J、基本概念1、 嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。2、 嵌入式處理器可以分為以下幾大類：嵌入式微處理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統（SOC）。3、 對基于芯片的開發來說，應用程序一般是一個無限的循環，可稱為前后臺系統或超循環系統。循環中調用相應的函數完成相應的操作，這部分可以看成后臺行為，后臺也可以叫做任務級。中斷服務程序處理異步事件，這部分可以看成前臺行為，前臺也叫中斷級。4、 實時操作系統是一段在嵌入式系統啟動后首先執行的背景程序，用戶的應用程序是運行于RTOS之上的各個任務，RTOS根據各個任務的要求，進行資源（包括存儲器、外設等）管理、消息管理、任務調度、異常處理等工作。5、 常見的嵌入式操作系統有：嵌入式Linux；WindowsCE；VxWorks；OSE；Nucleus；eCos；mC/OS-II；uITRON。6、 可以把嵌入式系統的開發看作對一個項目的實施。項目的生命周期一般分為識別需求、提出解決方案、執行項目和結束項目4個階段。7、 ARM7TDMI處理器使用流水線來增加處理器指令流的速度。這樣可使幾個操作同時進行，并使處理和存儲器系統連續操作，ARM7TDMI的流水線分3級，分別為：取指；譯碼；執行。8、 ARM7TDMI處理器內核使用V4T版本的ARM結構，該結構包含32位ARM指令集和16位Thumb指令集。9、 ARM體系結構支持7種處理器模式，分別為：用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統模式。10、 在ARM7TDMI處理器內部有37個用戶可見的寄存器。在不同的工作模式和處理器狀態下，程序員可以訪問的寄存器也不盡相同。11、 寄存器CPSR為程序狀態寄存器，在異常模式中，另外一個寄存器“程序狀態保存寄存器（SPSR）”可以被訪問。每種異常都有自己的SPSR，在進入異常時它保存CPSR的當前值，異常退出時可通過它恢復CPSR。12、在異常發生后，ARM7TDMI內核會作以下工作：①在適當的LR中保存下一條指令的地址；②將CPSR復制到適當的SPSR中；③將CPSR模式位強制設置為與異常類型相對應的值；④強制PC從相關的異常向量處取指。12、13、 當異常結束時，異常處理程序必須：①將LR中的值減去偏移量后存入PC，偏移量根據異常的類型而有所不同；②將SPSR的值復制回CPSR；③清零在入口置位的中斷禁止標志；④恢復CPSR的動作會將T、F和I位自動恢復為異常發生前的值。14、 當nRESET信號被拉低時，ARM7TDMI處理器復位；當nRESET信號再次變為高電平時，ARM處理器執行下列操作：①強制M[4:0]變為b10011（管理模式）；②置位CPSR中的I和F位；③清零CPSR中的T位；④強制PC從地址0x00開始對下一條指令進行取指；⑤返回到ARM狀態并恢復執行。15、 基于ARM內核的芯片具有許多的外設，這些外設訪問的標準方法是使用存儲器映射的I/O,為外設的每個寄存器都分配一個地址。通常，從這些地址裝載數據用于讀入，向這些地址保存數據用于輸出。16、 ARM7TDMI（-S）具有32位ARM指令集和16位Thumb指令集，ARM指令集效率高，但是代碼密度低;而Thumb指令集具有較高的代碼密度，卻仍然保持ARM的大多數性能上的優勢，它是ARM指令集的子集。17、 ARM處理器具有9種基本尋址方式。寄存器尋址；立即尋址；寄存器移位尋址；寄存器間接尋址；基址尋址；多寄存器尋址；堆棧尋址；塊拷貝尋址；相對尋址。18、 LPC2000系列微控制器包含四大部分：ARM7TDMI-SCPU；ARM7局部總線及相關部件；AHB高性能總線及相關部件；VLSI外設總線及相關部件19、 LPC2000系列微控制器將ARM7TDMI-S配置為小端模式（Little-endian）。20、 AHB外設分配了2M字節的地址范圍，它位于4G字節ARM尋址空間的最頂端。每個AHB外設都分配了16KB的地址空間。21、 LPC2000系列微控制器的外設功能（除中斷控制器）都連接到VPB總線。AHB到VPB的橋將VPB總線與AHB總線相連。VPB外設也分配了2M字節的地址范圍，從3.5GB地址點開始。每個VPB外設都分配了16KB的地址空間。22、 LPC2000系列微控制器的向量中斷控制器（VIC）可以減少中斷的響應時間，最多可以管理32各中斷請求；外部存儲器控制器（EMC）支持4個BANK的外部SRAM或Flash,每個BANK最多16MB；23、 LPC2000系列微控制器片內Flash編程方法：通過內置JTAG接口；使用UART0通信，通過在系統編程（ISP）；通過在應用編程（IAP）；24、 對于Philips的LPC系列ARM微控制器，存儲器重新映射區域一共為64字節，分別為異常向量區（32字節）和緊隨其后的32字節。存儲器重新映射的方法允許在不同模式下處理中斷，重新映射 的存儲器區域在地址0x00000000?0X0000003F處。25、 CPU正常工作需要有合適的時鐘信號，包括ARM7內核使用的CCLK時鐘，和芯片外設使用的PCLK時鐘。26、 芯片上電后，品體振蕩器開始振蕩。因為振蕩從開始到穩定需要一過程，所以外部復位信號至少要保持10ms；在晶體振蕩器保持穩定振蕩，或者使用有源鐘振時，外部復位信號可以縮短到不小于300ns；27、 EMC模塊支持4個獨立配置的存儲器組，每個存儲器組的總線寬度可設置為8、16或者32位，但是同一個存儲器組的器件必須寬度相同。每個存儲器組最大支持16MB尋址空間。28、 LPC2000系列作為“微控制器”，其GPIO特性就顯得很重要。它具有如下的特性：可以獨立控制每個GPIO口的方向（輸入/輸出模式）；可以獨立設置每個GPIO的輸出狀態（高/低電平）；所有GPIO口在復位后默認為輸入狀態。29、 SPI（SerialPeripheralInterface 串行外設接口）總線系統是一種同步串行外設接口，一般使用4條線：串行時鐘線SCK、主機輸入/從機輸出數據線MISO、主機輸出/從機輸入數據線MOSI和低電平有效的從機選擇線SSEL。30、 FLASH存儲器主要分為兩種，一種為NOR型FLASH，另一種為NAND型FLASH；NOR主要應用在代碼存儲介質中，NAND適合于數據存儲，31、 pC/OS-II是一個完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式實時多任務內核。32、 pC/OS-II可以管理64個任務，然而，pC/OS-II的作者建議用戶保留8個給pC/OS-II。這樣，留給用戶的應用程序最多可有56個任務。

33、 根據pC/OS-II的要求，移植pC/OS-II到一個新的體系結構上需要提供2個或3個文件：它們是：OS_CPU.H（C語言頭文件）；OS_CPU_C.C（C程序源文件）；OS_CPU_A.ASM（匯編程序源文件）二、硬件設計1、請用結構框圖的形式描述出LPC2000系列ARM微處理器內部的各組成部分及它們之間的相互關系。2、用圖描述出LPC2000系列微處理器存器存儲器地址空間分布圖。4G 3.5G4G 3.5G2G ?1G 0xFFFFFFFF0xF00000000xE00000000x800000000x400000000x000200000x000000003、圖為LPC2000系列處理器鎖相環的內部結構，若系統要求：FOSC=10MHz、CCLK=60MHz；FCCO范圍：156MHz?320MHz，請確定回路鎖定后，PLL配置寄存器(PLLCFG)的MSEL位和PSEL位。答：回路鎖定后，由反饋控制理論知識可推導出:FOSC=FCCO/(2PXM)FCLK=FOSCXM計算M值：M=CCLK/FOSC=6；設置MSEL位：寫入值為(M—1)=5；設置PSEL位：P=FCCO/(CCLKX2)=(156?320)/120=1.3?2.67所以P取整數2,PSEL寫入值為2。4、嵌入式最小系統由哪幾部分構成？請畫出最小系統結構框圖。5、LPC2000系列處理器的外部存儲器控制器包含4個寄存器BCFG0、BCFG1、BCFG2和BCFG3，它們分別對應一個存儲器組，請寫出每個寄存器組的地址范圍。Bank地址范圍配置寄存器00x80000000?0x80FFFFFFBCFG010x81000000?0x81FFFFFFBCFG120x82000000?0x82FFFFFFBCFG230x83000000?0x83FFFFFFBCFG3

三、軟件設計1、在ARM模式下，請編寫一個完整的匯編語言程序，要求：實現地址0x40003100中的內容從0開始，進行遞增加1操作，當其內容大于100時，又重新為0，開始下一次循環。COUNTEQU0x40003100;定義一個變量，地址為0x40003100AREAExample,CODE,READONLY;聲明代碼段ExampleENTRY;標識程序入口CODE32;聲明32位ARM指令STARTLDRR1,=COUNT;R1<=COUNTMOVR0,#0 ;R0<=0STRR0,[R1] ;[R1]<=R0，即設置COUNT為0LOOP LDRR1,=COUNTLDRR0,[R1];R0<=[R1]ADDR0,R0,#1;R0<=R0+1CMPR0,#100;R0與10比較，影響條件碼標志MOVHSR0,#0;若R0大于等于10，則此指令執行，R0<=0STRR0,[R1];[R1]<=R0，即保存COUNTBLOOPEND2、X和n均為無符號整數，計算X的n次方的值，要求采用ARM匯編語言和子函數調用的模塊化結構形式編寫一個完整的匯編程序。功能：計算X的n次方的值說明：X和n均為無符號整數

XEQU9;定義X的值為9nEQU8;定義n的值為8AREAExample4,CODE,READONLY;聲明代碼段Example4ENTRY;標識程序入口CODE32;聲明32位ARM指令STARTLDRSP,=0x40003F00 ;設置堆棧（滿遞減堆棧，使用STMFD/LMDFD指令）LDRLDRBLHALT BR0,=XR1,=nPOWHALT;調用子程序POW，返回值為R0;名稱：POW;功能：整數乘方運算。;入口參數：R0 底數; R1 指數;出口參數：R0 運算結果;說明：本子程序不考慮溢出問題POWSTMFDSP!,{R1-R12,LR};寄存器入棧保護MOVSR2,R1 ;將指數值復制到R2,并影響條件碼標志MOVEQR0,#1;若指數為0，則設置R0=1BEQPOW_END;若指數為0，則返回CMPBEQR2,#1POW_END;若指數為1，則返回。（此時R0沒有被更改）MOVR1,R0;設置DO_MUL子程序的入口參數R0和R1SUBR2,R2,#1;計數器R2=指數值減1POW_L1BLDO_MUL;調用DO_MUL子程序，R0=R1*R0SUBSR2,R2,#1;每循環一次，計數器R2減1BNEPOW_L1;若計數器R2不為0，跳轉到POW_L1POW_ENDLDMFDSP!,{R1-R12,PC} ;寄存器出棧，返回;名稱：DO_MUL；功能：32位乘法運算。;入口參數：R0 乘數; R1被乘數;出口參數：R0 計算結果;說明：本子程序不會破壞R1DO_MULMULR0,R1,R0 ;R0=R1*R0MOVPC,LR ;返回END3、采用如圖所示的硬件電路對蜂鳴器B進行控制，采用軟件延時方法，控制蜂鳴器發出周期性的蜂鳴聲。MJD3.3

#includeconfig.h#defineBEEPCON0x00000080voidDelayNS(uint32dly)(uint32i;for(;dly>0;dly--)(for(i=0;i<5000;i++);}}intmain(void)(PINSEL0=0x00000000;IO0DIR=BEEPCON;while(1)(IO0SET=BEEPCON;DelayNS(10);IO0CLR=BEEPCON;DelayNS(10);}//P0.7引腳控制B1,//P0.7引腳控制B1,低電平蜂鳴//設置管腳連接GPIO//設置I/O為輸出//BEEPCON=1//BEEPCON=04、電路如下圖所示，用處理器的GPIO直接驅動LED；當IO口輸出高電平時LED熄滅，輸出低電平時LED點亮。請編寫相應的程序，控制4個LED產生流水燈效果，即LED1,LED2,LED3,LED4依次點亮。P0.。P0.1#includeconfig.h#defineLEDCON0x0000000fconstuint32DISP_TAB[8]=(0xfffffff1,0xfffffff2,0xfffffff4,0xfffffff8);voidDelayNS(uint32dly)(uint32i;for(;dly>0;dly--)(for(i=0;i<5000;i++);intmain(void)(uint8i;PINSEL0&=0xffffff00;//配置P0.0,P0.1,P0.2,P0.3為GPIOIO0DIR|=LEDCON;//配置LED控制I/O方向while(1)(i=0;for(i=0;i<4;i++)(IO0CLR=DISP_TAB[i];//輸出LED顯示數據DelayNS(10); //延時IO0SET=0xffffffff;}}return(0);}5、某系統的鍵盤硬件電路如圖所示，采用的處理器為LPC2000系列處理器，請編寫該系統的鍵盤服務程序。KEY3R1P0.19/KEY3KEY4C O OKEY?<' KEY3R1P0.19/KEY3KEY4C O OKEY?<' O OKEY6220RR2220RR3P0.20/KEY4P0.21/KEY5220RR4<■ O。 1=220RP0.22/KEY6V>GNDvoidKeylnit(void){PINSEL1&=~(0xff<<6); //設置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為GPIO模式FIO0DIR&=~(0x0f<<19); //設置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為GPIO輸入模式PINMODE1&=~(0xff<<6); //設置P0.19,P0.20,P0.21,P0.22為片內上拉電阻}uint32ReadKeyValue(void){return(~(FIO0PIN>>19)&0x0000000f);}voidCsyKeyServer(uint32KeyValue) //按鍵處理程序實體代碼{uint32InputKey