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1、嵌入式技术基础与实践王宜怀复习指导嵌入式复习整理第1章概述1.嵌入式系统定义：一种计算机硬件与软件的组合，也许还有机械装置，用于实现一个特定的功能。在某些特定情况下，嵌入式系统是一个大系统或产品的一部分。2.微控制器的含义：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。 第2章AW60硬件最小系统与S08CPU1.AW60的组成结构：S08CPU、存储器、定时器接口模块、定时器模块、看门狗模块、 通用IO模块、串口通信模块（SCI）、串行外设接口（SPI）、 IIC模块、A/D转换模块、键盘中断模块、时

2、钟发生模块、复位与中断模块等。2.AW60存储器映像：所谓存储器映像（Memory map），是指地址$0000 - $FFFF这个64KB空间，哪些地址被何种存储器或I/O寄存器所占用。(1)2KB的RAM：地址为$0070 - $086F，用于存放用户数据（主要是全局变量）和堆栈空间。(2)两段Flash存储器，$0870 - $17FF，$1860-$FFFF，存储程序、常量和中断向量。(3)I/O映像寄存器：直接页寄存器、高端页寄存器和非易失性寄存器。3.AW60引脚：电源类信号引脚、复位信号引脚、主要功能模块引脚和其他引脚。4.AW60最小硬件系统：包括电源及其滤波电路、复位电路、晶

3、振电路及其PLL滤波电路、写入器接口电路。5.S08CPU的特点：(1)目标代码与M68HC05系列、M68HC08系列MCU向上兼容；(2)具有16位堆栈指针SP、16位变址寄存器HX，16种寻址方式；(3)最高达40MHz CPU内部总线频率、64KB程序/数据存储器空间；(4)不经过累加器A的存储器之间数据直接传送；(5)快速8位8位乘法指令、快速16位与8位相除指令，增强的BCD指令；(6)模块化结构，可扩展的内部总线定义可使寻址范围超过64KB；(7)低功耗的STOP、WAIT模式。6.S08CPU的内部寄存器：(1)累加器A(Accumulator)：8位通用寄存器，用来存放操作数

4、和运算结果。(2)变址寄存器HX(Index Pointer) ：16位寄存器，H是高8位，X是低8位，可单独使用。(3)堆栈指针SP(Stack Pointer) ：指向下一个栈地址的16位寄存器，堆栈指针SP采用递减的结构，即进栈时SP减1，出栈时SP加1。(4)程序计数器PC(Program Counter) ：也是16位的，可寻址范围达64KBPC存放下一条指令的地址，在执行转移指令时存放转移地址，在执行中断指令时存放中断子程序入口地址。(5)条件码寄存器CCR(Condition Code Register) ：8位的寄存器，其中5位(除了中断屏蔽位I)用于指示执行完指令的结果状态，

5、这些位可由程序来测试。7.S08 CPU的寻址方式：(1)内在寻址方式(INH)(2)立即寻址方式(IMM)(3)直接寻址方式(DIR)(4)扩展寻址方式(EXT)(5)无偏移量变址方式(IX)(6)8位偏移量变址方式(IX1)(7)16位偏移量变址方式(IX2)(8)相对变址寻址方式(REL)(9)存储器：直接地址直接地址寻址方式(DD)(10)存储器：直接地址变址、变址加1的寻址方式(DIX+)(11)存储器：立即数直接地址寻址方式(IMD)(12)存储器：变址直接地址、变址加1的寻址方式(IX+D)(13)无偏移量变址、变址加1寻址方式(IX+)(14)8位偏移量变址、变址加1寻址方式(

6、IX1+)(15)8位偏移量堆栈寻址方式(SP1)(16)16位偏移量堆栈寻址方式(SP2)8.S08 CPU的指令系统：(1)数据传送指令：取数指令、存数指令、堆栈操作指令、寄存器间数据传送指令、存储器间数据传送指令。(2)算术运算指令：加减指令堆栈操作指令、乘/除法指令、加1/减1指令、取反/求补指令、比较指令、清零指令、测试是否为0指令、SP与HX增加指令。(3)逻辑运算指令：完成逻辑与、或、异或等操作。(4)位操作类指令：位测试、位置1、位清0等操作。(5)移位类指令：单向移位指令、循环移位指令。(6)程序控制指令：一般转移指令、特殊转移指令、跳转指令 。(7)其他指令。第3章第一个样

7、例程序及CodeWarrior工程组织1.通用I/O接口：I/O接口，即输入输出接口，是微控制器同外界进行交互的重要通道。所谓通用I/O，也记为GPIO（General Purpose I/O），即基本的输入/输出，有时也称并行I/O，或普通I/O，它是I/O的最基本形式。2.上拉电阻和下拉电阻：MCU的某个引脚通过一个电阻接到电源（Vcc）上，这个电阻被称为“上拉电阻”。与之相对应，若MCU的某个引脚通过一个电阻接到地（GND）上，则相应的电阻被称为“下拉电阻”。3.AW60的GPIO接口：AW60有7个GPIO口，每个GPIO口的名称由一位英文字母组成，分别是A、B、C、D、E、F、G。G

8、PIO模块的每个口最多对应8个GPIO引脚，但各个GPIO口的编程寄存器均为8位，没有对应引脚的位无效。GPIO的基本寄存器：(1)端口数据方向寄存器(DDR)：若为0，则为输入，若为1，则为输出。(2)端口数据寄存器：存放要输入或输出的数据。第4章基于硬件构件的嵌入式系统开发方法1.嵌入式系统开发主要存在以下两大问题:硬件设计缺乏重用支持驱动程序可移植性差 2.根据接口之间的生产消费关系，接口可分为两类:提供接口和需求接口。根据所拥有接口类型的不同，硬件构件分为三类： 核心构件、中间构件、终端构件。第5章串行通信接口SCI1.串行通信的概念：SCI(standard non-return-z

9、ero mark/space data format) “标准不归零传号/空号数据格式，通常采用NRZ数据格式。“不归零”的最初含义是：用正、负电平表示二进制值，不使用零电平。“mark/space”即“传号/空号”分别是表示两种状态的物理名称，逻辑名称记为“1/0”。下图给出了8位数据、无校验情况的传送格式2.奇偶校验：字符奇偶校验检查（character parity checking）称为垂直冗余检查（vertical redundancy checking，VRC），它是每个字符增加一个额外位使字符中“1”的个数为奇数或偶数。奇校验：如果字符数据位中“1”的数目是偶数，校验位应为“1”

10、，如果“1”的数目是奇数，校验位应为“0”。偶校验：如果字符数据位中“1”的数目是偶数，则校验位应为“0”，如果是奇数则为“1”。3.串行通信的传输方式：单工（Simplex）、全双工（Full-duplex）、半双工（Half-duplex）。4.AW60的SCI模块的编程结构：从程序员角度看，涉及SCI的有8个8位寄存器，其中2个波特率寄存器，1个数据寄存器，3个控制寄存器，2个状态寄存器。SCI波特率计算公式：SCI波特率= fBUSCLK/(16BR)，其中fBUSCLK为内部总线频率SCI控制寄存器1（SCIxC1）用于设置SCI的工作模式，可选择运行模式、唤醒模式、空闲类型检测以及

11、奇偶校验。SCI控制寄存器2（SCIxC2）用于收/发及相关中断控制的设置。5.SCI模块的编程结构：(1)SCI构件的初始化功能函数：void SCIInit(uint8 SCINo, uint8 sysclk, uint16 baud) uint16 ubgs = 0; if(SCINo 2) SCINo = 2; / 若传进的通道号大于2，则按照2来处理 / 计算波特率并设置：ubgs=fsys/(波特率*16)(其中fsys=sysclk*1000000) ubgs = sysclk *(10000/(baud/100)/16; / 理解参考上一行，此处便于CPU计算 SCI_BDH(

12、SCINo) = (uint8)(ubgs & 0xFF00)8); SCI_BDL(SCINo) = (uint8)(ubgs & 0x00FF); / 无校验，正常模式（开始信号+8位数据（先发最低位）+ 停止信号） SCI_C1(SCINo) = 0b00000000; / 允许发送，允许接收，中断方式收发 SCI_C2(SCINo) = 0b00001100;(2)SCI构件的单字节发送功能函数：void SCISend1(uint8 SCINo, uint8 ch) if(SCINo2) SCINo = 2; / 若传进的通道号大于2，则按照2来处理 while(!SCI_S1(SC

13、INo) & 0b1000000); / 判断发送缓冲区是否为空 SCI_D(SCINo) = ch;(3)SCI构件的单字节接收功能函数：uint8 SCIRe1(uint8 SCINo, uint8 *p) uint16 k; uint8 i;if(SCINo2) SCINo = 2; / 若传进的通道号大于2，则按照2来处理 for(k=0;k=0xFBBB) / 接收失败 i = 0xFF; *p = 0x01;return i;6.中断向量表：中断向量表是一个指针数组，其中每一项都存放了中断处理函数的入口地址。7.中断的处理过程一般为： 关中断、保护现场、 执行中断服务程序、 恢复现

14、场、开中断。8.AW60中断源：AW60有26个中断源，按优先级从高到低的顺序分别是：复位中断（1个）、SWI指令中断（1个）、 引脚中断（1个）、低电压检测中断（1个）、ICG中断（1个）、定时器中断（10个）、SPI中断（1个）、SCI中断（6个）、键盘输入中断（1个）、ADC转换完成中断（1个）、I2C中断（1个）和实时中断（1个）。26个中断源只有18个中断向量，有的是几个中断源使用同一个中断向量。第6章GPIO的应用实例键盘、LED与LCD1.键盘(1)AW60的键盘中断模块：AW60单片机上的PTG0 PTG4、PTD2 PTD3、PTD7共8个引脚与键盘中断模块（KBI）的引脚复

15、用。键盘中断矢量地址：$FFD2$FFD3。键盘中断初始化顺序：先设置键盘中断状态和控制寄存器(KBI1SC)，后设置键盘中断引脚使能寄存器(KBI1PE)。(2)键盘编程扫描一次4X4键盘并返回扫描键值：uint8 KBScan1() uint8 line,i,tmp,tmp1,tmp2; line = 0b11111110; / 是第一根行线为0（低电平） for(i = 0;i4;i+) / 当前扫描的一行，输出低电平 KB_GP = line; / 输出开始扫描 asm(“NOP”); asm(“NOP”); / 读取键盘口数据寄存器 tmp1 = KB_DP; / 输入扫描结果 tm

16、p2 = KB_GP; / 整合扫描结果，即键盘输入引脚的4位 tmp = (tmp1 & 0x80); tmp1 &= 0x0C; tmp1 = (tmp13); tmp |= tmp1; tmp |= (tmp2 & 0x1F); / 通过观察4根列线中是否出现低电平来判断当前行有无按键 if(tmp & 0xF0) != 0xF0) / 当前行有按键按下 break; line = (line 1) | 0x01;return tmp;2.数码管LED编程实例：(1)LED的引脚使用：利用MCU的PTB口控制8个位段（数据），PTB7 PTB0分别接h-a位段，PTD0，PTD1，PTD

17、4，PTD5作为片选端（位控制）。(2)LED编程结构：void LEDInit() / LED初始化 LEDdata_D = 0xFF; LEDcs_D = 0x33;void LEDshow1(uint8 I,uint8 c) / 在LED上的第i位显示数字 LEDcs = CStablei; LEDdata = Dtablei;void LEDshow(uint8 *Buf) / 在LED上显示4个十进制数 uint8 i,j,c; for(i=0;i4;i+) c = Bufi-0; LEDshow(3-I,c); / 延时 for(j=0;j100;j+);3.液晶LCD编程实例(1

18、)LCD的基本特点和分类方法1）低电压微功耗，2）平板型结构，3）使用寿命长，4）被动显示，5）显示信息量大且易于彩色化，6）无电磁辐射LCD的分类：1）按电光效应分类，LCD可分为电场效应类，电流效应类，电热效应类和热效应类。2）按现实内容分类，LCD可分为字段型，点阵字符型，点阵图形型。3）按LCD的采光方式分类，分为带背光源与不带背光源两大类。(2)HD44780：HD44780的外部引脚一般有14条，其中有8条数据线，3条控制线。HD44780指令集：（要求RS = 0）1)R/W = 0，DATA = 0000 0001 ，清屏2)R/W = 0，DATA = 0000 001* ，

19、归位 3)R/W = 1，读忙操作。(3)LCD的引脚使用在实验板上LCD数据线7-14引脚分别MCU的PTA0-PTA7连接，LCD的控制线RS，R/W，E（4,5,6引脚）分别与MCU的PTC4，PTC6，PTF6连接。(4)LCD编程结构：void LCDinit(void) uint16 i; / 定义数据口（PTA0-PTA7）为输出 LCDdata_D = 0b11111111; / 定义控制口（PTC4，PTC6）为输出 LCDctrlD1 |= (1LcdRS); LCDctrlD1 |= (1LcdRW); LCDctrl1 &= (1LcdRS); / RS,R/W=00，

20、写指令 LCDctrl1 &= (1LcdRW); / 定义控制口（PTF6）为输出 LCDctrlD2 |= (1LcdE); LCDctrl2 |= (1LcdE); / E=1 / 1功能设置 LCDcommand(0b00111000); / 5*7点阵模式，2行显示，8位数据总线 / 2显示开关控制 LCDcommand(0b00001000); / 不闪烁，关光标显示，关显示 / 3清屏并等待结束 LCDcommand(0b00000001); for(i=0;i40us for(i =0;i1000;i+) asm(“NOP”); / 2数据送到LCD数据线上 LCDdata =

21、 cmd; / 3给出E信号的下降沿，将数据写入LCD中 LCDctrl2 |= (1LcdE); asm(“NOP”);asm(“NOP”);asm(“NOP”);LCDctrl2 &= (140usfor(i =0;i2) TPMNo=2; else if(TPMNo= 60) / 秒溢出 *(p+1) += 1; / 分加1 *(p+2) = 0; / 清秒 if(*(p+1) = 60) / 分溢出 *p += 1; / 时加1 *(p+1) = 0; / 清秒 if(*p = 24) / 时溢出 *p = 0; / 清时5.AW60定时器的脉宽调制（PWM）：分为两种模式，边沿对齐P

22、WM和中心对齐PWMvoid PWM(uint8 TPMNo, uint8 CHNo, uint16 Period, uint8 Duty) uint16 j; TPM_CSTR(TPMNo) = 0x00; / 计数寄存器初值 = 0x0000 TPM_CNTH(TPMNo) = 0x00; TPM_CNTL(TPMNo) = 0x00; / 设置PWM波的周期 = Period TPM_MODH(TPMNo) = (uint8)(Period8); TPM_MODL(TPMNo) = (uint8)Period; if(Duty100)Duty = 100; else if(Duty0)D

23、uty = 0; j = (Period/100)*Duty; if(TPMNo 5)CHNo = 5; / 根据占空比，设置相应通道数值寄存器 TPM1_CHVH(CHNo) = (uint8)(j8); TPM1_CHVL(CHNo) = (uint8)j; / 设置定时器1通道状态和控制寄存器 TPM1_CHSCSTR(CHNo) = 0b00101000;else / 定时器2 if(CHNo2)CHNo = 2; / 根据占空比，设置相应通道数值寄存器 TPM2_CHVH(CHNo) = (uint8)(j8); TPM2_CHVL(CHNo) = (uint8)j; / 设置定时器

24、1通道状态和控制寄存器 TPM2_CHSCSTR(CHNo) = 0b00101000;第8章串行外设接口SPI1.串行外设概念：一种同步串行通讯接口，用于微处理器和外围扩展芯片之间的串行连接，现已发展成为一种工业标准。时钟极性（CPHA）：表示时钟信号在空闲时是高电平还是低电平。时钟相位（CPOL）：决定数据是在SPSCK的上升沿采样还是在SPSCK的下降沿采样。2.SPI模块的时序：确保发送数据在一周期开始的时刻上线，接收方在1/2周期的时刻从线上取数，这样是最稳定的通信方式。3.AW60 SPI模块编程SPI模块有5个8位寄存器，分别是2个控制寄存器，1个波特率寄存器，1个状态寄存器和1

25、个数据寄存器。void SPIInit() SPI_CR1 = 0b01010000; / 不产生中断，主机方式，时钟空闲低电平 SPI_CR2 = 0b00000000; SPI_BR = 0b01000001;void SPISendOntByte(uint8 data) SPI_DR = data; while(0=(SPI_SR & (1SPI_SendEmyptBit); / 查询SPI状态寄存器是否发送成功void SPIRecvOneByte() while(0=(SPI_SR & (1SPI_ReceiveFullBit); / 判断接收缓冲区是否满 return SPI_DR

26、;第9章Flash存储器在线编程1.Flash存储器编程方法有：写入器模式（监控模式）和在线编程模式（用户模式）2.Flash存储器的基本特点：固有不挥发性；易更新性；成本低、密度高、可靠性好。3.Flash编程的基本操作有两种： 擦除（Erase）：将存储单元的内容由二进制的0变成1写入（Program）：将存储单元的内容由二进制的1变成0擦除和写入操作都是通过设置或清除Flash存储器的控制寄存器（FLCR）的某个或某些位来完成的。4.Flash存储器的编程寄存器：6个，对应地址为$1820-$1826Flash时钟分频寄存器（FCDIV）、Flash选项寄存器（FOPT）、Flash配置寄存器（FCNFG）、Flash保护寄存器（FPROT）、Flash状态寄存器（FSTAT）、Flash命令寄存器（FCMD）5.在运行flash擦除及写入程序时，flash区会被加上高于普通工作电压的编程电压，导致flash区读取不稳定，应该怎么解决此问题？答：为了使擦除，写入程序正常执行，需将擦除，写入子程序移入RAM中并转入RAM区执行。为此需在RAM区开辟一个缓冲区，供程序移入使用。6