关AMUX多路开关的主要技术指标
采样保持器以及电路主要参数
P129ADC主要指标D/A转换器主要指标
精度和分辨率是两个不同的概念
P130D/A转换器主要指标模拟输入通道
P131几种ADC
型ADC的分析
P132--P134MEMS技术惯性传感器单元
P135模拟地和数字地ADC模块模拟输入通道概述
P136SARA/D转换器的理想传递函数DNLINL
多通道的输出如何协调（配置需要的S/H通道）
P137多通道的输入如何协调（自动扫描）
同样采样与顺序采样采样保持电路
P138配置PIN为输入配置AMU状态
单极性/双极性/差分交替采样功能ADC的参考电压
P139地弹电源波动现象参考电压ADC的主要指标
P140采样时钟A/D转换的总时间A/D转换时钟的选择
A/D控制寄存器时序规范要求ADC模块
P141A/D结果缓冲器A/D输出数据格式如何开始采样
P142采样/转换工作的控制控制寄存器连接注意事项
P143模拟输入端
第11章从数字到模拟的抉择：
PWM
P145对模拟电路进行数字控制（DAC、DP、PWM）
DP&DAC脉冲调制PWMdsPIC30F的3个子系列
P146电机的种类品种众多常见电机示例
P147常见电机示例电机控制需要开关信号
P148电机控制系统需要什么？
电机控制PWM模块
基本的定时器电路模型PWM模块框图
P149PWM时基的分频器PWM时基控制寄存器
从数字到模拟的抉择PWM时基工作模式自由运行模式
P150单事件模式连续递增/递减技术模式双更新模式
PWM时基中断的产生PTMR计数方式
PWM周期的配置与修改PWM周期缓冲器
P151PWM时基周期寄存器占空比（比较逻辑、配置、精度）
P152PTMR和PDCx分辨率时序图边沿对齐的PWM
单事件PWM工作中心对齐的PWM
向上/向下计数模式中的占空比更新时间
P153PWM占空比立即更新PWM模块框图
互补PWM输出的典型负载死区时间
P154ADC模块与PWM时基同步
P155基于dsPIC的BLDC控制示例ADC模块与PWM时基同步
PWM故障引脚基于dsPIC的BLDC控制
正交编码器输出信息QEI简化框图
第12章dsPIC的DSP引擎
P157负数符号位反码补码
P158补码被使用的原因模运算负数取反+1
P159负数带来的问题符号扩展小数点
P160数据表示方式Q15数据范围
P161定点数的优缺点并串型ADC浮点数
P162浮点数格式浮点数格式
P163浮点数运算规则定点运算部件去完成浮点运算
P164FP加法电路FP乘法电路Intel8087
FPGA对浮点运算以及DSP运算的支持
P165超越函数的计算CORDICcos（x）
P166超越函数的运算速度
P167dsPIC30F结构框图（MCU+DSP）改进的哈佛结构
MCU指令+DSP指令CPU是如何执行代码
ControlUnitRegisterfileFunctionunit
P168每个指令周期dsPIC30F能执行的操作图重要！
！
！
！
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C5402如何充分利用DSP的能力
DSP支持结构（DSP引擎、除法支持、YAGU、PSV
P169DSP引擎数据累加器
P170SR中与累加器相关的标志位累加器指令
填零与符号扩展符号扩展DSP加法器
三种饱和及溢出模式常饱和
P171超饱和饱和禁止溢出与饱和的检测
饱和逻辑的控制4种累加器存储模式数据空间写饱和
P172累加器舍入逻辑2种舍入方式DSP累加器操作
桶形移位寄存器数据换算FBCL指令
P173归一化改变正小数与负小数的动态范围
DSP引擎组件乘法器MCU乘法指令
16个工作寄存器W0---W15的分工
P174MULMULSSDSP乘法指令MAC指令
DSP引擎MAC类指令举例！
！
P175MAC操作预取MAC回写寻址模式
第13章UART/SPI/I2C/USB/…
P177异步和同步串行和并行串行通信
P178物理层的四个重要特性状态图描述Petri网
P179PC与一般单片机的串口逻辑电平RS--449
不同类型门电路的接口
TTL门驱动CMOS门（上拉电阻）CMOS门驱动TTL门
P180用三极管实现RS-232转TTL电路UART模块特点
UART发送器接收器框图数据帧的生成过程
FIFO的电路实现TI：
改进的串口
P181SPI（同步串行外设接口）dsPIC的SPI模块
串行通信协议的时序时序细节要求
P182简单的两点串行通信从两点通信到多点通信
dsPIC30F与EEPROM的典型连接示意
P183
总线1-WirebusCEC
P184CEC总线CEC的地址定义最常见的串行通信标准
P185CAN总线LIN总线以太网USB
第14章BOOT
P187嵌入式系统结构嵌入式系统软硬件的结合
无OS的嵌入式系统工作流程、软件开发内容
CPUReset之后的代码入口
P188dsPIC30F上启动代码做什么？
P189公共目标文件格式COFFPE文件的加载
P190代码如何写入dsPIC芯片链接过程
LINK30从链接描述文件获取芯片信息
P191烧写过程做了些什么？
嵌入式系统调试方法
模拟器方式监控器方式
P192在线仿真器方式在线调试器方式
JTAGIEEE1149.1
P193ICD2的代码断点2--1MPLABICD2调试器存储器
P194基于操作系统的软件开发BootLoader
第15章嵌入式OS与RTOS基础
P195简单的连续处理应用简单的前台/后台处理
实际需求会变得更为复杂修改后的设计潜在的问题
P196多任务的范例任务多任务
资源管理的两种基本思路优先级
如何实现对多个中断的管理
P197调度轮转调度合作式的多任务OS调度
OS中任务的管理任务的生命周期
P198任务相关的管理信息有了OS之后
“mini”实时内核进程间通信：
事件、消息队列
P199进程间通信：
邮箱、信号量、互斥量、死锁
OS协调任务间通信之后一个更加完善的内核
任务：
进程和线程
P200FreeRTOS的任务管理存储器管理虚拟存储器
虚拟地址空间/物理地址空间MMU的分页机制
P201MMU的分段机制分段+分页机制下地址的转换
P202设备驱动和服务程序内核Kernel
通用型操作系统实时操作系统
P203可用的嵌入式RTOSVxWorksLinux
第16章DMA
P205输入/输出数据控制方式：
CPU控制、中断、DMA
DMAC的基本工作方式：
单字节传输、块传输、请求传输
P206DMA方式Datapath单片机
P207DMAC的通道dsPIC33FDMA双端口RAM
P208dsPIC33FDMADMA的思想Renesas的MCU
P209体会DMA的思想TOE网络应用中DataCopy的成本
P210普通网卡的DMARDMA网卡工作过程空间
DMA思想潜在的风险
第17章ARM
P211芯片制作过程反相器的集成
P2123次变革SIPMCU的制作
P213从芯片制造过程看ARM不同ARM处理器的性能比较
P213--P214ARM的指令集
P214ARM的MCU核Cortex-M
P215MCU厂家选择的ARM核Cortex-RCortex-A
P21664位处理器MCU内部组成
P217ARMv6ARMv7ASuperscalar微处理器市场规模
P218MIPS、MCU市场Microchip
P219ARM的野心智能终端主流处理器CPU与GPU的差异
P220几个产品的举例
P221主流移动终端处理器融合与整合
第18章暴力破解与逆向工程
P223获取代码单片机的加密/解密单片机的破解
单片机攻击技术分类安全问题与建议
P224片内存储器安全选项破解的复杂性器件配置寄存器
FGS：
通用代码段配置寄存器MicrochipCodeGuard
P225MicrochipCodeGuard代码空间段、程序存储器、数据RAM
构成、控制寄存器、RAM与EEPROM的安全、器件间的差异
什么是逆向工程Opcode是暴力破解的基础
P226什么是暴力破解dsPIC跳转指令软件破解
P227Inside‘Nike+iPod’
P228用Nike+iPod做汽车自动开锁装置
P229--P230SafenetiKey2032In-depthLookInside
P231芯片破解三部曲软件逆向工程与硬件逆向工程的类比
电路板/芯片的逆向工程
P232逆向工程与破解的小结与专题
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