1、第一章 嵌入式控制系統簡介嵌入式系統定義：是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟硬件可裁剪的，對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統。是一個具有特定功能或用途的計算機軟硬件結合體。單片機和嵌入式控制系統的定義：（兩者為同一個東西）單片機就是在一片半導體硅片上集成了中央處理器單元（CPU）、存儲器（RAM/ROM）和各種I/O接口的微型計算機。單片機主要應用在測試和控制領域。嵌入式控制系統的設計方法:作為嵌入式控制器的單片機受自身限制，所以需要一個通用計算機，稱為“宿主機”，嵌入式控制器的單片機稱為“目標機”（開發板）。應用程序在宿主機上開發，在目標機上運行。之間利用計算機并

2、口或USB口通過“仿真器”連接。程序從宿主機到目標機叫“下載”，反之叫“上傳”。在宿主機上反復修改（調試）。調試好的程序，在宿主機上編譯成目標機可運行的機器碼文件，通過“固化器”設備下載并固化（稱之為“燒寫”或者“程序固化”）在目標機的程序存儲器中。宿主機Pc機/os/apl/開發工具/串口終端Cup/os 開發板/目標機 （燒寫）仿真器（JTAG） 串口線 USB/網口 進行通信 交叉環境的建立需要什么（過程）（嵌入式開發環境所需要的組件） 1、硬件 宿主機、目標機、仿真器 2、軟件 OS、開發工具、相關芯片的驅動、通信控制軟件。 3、連線 USB線、串口線、電源線、網絡線、JTAG（仿真器

3、）線交叉編譯的概念：在一種計算機平臺上編譯生成可運行與另一臺計算機平臺的二進制代碼的過程。 12 34 56 78DSP 數字信號處理，是一種獨特的微處理器，是以數字信號處理大量信息的器件RAM體系結構的存儲器格式 大端格式：字數據的高字節存儲在低地址單元中 小端格式：字數據的高字節存儲在高地址單元中 Eg：（高）12 34 56 78（低） 小端 在侵入式系統中一般采取小端格式 第二章 ADS1.2開發環境的創建與簡介ADS1.2概述： 1、編譯器 RAMCC RAM C編譯器 2、鏈接器： armlink 將多個目標文件或多個庫文件進行鏈接生成一個可執行文件 3、符號調試器、armsd 進

4、行單步調試、設置斷點 4、調試器 AXD Armsd 5、庫函數生成器 armar如何搭建一個嵌入式開發環境一、認識開發板 1、RAM開發板的硬件配置，CPU，SDRAM，FLASH（包括鍵盤LED驅動器觸摸屏），以太網、USB、串口調試器借口（JTAGT） 2、 RAM體系結構以及編程2、 開發板與宿主之間的通信 < JTAG >、< COM >、< 網口、TFTP協議 >、< SD卡口 >3、 宿主機與windows平臺4、 文件燒寫 包括燒寫內核、根文件系統應用程序等。 項目建立并加入相應的文件后，“目標機”和“宿主機”通過JTAG仿真器進

5、行連接，然后用AXD進行仿真和調試 0、安裝USB轉串口軟件（串口一端連接開發板，另外一端通過USB轉串口接頭連接PC）；1、安裝SecureCRT2、設置SecureCRT參數，參考手冊1.3.4；3、將串口線連接在計算機上，設置端口號，步驟如下： “設備管理器”->“端口”->“Prolific USB-to-Serial Comm Port（COM？）”->點擊右鍵->“屬性”->“端口設置”選項卡->“高級”->“COM端口號”；將端口號設置在COM1COM4之間。4、安裝USB下載軟件TQBoardDNW；5、安裝USB下載驅動：安裝完成后會

6、在“設備管理器”中多出“libusb”->“win32 devices ”，在TQBoardDNW中顯示“USB連接成功”；6、燒寫并運行例子程序開發板Nor/Nand開關打在“Nor”；重啟開發板；在SecureCRT環境中，UBoot下，選擇“a”（Download user program）；在TQBoradDNW中，選擇“USB下載”->“UBoot”->“選擇文件”，找到想要燒寫的.bin文件（可在“TQ2440測試程序”->“裸奔三部曲”->“exp_Modified02”->“Images”->“clock.bin”）；燒寫成功后，將開發

7、板的Nor/Nand開關打在“Nand”；重啟開發板；在SecureCRT中選擇LCD的型號（目前使用的是“W43”，即第三個選項）。成功了！Nor和Nand Flash 的區別：程序調試結束后，要將其可執行文件燒寫（或固化）到目標機的某種Flash中運行，flash也叫非易失快閃存儲器（為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程）。Nor和Nand是現在市場上兩種主要的非易失快閃存儲器。Nand可直接擦除 nor要求在進行寫入之前先將目標代碼塊內的所有位都寫為0Nor讀的速度相對較快 nand寫入的速度較快大多數寫入操作需要先進行擦除操作Nand的擦除單元更小，相應的擦除電路更少Nand 單元尺寸是

8、nor的一半，生產過程簡單價格便宜Nor 帶有SRAM接口，有足夠的引腳，操作相對容易Nand器件使用復雜的I/O端口來串行存取數據。8個引腳用來傳送控制、地址和數據信息。可取代硬盤。使用nand必須先寫入驅動程序，才能執行其它操作。初始化程序和開發環境的設置基于ARM芯片的應用系統，多數為復位的片上系統，在系統中，多數硬件模塊都是可配置的，需要軟件來預先設置其需要的工作狀態。因此在用戶應用程序之前，需要由一段專門的代碼來完成對系統基本的初始化工作。系統初始化： 分配中斷向量表 初始化存儲器系統 初始化各工作模式的堆棧 初始化特殊要求的硬件模塊 初始化程序的執行環境 切換處理器的工作模式開發環

9、境設置： 處理器設置、仿真器設置、調試設置等等第3章 ARM9微處理器的S3C2410資源嵌入式軟件組成應用層 應用程序、文件系統圖形、應用程序接口Os層 實時操作系統（RTOS）驅動層 設備驅動程序 BSP嵌入式軟件分為系統軟件、交接軟件、應用軟件嵌入式硬件組成（2440框圖）嵌入式工作原理： 系統運行后關看門口，開始自動計數，如果到一定時間未清看門口，則看門狗溢出，從而中斷，造成系統復位。片內外設：芯片內部用于與外部設備連接的接口電路和總線兩種啟動方式：1、 從Norflash啟動，可以像內存一樣被讀，但不可以像內存一樣寫。0地址指向硬盤，從0地址開始執行指令2、 從Nandflash啟動

10、，4KB的內容自動拷貝到片內SRAM，0地址指向片內SRAM，從0地址開始執行指令兩種啟動方式的內存映射圖RAM匯編：分類：1、標準匯編 2、GHU匯編格式：.s .h .c語句格式：1、指令不能從一行的開頭來寫，必須有空格或者符號、標號 2、標號不能從開頭寫 3、注釋 ; 4、不能大小寫混用程序格式：1、以段為單位，組織原文件 2、經過處理后的匯編程序（可執行）至少含有一個代碼段第4章 I/O口和I/O操作I/O口控制寄存器分為以下五種（大多數引腳為復用的）1、 端口控制寄存器（GPACONGPHCON）定義了每個引腳的功能2、 端口數據寄存器（GPADATGPHDAT）數據的輸入和輸出均從

11、此端口進行，i/o口數據寄存器的bit位和i/o口引腳相應位狀態一致3、 端口上拉寄存器（GPAUPGPHUP）控制每個端口組上拉電阻的使能和禁止。如果上拉電阻的某一位為0，則相應的端口上拉電阻被使能，該為作為基本輸入/輸出使用。如果為1，則相應的端口上拉電阻被禁止，做第二功能使用。上電和復位時，作為基本輸入/輸出使用4、 多狀態控制寄存器 控制數據端口的上拉電阻，包括高阻態、usb pad和CLKOUT選項5、 外部中斷控制寄存器（EXTINTN）24個中斷各有各的中斷請求信號EXTINTN寄存器可以配置的信號類型有：低電平觸發中斷請求、高電平觸發中斷請求、下降沿觸發中斷請求、上升沿觸發中斷

12、請求以及雙沿觸發中斷請求2440一共有117個I/O口，分為8個功能組。每個I/O口都可以用作基本的輸入輸出功能，除A口外，其他口由端口上拉寄存器和端口控制寄存器決定做第二功能23位的輸出端口（端口A） 端口A做I/O時只能做輸出 GPACON（端口控制器）每個引腳的功能由GPACON的1位（bit）來控制。當GPCON=0時，引腳做輸出，為1時做第二功能 GPADAT（數據寄存器） 只有第22位引腳才能做輸出，從第22個引腳向GPADAT的相應位寫數據11位的輸入輸出端口（端口B） GPACON（端口控制器）中每兩位控制1位引腳的功能 00做輸入 01做輸出 11做保留位 10做其它功能 G

13、PADAT（數據寄存器）只有第10個引腳的作為輸入輸出引腳，如果該引腳被配置為第二功能引腳，則讀出的數據不穩定 GPABUP（上拉電阻） GPB10：0 =0為上拉允許，做基本的輸入輸出口 =1上拉禁止，做第二功能16位的輸入輸出端口C （15口做特殊引腳）16位的輸入輸出端口D （15口做特殊引腳）16位的輸入輸出端口E （15口做特殊引腳）8位的輸入輸出端口F （7口做特殊引腳）16位的輸入輸出端口G （15口做特殊引腳）11位的輸入輸出端口H （10口做特殊引腳）第5章 中斷系統中斷：是指CPU在正常允許程序時，由于內部/外部事件或由程序預先安排的事件引起中斷正常運行的程序，而轉到內部/

14、外部事件或預先安排的事件服務的過程中，服務完畢后，再回到被暫時中斷的程序。2440可以處理兩種中斷：通用中斷和快速中斷。使用屏蔽寄存器控制中斷的開啟和關閉，使用中斷源掛起寄存器和中斷掛起寄存器來反映是哪個中斷源向CPU申請了中斷和CPU正在相應的中斷的中斷源。2440有56個中斷源，在其中有32個中斷源提供中斷控制器 異常：是導致程序中斷的一種指令流片內UARTn中斷和外部中斷輸入EINTn是邏輯或關系，它們共用一根中斷請求。異常發生，系統做了哪些工作？1、 為進入異常做準備 mov lr,pc; 2、 Cpsr拷貝到spsr_exp 3、cpsr c,0x53 更改工作模式 4、找到異常向量

15、入口，并執行該地址的指令中斷控制邏輯的任務是在片內和外部中斷源組成的多重中斷發生時，選擇其中一個中斷，通過FIQ（快速中斷請求）或IRQ（通用中斷請求）向CPU內核發出中斷請求。中斷處理的過程1、匯集信號 2、CPU保留現場 3、 ISR判斷中斷源 4、清中斷 5、恢復中斷使用中斷的步驟1、 設置中斷模式下的SP 2、準備好中斷處理函數、異常向量入口、ISR判斷中斷源、執行相應處理、清中斷、返回3、 中斷模式的進入以及退出 保存現場 、恢復現場4、 設置中斷觸發條件 5、優先級的確定 6、中斷使能 三個屏蔽器、一個中位 2440使用5個控制寄存器來對系統中斷進行控制1、 中斷模式（INTMOD

16、）寄存器 =0時使用通用中斷 =1時采用快速中斷 一般采用通用中斷，所以中斷模式寄存器可以不用設置2、 中斷掛起（INTPND）寄存器和中斷源掛起（SRCPND）寄存器 SRCPND=0無中斷請求 =1有中斷請求 當中斷被響應時INTPND位置13、 中斷屏蔽（INTMSK）寄存器 屏蔽位為1時，中斷被禁止（屏蔽中斷），為0時相應的中斷正常執行（開中斷）4、 中斷優先級寄存器 確定中斷的優先順序，看CPU執行那個中斷子中斷源的中斷控制子中斷源和其它中斷共用一個中斷向量 通過子中斷源掛起寄存器（=0無中斷請求 =1有中斷請求）和子中斷屏蔽寄存器（屏蔽位為1時，中斷被禁止（屏蔽中斷），為0時相應的

17、中斷正常執行（開中斷）來對其進行中斷控制和反饋中斷向量：就是該中斷服務函數的入口地址。其它常用寄存器：外部中斷配置寄存器主要用來控制外部中斷觸發模式000 低電平 001高電平 01X 下降沿 10X上升沿 11X 雙沿第6章 ： 串口UART串口的初始化1、 選定串口，對引腳進行初始化 初始化串口0.1.2等的輸入輸出端2、 設置波特率3、 設置數據位 流控的設置（調制解調器）發送的/接收的緩存寄存器（數據位只有8位有效）4、 幾個控制器的設置串行通信單元UART單元提供3個獨立的異步串行通信接口，皆可工作于中斷和DMA模式。每一個單元包含一個16字節的FIFO發送緩沖器和一個16字節的FI

18、FO接收緩沖器，用于數據的接收和發送。UART 支持可編程波特率、紅外發送接收（只UART2）1個或2個停止位、5位/6位/7位8位數據寬度和奇偶校驗波特率 （寫入波特率寄存器）波特率由一個專用的串口波特率分頻寄存器（UBRDIVn）（n=02）控制 UBRDIVn=(int)UCLK/(波特率*16)-1 或 UBRDIVn=(int)PCLK/(波特率*16)-1 Eg: 若UCLK或者PCLK等于40MHZ,當波特率為115200bps時，則： UBRDIVn=（int）40000000/(115200*16)-1=int(27.1)-1=20 通信操作：發送數據幀是可以編程的。一個數據幀包括1個起始位、58個數據位、1個可選的奇偶校驗位和12個停止位接收數據幀和發送數據幀一樣。接收數據幀還可以檢查溢出錯、奇偶校驗錯、偵錯和傳輸中斷溢出錯：已接收的數據在讀取之前被新接收的數據覆蓋奇偶校驗錯：檢測器測到的校驗與設置不符幀錯誤：沒有接收到有效的停止位傳輸中斷：表示接收數據RXDN保持邏輯0超出一幀的傳輸時間控制寄存器的功能線路控制寄存器（位6）決定是否使用紅外模式 0正常模式 1 紅外模式 （位5 4 3）決定校驗方式 0XX無校驗 100奇校驗 101 偶校驗 （位 2）