·多参考手册

·协议USART、I2C、SPI

1. 嵌入式系统跟ARM处理器

嵌入式系统：

专用计算机系统，以应用为中心，软硬件可裁减

组成：

硬件:（MPU）微处理器、存储器、I/O接口、输入输出设备。

软件:Embedded RTOS、应用软件。

最小系统：微控制器（MCU）、微处理器（MPU）、电源模块、时钟模块（如心脏）、复位电路、Flash（闪存，存储程序和数据，掉电后数据不会丢失）、RAM（随机访问的存储器，存放程序运行过程中产生的临时数据，安排用户数据(主要是全局变量)和堆栈空间）、JTAG（烧录）。

外设：USB、LCD、键盘、以太网、串口、CAN、传感器、辅助存储器、电机

软件结构：

1. 不带OS（操作系统）软件结构：应用程序（Application）、设备驱动程序（Driver）、硬件（单片机）

2. 带OS软件结构：应用、标准接口函数（API）、实时操作系统（RTOS）、硬件抽象层（（HAL）BSP、驱动）、硬件（微处理器）

硬件特性：

体积小、集成效率高

面向特定应用

功耗低、电磁兼容性好

软件特性：

嵌入式软件的开发与硬件紧密相关。

软件代码要求高效率和高可靠性。

软件一般固化在Flash或Rom（只读存储器，可放程序和数据）中。

软件系统具有高实时性。

一般采用C语言开发。

嵌入式系统设计流程：

1.需求分析

2.体系结构设计

3.硬件的设计、制作及测试

3.软件的设计、实现及测试

4.系统集成

5.系统性能测试及可靠性测试

6.工业试运行及生产文件准备

7.项目总结

嵌入式微处理器的特点：

性能好

特定的功能

封装体积小

能耗低

可靠性高

ARM：体系结构（Advavnced RISC Machine 高级精简指令集机器）

ARM英国的芯片设计公司，不卖芯片但卖芯片设计方案，卖版权。

精简指令集是降低功耗的关键。指令可以在一个时钟周期内完成。复杂性由编译器解决。

CISC复杂指令集——传统计算机，笔记本、台式电脑。指令需要多个时钟周期完成。复杂性由机器解决。

ARM：

通用的32位（寄存器的位数，二进制）RISC处理器；

功耗很低的高性能处理器

特点：

体积小、低功耗、低成本、高性能;

支持Thumb(16位)和ARM(32位)双指令集;（拓展：Thumb-2指令集混合了16位跟32位指令集）

大量使用寄存器，指令执行速度更快;

大多数数据操作都在寄存器中完成;

寻址方式灵活简单，执行效率高;

指令长度固定;

对操作系统的支持广泛。

ARM Cortex-A系列：ARM Cortex TM-A系列为应用型处理器

ARM Cortex-R为实时处理器：要求可靠性、高可用性、容错功能、可维护性和实时响应的嵌入式系统提供高性能计算解决方案。

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，帮助开发人员满足将来的嵌入式应用的需要。用更低的成本提供更多功能、不断增加连接、改善代码重用和提高能效。

DSP：数值信号处理

DSP是数字信号处理的缩写，是一种用数字技术对模拟信号进行处理的方法。它包括了一系列的数学算法和数字信号处理器的硬件实现，可以用于音频、视频、图像、雷达、通信等各种领域的信号处理。

数字信号处理的基本步骤包括采样、量化、编码、数字滤波、数字变换等。在信号采样后，可以使用数字滤波器对信号进行滤波，提取出需要的信息。数字变换可以将信号从时域转换到频域，例如傅里叶变换和小波变换等。这些数字技术可以对信号进行处理、分析、合成、压缩等，为信号处理提供了强大的工具和方法。

Cortex-M3内核：

STM32F103RCT6 XXX

ST：ST公司

M32：基于arm的32位处理器

F：通用

103：性能线

R：引脚个数（R：64，V：100，Z ：144）

C：Flash的大小（C：256Kbytes，D：384Kbytes，E：512Kbytes）；

T：LQFP封装（还有H：BGA封装）

6：-40~85℃工作温度（7：-40~105；）

看门狗分IWDG（独立看门狗）、WWDG（窗口看门狗）：

确保程序跑飞时能自动重启的外设，其作用类似于一个定时器。其主要功能是在系统出现故障或崩溃时自动重启系统，以保证系统的稳定性和可靠性。

具体来说，看门狗是通过定时计数器来监视系统的运行状态。当系统正常运行时，程序会周期性地喂狗，即重置计数器的计数值。如果系统发生了故障或崩溃，程序就无法再喂狗，计数器就会超时，看门狗就会发出复位信号，导致系统自动重启。

64引脚51个IO口

存储器容量：256K FLASH，48K SRAM（静态刷新）

芯片资源：时钟，复位和电源管理

1.8~3.6V电源和IO电压

上电复位，掉电复位和可编程的电压监控

强大的时钟系统

4~16M的外部高速晶振

内部8MHz的高速RC振荡器

内部40KHz低速RC振荡器，看门狗时钟

内部锁相环（PLL，倍频），一般系统时钟都是外部或者内部高速时钟经过PLL倍频后得到

外部低速32.768K的晶振，主要做RTC时钟源

低功耗模式

睡眠，停止和待机三种低功耗模式

可用电池为RTC和备份寄存器供电

AD模数转换

3个12位AD（多达16个外部测量通道）

内部通道可以用于内部温度测量

内置参考电压

DA数模转换

2个12位DA数模转换器

DMA(Direct Memory Access 直接存储器存取)

12个DMA通道

支持外设：定时器，ADC，SDIO，I2S，SPI，I2C和USART

定时器：多达11个定时器

4个通用定时器

2个基本定时器

2个高级定时器

1个系统定时器

2个看门狗定时器

通信接口：多达13个通信接口

2个I2C接口

5个串口

3个SPI接口

1个CAN2.0

1个USB UTG

1个SDIO

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题目：

1. 什么是嵌入式系统？

嵌入式系统（Embedded System）是一种专门设计用于特定应用的计算机系统，通常包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口和软件等组成部分。它们通常被嵌入到其他系统或产品中，以执行特定的功能。

嵌入式系统的应用非常广泛，包括消费类电子产品（如智能手机、数码相机、电视机、音响等），汽车电子、医疗设备、军事装备、航空航天、工业自动化等领域。

2. 最小系统由哪些部分组成？

微控制器（MCU）、微处理器（MPU）、电源模块、时钟模块（如心脏）、复位电路、Flash（闪存，存储程序和数据，掉电后数据不会丢失）、RAM（随机访问的存储器，存放程序运行过程中产生的临时数据，安排用户数据(主要是全局变量)和堆栈空间）、JTAG（烧录）。

3. 什么是ARM？

体系结构（Advavnced RISC Machine 高级精简指令集机器）也可以说是英国的芯片设计公司，不卖芯片但卖芯片设计方案，卖版权。

4. Cortex-A 系列用于什么产品？

Cortex-A 系列主要用于高性能应用，例如智能手机、平板电脑、可穿戴设备、智能电视等等。

5. Cortex-R 系列用于什么产品？

Cortex-R 系列主要用于实时应用，例如汽车电子、航空电子、医疗设备、工业控制等等。

6. Cortex-M 系列用于什么产品？

Cortex-M 系列主要用于低功耗、低成本的嵌入式应用，例如智能家居、传感器、医疗设备、工业自动化等等。

7. Cortex-M3 的体系结构是什么？

处理器核心：Cortex-M3采用32位ARMv7-M指令集，具有高性能、低功耗的特点。

存储器：Cortex-M3具有多种存储器，包括32位存储器、16位存储器和8位存储器。其中，32位存储器包括SRAM和Flash，可以支持最大128MB的存储容量。

总线接口：Cortex-M3支持32位AMBA总线，包括AHB总线和APB总线。

中断控制器：Cortex-M3采用NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）中断控制器，可以处理多达240个中断源。

时钟和复位控制器：Cortex-M3具有时钟和复位控制器，可以控制系统的时钟和复位。

DMA控制器：Cortex-M3还具有DMA（Direct Memory Access）控制器，可以实现高速数据传输。

调试接口：Cortex-M3支持JTAG和SWD调试接口，可以方便地进行调试和开发。

总体来说，Cortex-M3的体系结构具有高性能、低功耗、多种存储器、灵活的总线接口、强大的中断控制器、高速的DMA控制器和方便的调试接口等特点。

8. STM32F103RC 的内核是什么？

STM32F103RC的内核是Cortex-M3，它是STMicroelectronics公司基于ARM Cortex-M3内核设计的一款32位微控制器。Cortex-M3内核是ARM公司推出的针对嵌入式应用的处理器核心，具有高性能、低功耗和低成本的特点。该内核支持Thumb-2指令集，可以在高性能和代码密度之间进行平衡，同时还支持硬件分段和分页，以提高系统的可靠性和安全性。STM32F103RC微控制器集成了丰富的外设和存储器，包括多种通信接口、模拟数字转换器、定时器、闪存存储器等，广泛应用于工业控制、汽车电子、消费电子、医疗设备等领域。

9. 每个芯片一般包含哪几个层次的型号/版本号？

厂商标识：芯片的制造商标识，例如ST、NXP、TI等。

系列型号：芯片所属的系列型号，例如STM32F4、LPC1768等。

芯片型号：具体的芯片型号，例如STM32F407VG、LPC1768FBD100等。

封装类型：芯片的封装类型，例如LQFP、BGA等。

温度等级：芯片的温度等级，例如商用级（0℃ ~ 70℃）、工业级（-40℃ ~ 85℃）、车规级（-40℃ ~ 105℃）等

批次/版本号：芯片生产批次或版本号，用于追溯芯片的生产和质量控制。

10. mcuisp 工具烧录需要什么文件？

目标芯片的.hex、.bin或者.elf文件：即待烧录的程序文件，由编译器生成。

烧录器驱动程序：由芯片厂商提供的USB转串口驱动程序。

烧录脚本：一般为Python脚本，用于实现烧录器和目标芯片之间的通信和数据传输。

11. J-Link 烧录需要什么文件？

目标芯片的.hex、.bin或者.elf文件：即待烧录的程序文件，由编译器生成。

J-Link驱动程序：由SEGGER公司提供的USB转JTAG调试接口驱动程序。

J-Link调试器软件：由SEGGER公司提供的调试器软件，用于设置调试器和目标芯片之间的连接方式和参数，以及进行程序烧录、调试和测试等操作。

12. Keil 可以烧录程序到开发板吗？

Keil可以烧录程序到开发板。Keil是一款著名的嵌入式开发工具，支持多种芯片架构和开发板，包括ARM Cortex-M、Cortex-A/R、8051、C166等，可以进行程序编译、调试、仿真和烧录等操作。

13. 由.axf 文件生成 .bin 文件的命令？

fromelf --bin -o 输出文件名.bin 输入文件名.axf