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嵌入式复习笔记

2023 嵌入式闭卷考试复习笔记

名词解释

给出英文简写,写英文全称和中文全称

英文全拼中文
MCUMicrocontroller Unit单片微型计算机
GPIOGeneral Purpose Input/Output通用输入输出
UARTUniversal Asynchronous Receiver/Transmitter通用异步收发器
ADCAnalog-to-Digital Convert模数转换器
DACDigital-to-Analog Convert数模转换器
PWMPulse Width Modulation脉宽调制
SPISerial Peripheral Interface串行外设接口
I2CInter-Integrated Circuit串行双向总线
LEDLight Emitting Diode发光二极管
LCDLiquid Crystal Display液晶显示
SoCSystem on a Chip片上系统
SRAMStatic Random Access Memory静态随机存储器
DRAMDynamic Random Access Memory动态随机存取内存
ROMRead-Only Memory只读存储器
USBUniversal Serial Bus通用串行总线
CPUCentral Processing Unit中央处理器
CISCComplex Instruction Set Computer复杂指令集计算机
TSITouch Sensing Interface触摸感应接口
TSCTouch Screen Controller触摸屏控制器

第一章

与通用计算机相比,嵌入式系统有哪些特点?

  • 不单独以通用计算机面目出现的计算机系统
  • 开发需要专业工具和特殊方法
  • 数据与程序空间采用不同存储介质
  • 涉及软件、硬件及应用领域的知识

第二章

M4 指令系统寻址方式有几种?简要描述各自特点,并指出下列指令的 寻址方式

立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址、偏移寻址及寄存器寻址

(1)MOV R0, #0xFE

​ 立即数寻址

(2)MOV R0, R1

​ 寄存器寻址

(3)LDR Rt, label

​ 直接寻址

(4)LDR R3, [PC, #100]

​ 偏移寻址

第四章

简要论述为什么需要设计 GPIO 驱动构件?(必要性)(p79)

  • 提高嵌入式开发效率与稳定性
  • 使软件具有更好的开放性,通用性,适应性
  • 减少重复劳动
  • GPIO端口无法直接操作相关寄存器,无法实现软件移植与复用

第五章

简要描述构件设计的基本思想和基本原则 (p110)

基本思想

  • 由头文件和源文件构成
  • 头文件是底层驱动构件精简的使用说明
  • 源文件中合理设计外接口函数和内部函数

基本原则

  • 封装性
  • 描述性
  • 可移植性
  • 可复用性
  • 层次化
  • 易用性
  • 鲁棒性
  • 对内存的可靠使用

第六章

1.可屏蔽中断和不可屏蔽中断的基本含义并举例说明(p128)

  • 可屏蔽中断

    定义:可通过程序设置的方式来决定不响应该中断

    举例:键盘输入

  • 不可屏蔽中断

    定义:不能通过程序方式关闭的中断。

    举例:硬件故障

2.中断处理的基本过程 (p129)

  • 中断请求:中断源按需向 CPU 发出中断请求信号

  • 中断检测:CPU 在每条指令结束时检查中断请求是否满足异常条件。

  • 中断响应与中断处理:CPU 查找中断源所对应的模块中断是否被允许,若被允许,则响应该中断请求。

3.画出 ARM Cortex-M4 中断系统的结构框图,并对中断过程进行详细描述

M4中断结构图

中断过程分为两步

  1. 模块中断源向嵌套中断向量控制器发出中断请求信号
  2. NVIC 对发来的中断信号进行管理,判断该模块的中断是否被使能,若使能,则通过私有外设总线发送给 M4内核,由内核进行中断处理。如果同时有多个中断信号到来,则NVIC根据设定好的中断优先级进行判断,优先级高的中断首先响应,优先级低的中断暂时被挂起,压入堆栈保存;如果优先级完全相同的多个中断源同时请求,则先响应IRQ号较小的,其他的被挂起。

第七章

简要说明输入捕捉和输出比较的基本含义与应用场合(p158)

输入捕捉

  • 基本含义:用来监测外部开关量输入信号变化的时刻
  • 应用场合:测量脉冲信号的周期与波形

输出比较

  • 基本含义:在精确时刻输出需要的电平来控制外部电路
  • 应用场合:软件串行通信

阐述 PWM 信号的技术指标,并详细写出 PWM 构件初始化函数的模型(包括详细说明每个输入参数的实际意义)(p148)

主要技术指标:

  • 周期:持续的时钟周期个数

  • 占空比:PWM信号处于有效电平的时钟周期数 / 整个PWM周期内的时钟周期数

  • 极性:决定PWM波的有效电平;正极性表示有效电平为高,负极性相反

  • 脉冲宽度:一个PWM周期内,PWM波处于高电平的时间

  • 分辨率:脉冲宽度的最小时间增量

  • 对齐方式:边沿对齐,中心对齐

// 名称:pwm_init
// 功能:pwm初始化函数

void pwm_init(
  uint16_t pwsmNo, //pwsmNo:pwm模块号,在gec.h的宏定义给出,如PWM_PIN0表示PWM0通道
  uint32_t clockFre, //clockFre:时钟频率,单位:hz,取值:375、750、1500、3000、6000、12000、24000、48000
  unit16_t period, //period:周期,单位为个数,即计数器跳动次数,范围为1~65536
  double duty, //duty:占空比:0.0~100.0对应0%~100%
  uinit8_t align, //align:对齐方式 ,在头文件宏定义给出,如PWM_EDGE为边沿对齐
  uint8_t pol //pol:极性,在头文件宏定义给出,如PWM_PLUS为正极性
);

第八章

写出设计 Flash 构件所必须的基本函数(p170)

序号函数名功能
1flash_init初始化
2flash_erase擦除
3flash_write写入(逻辑)
4flash_write_physical写入(物理)
5flash_read_logic读出(逻辑)
6flash_read_physical读出(物理)
7flash_isempty判断区域是否为空

第九章

画出 I2C 构件中的主机向从机读写 1 字节数据的过程示意图,并对该读 写 1 字节的过程进行详细描述(p209)

主机向从机写数据

主机从从机读数据

第十一章

简要论述系统窗口看门狗和独立看门狗的基本含义、应用背景和触发流程(p265)

  • 基本含义:检测应用程序是否偏离正常运行,一旦系统出现异常,就会自动重启或采取其它应急措施,从而保障系统的可靠性和稳定性。

  • 应用背景:嵌入式系统或服务器

  • 触发流程:

  1. 初始状态

    系统正常运行,看门狗芯片定期接收系统发送的信号。

  2. 超时状态

    当看门狗芯片连续多次未收到系统的信号时,则认为系统出现异常,进入超时状态。

  3. 应急响应

    看门狗自动触发应急措施以恢复系统的正常运行。

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