1、第一章 嵌入式系統基礎知識1. 嵌入式系統基礎知識計算機系統的兩個發展分支通用計算機與嵌入式計算機嵌入式系統的一般定義、IEEE定義一般定義：以應用為中心、以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗和應用環境有特殊要求的專用計算機系統。是將應用程序、操作系統和計算機硬件集成在一起的系統。（技術角度）嵌入式系統是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統。（系統角度）廣義定義：任何一個非計算機的計算系統。IEEE（國際電氣和電子工程師協會）定義：嵌入式系統是“用于控制、監視或者輔助操作的機器、設備或裝置”。嵌入式系統4個組成部分嵌入式微處理器、

2、外圍硬件設備、嵌入式操作系統、用戶應用程序嵌入式系統的三個基本要素嵌入性、專用性、計算機系統嵌入式系統的軟硬件特點硬件方面：穩定性、低功耗、體積受限、看門狗電路、成本低、系統資源少軟件方面：實時性、可裁剪性、精簡性、人機界面要求不高嵌入式系統的硬件架構以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/0設備、通信模塊以及電源等必要的輔助接口組成。嵌入式系統的硬件核心嵌入式微處理器嵌入式處理器的種類嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式SOCS0CSOC是指在單芯片上集成數字信號處理器、微控制器、存儲器、數據轉換器、接口電路等電路模塊，可以直接實現信號采集、轉換、存儲、處理等功能。2. 嵌入式

3、系統硬件嵌入式微處理器的體系結構馮諾依曼結構：單一的程序和數據總線。哈佛結構：獨立的程序和數據總線。RISC(精簡指令集計算機)的概念及思想精華1979年，美國加州伯克利分校提出了RISC的概念，基本思想是盡量簡化計算機指令功能，只保留那些功能簡單，能在一個節拍內執行完成的指令，而把較復雜的功能用一段子程序實現。RISC思想的精華就是通過簡化計算機指令功能、簡化計算機指令格式，使指令的平均執行周期減少，同時大量使用通用寄存器來提高計算機的工作主頻，提高程序的速度。（通常，RISC計算機的速度是同等CISC計算機的3倍。）ARM概念及ARM處理器系列產品ARM（Advanced RISC Mac

4、hines）是一個CPU內核。ARM7系列（有ARM7TDMI、ARM720T、ARM7EJ-S）ARM9系列（有ARM920T、ATM922T、ARM940T、ARM926EJ-S等）ARM10、11系列ARM Cortex系列（Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M）3. 嵌入式軟件及嵌入式操作系統嵌入式系統軟件架構應用程序、協議線、嵌入式操作系統、板支持包/設備驅動、硬件嵌入式操作系統的功能和架構功能：任務調度、進程間通信、文件管理（可選）、中斷處理、存儲器管理（可選）架構 Kernel: Memory Mgmt.、I/O System 、Network Stack 、De

5、vice Drivers 、File Systems當前流行的嵌入式操作系統Palm OS 、Windows CE 、Linux(uClinux) 、RT Linux、uC/OS 、其它商業OS：QNX、VxWorks等第二章 CM3體系結構與STM321. CM3Cortex-M3是一個32位處理器內核。CM3采用了哈佛結構，擁有獨立的指令總線和數據總線。程序計數寄存器R15的作用指向當前程序地址特殊功能寄存器類別和作用程序狀態字寄存器組:記錄ALU標志（0標志、進位標志、負數標志、溢出標志）、執行狀態以及當前服務的中斷號。中斷屏蔽寄存器組：PRIMASK失能所有的中斷、FAULTMASK失

6、能所有的fault、BASEPRI失能所有優先級不高于某個具體數值的中斷。控制寄存器：定義特權狀態，并且決定使用哪一個堆棧指針。Cortex-M3處理器支持兩種操作模式和兩級特權操作兩種操作模式 處理者模式：異常服務例程的代碼包括中斷服務； 線程模式：普通應用程序的代碼。兩級特權特權級和用戶級，提供一種存儲器訪問保護機制，使得普通用戶程序代碼不能意外地，甚至是惡意地執行涉及到要害的操作。異常及包括的類型在ARM編程領域中，凡是打斷程序順序執行的事件，都被稱為異常。包括：外部中斷、不可屏蔽中斷、指令執行了“非法操作”或者訪問被禁的內存區間產生的各種錯誤fault。向量表及其工作工程向量表是一個W

7、ORD（32位整數）數組，每個下標對應一種異常，該下標元素的值則是該ESR的入口地址。向量表在地址空間中的位置是可以設置的，通過NVIC中的一個重定位寄存器來指出向量表的地址。在復位后，該寄存器的值為0。因此，在地址0處必須包含一張向量表，用于初始時的異常分配。CM3的復位序列在離開復位狀態后，CM3做的第一件事就是讀取下列兩個32位整數的值：從地址0x00000000處取出MSP的初始值從地址0x00000004處取出PC的初始值這個值是復位向量，LSB必須是1。然后從這個值所對應的地址處取指。CM3的三級流水線取指令、解碼、執行CM3指令集Cortex-M3只使用Thumb-2指令集，允許

8、32位指令和16位指令水乳交融，代碼密度與處理性能兩手抓。2. STM32架構STM32存儲映射代碼區、片上SRAM、用戶設備的存儲映射、Cortex-M3寄存器啟動配置從用戶FLASH啟動、從系統存儲器啟動、從嵌入式SRAM啟動STM32的低功耗模式有3種睡眠模式（CM3內核停止，外設仍然運行）停止模式（所有時鐘都停止）待機模式（1.8V內核電源關閉）STM32的安全保障內部復位電路、時鐘安全系統、兩只看門狗第三章（P28） STM32程序設計外設的初始化和設置步驟在設置一個外設前，必須先使能它的時鐘第四章 STM32電源、時鐘及復位STM32電源配置STM32時鐘源HSE、HSI、LSE、

9、LSI實際應用中，經常出現由于晶振在運行中失去作用，導致系統出錯。STM32內部的CCS解決了這種問題，一旦HSE失效，CCS系統將系統時鐘源切換到HSI啟動模式根據啟動設置，可將用戶Flash、系統Flash、內部SRAM映射到0x00000000起始的區域。啟動代碼及其功能嵌入式系統的啟動還需要一段啟動代碼，類似于啟動Pc時的BIOS，一般用于完成微控制器的初始化工作和自檢。功能：初始化堆棧、定義程序啟動地質、中斷向量表和中斷服務程序入口地址，以及系統復位啟動時，從啟動代碼跳轉到用戶main函數入口地址。備份區域架構當TAMPER引腳上的信號的電平發生變化（從0變到1或從1變到0，取決于備

10、份控制寄存器BKP_CR的TPAL位），會產生一個入侵檢測事件。cf： 固件庫：軟硬件結合。第五章 STM32F10x標準外設重點：GPIO、NVIC、通用定時器Timer2的時基單元1. RVMDK 不要求掌握2. C語言 指針和構造數據類型構造數據類型：數組、指針、結構體、枚舉、共用體3. GPIOGPIO的4種輸入和4種輸出模式4種輸入：浮空輸入、帶上拉電阻的輸入、帶下拉電阻的輸入、模擬輸入4種輸出：開漏輸出、推挽輸出、復用推挽輸出、復用開漏輸出STM32時鐘樹設置（P346 10分）STM32庫函數4. SysTickSysTick，“系統節拍時鐘”，屬于ARM Cortex-M3內核

11、的一個“內設”。SysTick的組成時鐘的輸入源、控制寄存器、私有外設總線SysTick工作原理首先SysTick 從時鐘源接口獲得時鐘驅動，然后從重裝寄存器將重裝值讀入當前計數寄存器，并在時鐘驅動下進行減一計數。而當SysTick 發生下溢的時候將計數標志置位，并在滿足一定條件的情況下出發SysTick 溢出中斷，同時進行一次重裝值載入操作。5. USART通用同步異步收發器（不考）配置串口通訊，至少需要設置：字長、波特率、奇偶校驗位、停止位3條線：Rx、Tx、GND6. NVIC(不考EXTI)概念中斷響應當某個中斷來臨，會將相應的中斷標志位置位。當CPU查詢到這個置位的標志位時，將響應此

12、中斷，并執行相應的中斷服務函數。中斷優先級每個中斷都具有其優先級，其相互之間的優先關系一般以優先級編號較小者擁有較高優先級。優先級又分為兩種：查詢優先級和執行優先級。查詢優先級和執行優先級當某一時刻有兩個或兩個以上中斷處于掛起狀態，則首先執行執行優先級較高的中斷。若執行優先級一致，則首先執行查詢優先級較高的中斷。查詢優先級一般以該中斷向量在中斷向量表中的位置決定。中斷嵌套當某個執行優先級較低的中斷服務在執行時另一個執行優先級較高的中斷來臨，則當前優先級較低的中斷被打斷，CPU轉而執行較高優先級的中斷服務。中斷掛起當某個較高執行優先級的中斷服務在執行時另一個優先級較低的中斷來臨，則因為優先級的關系，較低優先級中斷無法立即獲得相應，則進入掛起狀態（即等待執行）。NVIC嵌套中斷向量控制器同Systick定時器一樣，NVIC屬于ARM Cortex-M3內核的內設之一，用來管理中斷嵌套。NVIC的先占優先級和次占優先級管理機制STM32只使用4位序列表示優先級分組，即最大只支持16級中斷嵌套管理