大学商圈苏州大学文正学院嵌入式实践与原理

为核心进行设计。

MCU

从体系结构到指令系统都是按 照嵌

入式的应用特点专门设计的，

它能很好地满足应用系统的嵌入、

面向测控对象、

现场可靠运

行等方面的要求。

2.

简述嵌入式系统的特点，并给出一些嵌入式系统的实例。

（

1

）嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现。

（

2

）嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方 法。

（

3

）

使用

MCU

设计嵌入式系统，

数据与程序空间采用不同存储介质。

FLASH

中，变量及堆栈在

RAM

存储器）

。

（

4

）开发嵌入式系统设计软件和硬件及应用领域的知识。

（

5

）嵌入式系统的其他特点：资源不如通用丰富，更高可靠性和稳定性，有实时性要求 ，

低成本，低功耗，生命周期长。

一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。如冰箱、洗衣机等。

3.

学习一个新

MCU

芯片的基本要素

（

1

）

（

2

）

（

3

）

（

4

）

（

5

）

（

6

）

（

7

）

（

8

）

（

9

）

了解性能及内部主要功能模块与存储空间的地址分配

了解基本的编程结构、编程模式及寻址方式

了解中断结构

?

了解芯片的引脚的总体布局情况、硬件最小系统电路

理解第一个工程的结构、工程中各个文件的基本功能

编译、链接

,

理解列表文件、机器码文件

借助硬件评估环境

,

重复练习

充分理解第一个工程的执行过程

决定是否采用 嵌入式

(

实时

)

操作系统

4.

如何选择入门芯片

不是追求芯片位数、工作频率、操作系统等因素，而是追求稳定可靠、维护、升级、功

耗、价格等指标。初学者尽量选择

8

位，工作频率低的芯片。

通过某一

MCU

作为蓝本获得嵌入式系统知识体系 的通用知识，基本原则：入门时间较

短、硬件成本较少、知识要素较多、学习难度较低< /p>

5.

比较

MCU

和

CPU

的区别和联系

CPU

：中央处理器（

Central Processing Unit

）

MCU

：

MCU(Micro Control Unit)

中文名称为微控制单元

区别：

CPU

是数据处理的单元，

MCU

中一般包含

C PU

，但除了数据处理单元外还有其他的

外围的模块，如、

RAM

、

ROM

、定时计数器和多种

I/O

接口等，也就是说，

MCU

是集成了

CPU< /p>

和其他外围模块的微型控制单元。

MCU

是一个包含微处理器的嵌入 式系统，而

CPU

仅

仅是一个处理器而已。

6.

C

语言的哪些特性使它成为嵌 入式系统使用频率最高的高级

语言？

（

1

）

相比底端汇编，更简单易学；

（

2

）

与高级语言如（

C++

，

C#

，

java

等）相比，执行效率高，编译后的编码体积小，而

且支持好的编译器还支持嵌入汇 编代码；

（

3

）

对位的操纵能力很强。

7.

ARM

处理器分为哪几个系列？简要说明各系列的主要应用

范围。

（

1

）

Cortex-A

系列作为开放式操作系统的高性能的应用程序处理器在高级工艺节点中

可实现高达

2GHz

及以上标准频率的卓越性能。

Cortex-A

系列处理器适用于具有高计算

要求、运行丰富操作系 统以及提供交互媒体和图形体验的应用领域。

（

2

）

ARM

Cortex-R

实时处理器为具有严格的实时响应限制的嵌入式系统提供高性能计

算解决方案。

目标应用包括：

智能手机、

硬盘 驱动器、

数字电视、

医疗行业、

工业控制、

汽车电子等。

（

3

）

ARM

Cortex-M

处理器系列是一系列可向上兼容的高能 效、易于使用的处理器，

Cortex-M

系列针对成本和功耗敏感的< /p>

MCU

和终端应用（如智能测量、人机接口设备、

汽车和工 业控制系统、

大型家用电器、

消费性产品和医疗器械）

的混合信号 设备进行过

优化。

8.

ARM Cortex-M4

指令系统寻址方式有几种？

（

1

）

立即数

寻址方式中，

操作数直接通过指令给出，

数据包含指令编码中，

起被编译成机器码存储于程序空间中。

用

“

#

”

作为立即数的前导标识符。

ARM Cor tex-M0+

的立即数范围是

0x00~0xff

。< /p>

（

2

）

寄存器

寻址中，操作数来自于寄存器。

（

3

）

直接

操作数来自于存储单元，

指令中直接给出存储单元地址。

指令码

中，显示给出数据的位数，有字（

4

字节 ）

、半字（

2

字节）

、单字节三种情况。例如：< /p>

（

4

）

偏移

寻址中，

操作数来自于存储单元，

指令中通过寄存器及偏移量 给出存储单元的

地址。偏移量不超过

4KB

（指令编码中 偏移量为

12

位）

。偏移量为

0

的 偏移寻址也称为

寄存器间接寻址。

9.

ARM

Cortex-M4

处理器有哪些寄存器？简述各个寄存器的

作用。

（

1

）

通用寄存器

R0~R12

：用于数据操作。

（

2

）

堆栈指针

R13

：分为主堆栈指针（

MSP

）和进程堆栈指针（< /p>

PSP

）。

MSP

：操作 系统内核、中断服务例程以及所有需要特权访问的应用程序代码来使用。

PSP

：用于常规应用程序代码。

（

3

）

连接寄存器

R14

（

LR

）：当调用一个子程序时，由

存储返回地址。

（

4

）

程序计数寄存器

R15

（

PC

）：指向当前程序地址。

（

5

）

特殊功能寄存器：程序状态字寄存器、中断屏蔽寄存器、控制寄存器。

10.

给出

K60

芯片 的

RAM

、

Flash

的地址范围，说明堆栈空< /p>

间、全局变量、常量、程序存放在哪儿

FLASH

地址：

0x0000_0000~ 0x0007_FFFF

，

MK60N512VMD1 00

芯片的实际

Flash

存储器大小

512KB

存放中断向量表、程序代码及常量

中断向量表 从

0x0000_0000

处存放，程序代码从

0x0000_0 410

处存放

RAM

地址：

0x1FFF_0000~0x2000_FFFF

芯片的

RAM

大小< /p>

128KB

存放全局变量和局部变量

K60

芯片初始化时将在

Fl ash

区域

0x0000_0000

位置开始的中断向量表复制到

RAM

的起

始位置

0x1FFF_000 0

中，长度

0x410

个字节。在此之后，

RAM

存放用户

sdata

、

data

、

bss

等

数据段。在这些数据段存放完后紧接着就是堆和 栈的地址空间，堆默认大小事

4KB

，栈默认

大小是

1KB

，用户可通过链接文件自行配置大小。

在链接文件中，

应该将堆栈指针

SP

配置在实际

RAM

进栈时，

堆栈

指针向

低地址方向移动。出栈时，堆栈指针

SP

向

高地址方向移动。

11.

分析

K60

的最小系统原理图各部分的基本原理

（

1

）电源及基本的滤波电路：

电路中需要大量的电源类引脚用来提供足够的电流容量，

同时保持芯片电流平衡 ，

所有

的电源引脚必须外接适当的滤波电容以抑制高频噪声。

（

2

）复位电路及复位功能：

< /p>

复位，意味着

MCU

一切重新开始。

K60

的复位引脚是双向引脚，作为输入引脚，拉低

可使芯片复位，作为输出引 脚，上电复位期间有低脉冲输出，表示芯片已经复位完成。

（

3

）晶振电路：

晶振电路为芯片提供准确的工作时钟，

相当于计时器。

作为振荡源的晶体振荡 器分为无

源晶振和有源晶振。

有源晶振需要外接电源，

无 源晶振有两个引脚，

由于无极性原件自身无

法起振，

因此 需要借助辅助电路才能产生振荡信号。

晶振一旦不能正常工作，

芯片将无法启

动。

(4)JTAG

接口电路：

可以实现程序的下载和调试功能。