网站导航
> 技术文档 > 嵌入式硬件——ARM

嵌入式硬件——ARM

网友: 技术文档 2025-09-03 10:12:23

一、ARM体系结构

1、最小系统：电源、时钟（晶振）、复位、内存、Flash、输入输出

ROM：只读存储，访问速率慢，掉电数据不丢失

RAM：随机存储，访问速率快，掉电数据丢失

flash：结合RAM和ROM的优点的存储

SRAM：静态随机存储

DRAM：动态随机存储 

SSRAM：同步静态随机存储       

SDRAM：同步动态随机存取存储器

DDRn：双倍速率同步动态随机存取存储器

PROM：可编程ROM

EPROM：可擦除PROM

EEPROM：电可擦除PROM

2、CPU：中央处理单元

CU：处理单元//

ALU：运算单元，实现基本的运算单元

R0-R12：通用寄存器，存储数据

PC：程序计数器，指向正在执行的下下条指令，上电默认做自加运算

LR：链接寄存器，保存函数的返回地址

SP：栈指针寄存器，指向栈顶

CPSR:当前程序状态寄存器，运算的结果为0、正、负等，运算中产生的进位、借位等；中断使能，工作状态、工作模式。
SPSR：保存程序状态寄存器，存放CPSR的备份
Cache: CPU和内存之间的缓存，访问速率远高于内存
MMU: 内存管理单元，做虚拟地址到物理地址的转换

3、处理器

有几个CPU就有几核

多核异构：同一个处理集成不同架构的CPU

SOC：片上系统（下图）

AHB：高速总线

APB：外设总线（低速）

RISC：精简指令集（使用20%的指令实现80%的功能）

CISC：复杂指令集（使用100%的指令实现100%的功能）

cortex-A：低功耗、消费类电子

cortex-R：实时性、军工、汽车

cortex-M：高性能、偏控制

DSP：数字信号处理器

FPGA：现场可编程门阵列

4、三大总线（外设）

地址总线：传输地址（单向）

数据总线：传输数据（双向）

控制总线：读写、忙

5、三级存储系统

6、处理器工作模式

特权模式权限比非特权模式高

FIQ>IRQ

7、程序状态寄存器CPRS SPRS

N：结果是否-，Z：结果是零0

8、异常处理

三级流水线：预处理、解码、执行

ARM汇编语言

二、汇编

1、ARM指令集

数据处理指令

Load/Store指令

跳转指令

程序状态寄存器处理指令：完成CPSR的管理

协处理器指令：完成CPU扩展功能的实现

异常产生指令

2、指令格式

3、数据处理指令

6、进位

7、条件if

练习：求和（if+loop）循环

8、函数（难点）

立即数：一个数（或按位取反）循环右移2^n位后中所有的1能放进低8位中，#代表立即数

ldr sp,=0x40001000：将一个地址加载到寄存器中

函数调用的规则：

前四个参数用r0-r3传递，剩余的参数用栈传递（保护现场，恢复现场）

返回值在r0中

 preserve8area reset, code, readonlycode32entrystartldr sp, =0x40001000mov r0,#1mov r1,#2import c_addbl c_addnopb startexport asm_addasm_addstmfd sp!, {r4-r12,lr}add r0,r0,r1ldmfd sp!, {r4-r12,pc}end
int asm_add(int x, int y);int c_add(int a, int b){int sum = asm_add(a, b);return sum;}

5、PSR传送指令

swi #5软中断指令

swi后面的数范围是0-0xffffff

 preserve8area reset, code, readonlycode32entryb startnopb deal_swinopnopnopnopnopdeal_swistmfd sp!, {r4-r12,lr}add r0,r0,r1ldmfd sp!, {r4-r12,pc}startldr sp, =0x40001000mrs r0,cpsr ;//程序状态寄存器（CPSR）的值读取到通用寄存器 r0bic r0,r0,#0x1f ;//清除 r0 的低5位（二进制 0b00011111），即 CPSR的模式位orr r0,r0,#0x10 ;//将 r0 的低5位设置为 0x10（二进制 0b10000），即切换到 用户模式msr cpsr_c,r0 ;//将修改后的 r0 值写回 CPSR的控制域（cpsr_c），完成模式切换ldr sp, =0x40000c00swi #5 ;//触发SWI中断（跳转到deal_swi）mov r0,#1mov r1,#2import c_addbl c_add ;//跳转到c_add函数处，并保存返回地址到lr寄存器nopb start ;//无条件跳转到start处export asm_addasm_addstmfd sp!, {r4-r12,lr}add r0,r0,r1ldmfd sp!, {r4-r12,pc}end
三、端口控制描述

1、端口控制描述

端口配置寄存器（GPACON-GPJCON）:配置引脚的功能

端口数据寄存器（GPADAT-GPJDAT）:读写数据

2、点亮led灯

#ifndef __LED_H#define __LED_H#define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0x56000010UL)#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000014UL)void led1_init(void);void led1_on(void);void led1_off(void);#endif
#include \"led.h\"void led1_init(void){// 配置GPB5引脚功能为输出GPBCON &= ~(0x3 << 10);GPBCON |= (0x1 << 10);// 控制GPB5输出高电平向GPBDAT第5位写1GPBDAT |= (1 << 5);}void led1_on(void){// 控制GPB5输出低电平 向GPBDAT第5位写0GPBDAT &= ~(1 << 5);}void led1_off(void){// 控制GPB5输出高电平向GPBDAT第5位写1GPBDAT |= (1 << 5);}

小tips：

volatile：易失性修饰符 读写值时都操作内存地址

配置1bit，一步完成

配置连续多个bit，两步完成，先清0，再置1

四、时钟管理

S3C2440A 包含两个锁相环（PLL：锁相环，倍频（提高频率））

一个提供给 FCLK、HCLK 和 PCLK，另一个专用于USB 模块（48MHz）
根据OM2 OM3选择时钟源（通过本次原理图，两个引脚接地，选择00模式）

代码

#ifndef __CLK_H#define __CLK_H//#define MPLLCON (*(volatile unsigned long *)0x4C000004UL)//#define CLKCON (*(volatile unsigned long *)0x4C00000CUL)//#define CLKDIVN (*(volatile unsigned long *)0x4C000014UL)//#define CAMDIVN (*(volatile unsigned long *)0x4C000018UL)void clk_init(void);void clk_enable(unsigned char num);void clk_disable(unsigned char num);#endif
#include #include \"clk.h\"void clk_init(void){// 配置分频//CAMDIVN &= ~(1 << 9); //该位默认值为0CLKDIVN = (0x2 << 1) | (1 << 0);// 配置PLLMPLLCON = (127 << 12) | (2 << 4) | (1 << 0);}void clk_enable(unsigned char num)//枚举{CLKCON |= (1 << num);}void clk_disable(unsigned char num)//枚举{CLKCON &= ~(1 << num);}
五、中断

注意：

不支持中断嵌套

1、user模式（非特权）不能直接转换中断模式（特权），SVC模式可以直接切换中断模式

（特权优先级高于非特权）

2、函数的返回值，初始化栈

3、中断返回不一样

六、ADC

小tips：

两个电阻两头电压是：0v和3v，那么中间是1.5v

V_mid = V_total × (R2 / (R1 + R2))

模拟：连续的，数字：离散的

AD转换的过程：

把模拟信号转换成数字信号

(2440的量程是：0~3.3v，精度是10位，转换速率：500KSPS)

例题：假设电压是0~3.3v，数字0~0x3ff，测出0x200

  • 0x200 = 2 × 16² + 0 × 16¹ + 0 × 16⁰ = 512

  • 0x3ff = 3 × 16² + 15 × 16¹ + 15 × 16⁰ = 768 + 240 + 15 = 1023

  • 那电压就是3.3v*(512/1023)=1.65

代码：

两种模式：

读启动转换：读取结果后字段启动下次转换

手动启动：手动启动转换

#include //1读启动void adc_init(void){// ADC时钟50M / (49 + 1) // 通道默认为0 // 使能读启动ADCCON = (1 << 14) | (49 << 6) | (1 << 1);}void adc_set_channel(unsigned char channel){ADCCON &= ~(0x7 << 3);ADCCON |= ((channel & 0x7) << 3);}unsigned short adc_read(){unsigned char t = 5;unsigned short data = ADCDAT0;while((!(ADCCON & (1 << 15))) && t--){delay_ms(1);}data = ADCDAT0 & 0x3ff;return data;}//手动启动void adc_init(void){// ADC时钟50M / (49 + 1) // 通道默认为0 ADCCON = (1 << 14) | (49 << 6);}void adc_set_channel(unsigned char channel){ADCCON &= ~(0x7 << 3);ADCCON |= ((channel & 0x7) << 3);}void adc_start(void){ADCCON |= (1 << 0);}unsigned short adc_read(){unsigned char t = 5;unsigned short data = 0; // ADCDAT0;while((!(ADCCON & (1 << 15))) && t--){delay_ms(1);}data = ADCDAT0 & 0x3ff;return data;}int main(){ adc_init(); while() { adc_set_channel(0); adc_start(); adc_value = adc_read(); }}
七、串口通信

注意置位时：：

置的是1位：直接或（&）或者与（|），

置的是多位：先与（|）再或（&），

置的是寄存器的所有位：直接等（=）

通信概念：

1、按传输介质分类：

        有线通信，无线通信

2、按数据传输方向分类：

        单工（数据只能单向传输）

        半双工（数据可以双向传输，但不能同时进行）

        全双工（数据可以同时双向传输）

3、按数据位传输方式分类

        并行(两根及以上的数据线)

        串行(一根数据线)

4、 按时钟同步方式分类

        同步:通信双方使用同一个时钟，异步:通信双方使用不同的时钟

TTL：正逻辑

RS232：负逻辑

RS485：差分信号

八、IIC（同步半双工）

注意点：同一个时钟源就是同步

SDA：数据线        SCL：时钟线

1、起始信号：SCL为高，SDA由高到低

2、传输数据时：当SCL为低电平时，SDA可以任意改变（该期间接收方不采集SDA电平），当SCL为高电平时，SDA保持不变（该期间接收方采集SDA电平）

3、应答位（ACK）：数据位后（第9个）的时钟周期由接收方拉低SDA

4、终止信号：SCL位高，SDA由低到高

典型的时钟频率：100k，400k，3.4M（高速）

每帧固定8bit

通信时：SDA（数据线）由主机控制，SCL（时钟线）由发送方（写入）控制，应答信号由接收方（读取）控制

九、定时时钟

单独工作的定时器：有一定的逻辑处理

独立的电源(备用电池)

独立的时钟(32.768KHz)

十、SPI

串行外设接口 同步全双工

十一、LCD

1、lcd

2、存储器控制器

十二、DMA

DMA（直接存储器存取）：实现外设之间的数据直接搬移（不通过CPU），节省CPU，CPU可以执行其他任务

网络标签：

相关问题