配套课件-嵌入式系统基础项目化教程.ppt

1、嵌入式系统基础项目化教程项目1 初识嵌入式系统1.1 项目内容与要求1.2 项目背景知识1.2.1 1.2.1 嵌入式系统定义嵌入式系统定义1.2.2 1.2.2 嵌入式系统的发展与现嵌入式系统的发展与现状状1.2.3 1.2.3 嵌入式系统的嵌入式系统的特点特点1.2.4 1.2.4 嵌入式系统的嵌入式系统的应用领域应用领域1.2.5 1.2.5 嵌入式系统的嵌入式系统的开发流程开发流程项目1 初识嵌入式系统1.1 项目内容与要求(1)了解嵌入式系统定义、发展进程。(2)了解嵌入式系统微处理器特点。(3)了解嵌入式系统相关术语。项目1 初识嵌入式系统1.2 项目背景知识 嵌入式系统是以应用为

2、中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁减，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等目标。1.2.1 1.2.1 嵌入式系统定嵌入式系统定义义项目1 初识嵌入式系统 1960年，在通信系统上，首次采用存储式程序控制系统(Stored Program Control)对电子机械电话交换进行控制，这种控制系统就是嵌入式系统的雏形。嵌入式系统的概念是在1970年左右出现的，当时大部分软件设计都是由汇编语言完成的，而且这些汇编程序只能用于某一种固

3、定的微处理器，因此嵌入式系统的发展和应用受到了一定的约束。随着集成电路技术的发展，嵌入式系统的体系结构经历了由CISC(复杂指令集计算机)到RISC(精减指令集计算机)和Compact RISC的转变。在处理字长上由4位发展到8位、16位、32位、64位；寻址范围不断扩大，从64KB发展到16MB，直至4GB；指令执行速度也由最初的0.1MIPS提高到2000MIPS。1.2.2 1.2.2 嵌入式系统的发展与现嵌入式系统的发展与现状状项目1 初识嵌入式系统 嵌入式系统的核心是处理器，主要有嵌入式微处理器(EMPU，Embedded MicroProcessor Unit)、嵌入式DSP处理器

4、(EDSP，Embedded Digital Signal Processor)、嵌入式片上系统(ESoC，EmbeddedSystem on Chip)、嵌入式微控制器(EMCU，Embedded、System-MicroController Unit)等几种类型。可以预见，嵌入式系统将朝着以下趋势发展：(1)系统化。(2)微控制器功能越来越强大。(3)网络化。项目1 初识嵌入式系统1.2.3 1.2.3 嵌入式系统的嵌入式系统的特特点点（1）嵌入式系统通常是面向用户、面向产品、面向特定应用的。（2）嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。嵌入式系

5、统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。（3）嵌入式系统对于程序的质量，特别是可靠性，有着较高的要求。项目1 初识嵌入式系统 嵌入式系统本身不具备自主开发能力，必须有一套开发工具和环境才能对其进行开发。目前的开发工具平台主要分为以下几类：(1)实时在线仿真系统ICE(2)高级语言编译器源(3)程序模拟器(Simulator)(4)实时多任务操作系统RTOS其中，RTOS是嵌入式系统的软件开发平台，它的引入解决了随着嵌入式系统中软件比重不断上升、应用程序越来越大而带来的嵌入式软件开发标准化的难题。项目1 初识嵌入式系统1.2.4 1.2.4 嵌入式系统的嵌入式系统的应用应用领域领域嵌入式系统技

6、术具有非常广阔的应用前景，其应用领域如下：(1)工业控制(2)交通运输(3)信息家电(4)POS网络和电子商务(5)环境监测(6)机器人项目1 初识嵌入式系统1.2.5 1.2.5 嵌入式系统的嵌入式系统的开发开发流程流程 嵌入式系统开发的一般流程主要包括系统需求分析(要求有严格规范的技术要求)、体系结构设计、软硬件协同设计、系统集成和系统测试，最后得到最终产品。1.系统需求分析 系统需求分析是指确定设计任务和设计目标，提炼出设计规格说明书，作为正式设计的指导和验收的标准。系统的需求一般分功能性需求和非功能性需求两方面。功能性需求是系统的基本功能，如输入/输出信号、操作方式等；非功能性需求则是

7、对系统性能、成本、功耗、体积、重量等的要求。项目1 初识嵌入式系统 2.体系结构设计 体系结构设计是指描述系统如何实现所述的功能和非功能的需求，包括对硬件、软件和执行装置的功能划分，以及系统的软件、硬件选型等。一个好的体系结构是设计成功与否的关键。3.软硬件协同设计 软硬件协同设计是指基于体系结构，对系统的软件、硬件进行详细设计。为了缩短产品开发周期，设计往往是并行的。嵌入式系统的设计工作大部分都集中在软件设计上，面向对象技术、软件组件技术、模块化设计是现代软件工程经常采用的方法。项目1 初识嵌入式系统 4系统集成 系统集成是指把系统的软件、硬件和执行装置集成在一起，进行调试，发现并改进单元设

8、计过程中的错误。5系统测试 系统测试是指对设计好的系统进行测试，看其是否满足规格说明书中给定的功能要求。嵌入式系统基础项目化教程项目2 嵌入式系统C语言知识要点2.1 项目内容与要求2.2 嵌入式系统C语言数据类型2.2.1 2.2.1 基本数据类型基本数据类型2.2.2 2.2.2 构造类型构造类型2.2.3 2.2.3 运算符运算符2.2.4 2.2.4 流程控制流程控制2.2.5 2.2.5 函数函数2.2.6 2.2.6 编译预处理编译预处理项目2 嵌入式系统C语言知识要点2.1 项目内容与要求(1)了解嵌入式系统定义、发展进程及特点。(2)了解嵌入式系统相关术语。(3)熟悉嵌入式系统

9、开发常用C语言语法概要。2.2 嵌入式系统C语言数据类型项目2 嵌入式系统C语言知识要点 数据类型本质上是规定数据在内存中占据多少个字节。嵌入式系统C语言的数据类型有基本类型和构造类型两大类。(1)signed char，有符号字节型，位长为8位，字节数为1，数据范围为-128+127。(2)unsigned char，无符号字节型，位长为8位，字节数为1，数据范围为0255。(3)signed short，有符号短整型，位长为16位，字节数为2，数据范围为-32768+32767。(4)unsigned short，无符号短整型，位长为16位，字节数为2，数据范围为065535。(5)sig

10、ned int，有符号短整型，位长为16位，字节数为2，数据范围为-32768+32767。(6)unsigned int，无符号短整型，位长为16位，字节数为2，数据范围为065535。(7)signed long，有符号长整型，位长为32位，字节数为4，数据范围为-2147483648+2147483647。(8)unsigned long，无符号长整型，位长为32位，字节数为4，数据范围为04294967295。(9)float，浮点型，位长为32位，字节数为4，数据范围为约为-3.410-38+3.410+38)。(10)double，双精度型，位长为64位，字节数为8，数据范围约为-

11、1.710-308+1.710+308)。2.2.1 2.2.1 基本数据类型基本数据类型项目2 嵌入式系统C语言知识要点1.1.数组数组1)1)数组的定义数组的定义定义格式：类型说明符类型说明符 数组名数组名 常量表达式常量表达式11常量表达式常量表达式22 常量常量表达式表达式nn；其中，类型说明符是任一种基本数据类型或构造数据类型。数组名是用户定义的数组标识符。方括号中的常量表达式表示每一维中数据元素的个数，一维数组中也称为数组的长度。2.2.2 2.2.2 构造类型构造类型项目2 嵌入式系统C语言知识要点2)2)数组的初始化数组的初始化数组可以在定义的时候初始化。int array5=

12、1,2,3,4,5;在定义数组时，可以用放在一对大括号中的初始化表对其进行初始化。初始化值的个数可以和数组元素个数一样多。如果初始化的个数多于元素个数，将产生编译错误；如果少于元素个数，后续的元素被初始化为0。3)3)数组元素访问数组元素访问数组元素的访问一般都是通过下标。【例】int a;a=arry0;则a的值为数组arry的第一个元素。需要注意的是，数组的第一个元素下标从0开始，在赋值的时候，还可以使用变量作为数组下标。项目2 嵌入式系统C语言知识要点4)4)字符数组字符数组 用来存放字符量的数组称为字符数组。其定义的一般形式是：char char 数组名数组名 字符长度字符长度 【例】

13、char array5=H,E,L,L,O;对于单个字符，必须要用单引号括起来。由于字符和整型是等价的，所以上面的字符型数组也可以这样表示：char array5=72,69,76,76,79;/*用对应的ASCII码*/但是字符型数组和整型数组也有不同的地方。项目2 嵌入式系统C语言知识要点2.2.结构体结构体 结构体是一种构造类型，它是由若干“成员”组成。每一个成员可以是一个基本数据类型或者是一个构造类型。既然结构体是一种“构造”而成的数据类型，那么在说明和使用之前就必须先定义。1)1)结构的定义结构的定义定义一个结构的一般形式为：struct结构名 类型说明符 变量名1;类型说明符 变量

14、名2;项目2 嵌入式系统C语言知识要点如；struct student char name8;int age;char sex2;char depart20;float wage1,wage2;wang;上面定义了一个结构名为student的结构变量wang，如果省略变量名wang，则该定义是对结构的说明。用已说明的结构名也可定义结构变量，如struct student ding;项目2 嵌入式系统C语言知识要点2)2)结构体访问结构体访问 依据结构体变量类型的不同，对于结构体成员一般有两种访问方式，一种为直接访问，一种为间接访问。直接访问应用于普通的结构体变量，间接访问应用于指向结构体变量的

15、指针。直接访问使用“结构体变量名.成员名”，间接访问使用“(*结构体指针名).成员名”或者使用“结构体指针名-成员名”。项目2 嵌入式系统C语言知识要点3 3.联合联合 共用体(Union)也叫“联合”，表示几个变量共用一个内存位置，在不同的时间保存不同的数据类型和不同长度的变量。在union中，所有的共用体成员共用一个空间，并且同一时间只能储存其中一个成员变量的值。共用体的声明和共用体变量定义都使用关键字union，其形式与结构体十分相似。具体为：union共用体名 数据类型 成员名;数据类型 成员名;变量名;访问共用体成员的方法与结构体相同，即采用“.”号和“-”访问。同样普通共用体变量用

16、“.”访问成员变量，指向共用体体变量的指针用“-”访问成员变量。项目2 嵌入式系统C语言知识要点4.4.枚举类型枚举类型 在程序设计中，有时会用到由若干个有限数据元素组成的集合，将这些有限可列的数据集合定义为枚举类型。1)1)枚举类型变量定义枚举类型变量定义(1)先定义类型后定义变量 enum；格式：，；例如：enum colors red=5,blue=1,green,black,white,yellow;colors c1,c2;c1、c2 为colors类型的枚举变量。项目2 嵌入式系统C语言知识要点(2)定义类型的同时定义变量格式：enum ，;例如：enum colors red=5

17、,blue=1,green,black,white,yellowc1,c2;(3)直接定义枚举变量格式：enum ，;例如：enum red=5,blue=1,green,black,white,yellow c1=red,c2=blue;由上例可以看出，定义枚举变量时，可对变量进行初始化赋值，c1的初始值为red，c2的初始值为blue。项目2 嵌入式系统C语言知识要点 enum ;其中，关键词enum表示定义的是枚举类型，枚举类型名由标识符组成，而枚举元素表由枚举元素或枚举常量组成。例如：enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat;在定义枚举类型时，

18、也可指定元素对应的整型常量值。例如，描述逻辑值集合TRUE、FALSE的枚举类型boolean可定义如下：enum boolean TRUE=1,FALSE=0;该定义规定：TRUE的值为1，而FALSE的值为0。项目2 嵌入式系统C语言知识要点2)枚举类型变量的引用 对枚举类型变量只能使用两类运算：赋值运算与关系运算。（1）赋值运算。枚举类型的元素可直接赋给枚举变量，且同类型枚举变量之间可以相互赋值。【例】enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat;/定义星期日到星期六为枚举类型weekdays void main(void)weekdays day1

19、,day2;/定义两个枚举型变量day1、day2 day1=Sun;/将元素Sun赋给枚举变量day1 day2=day1;/枚举变量day1赋给day2 该例定义了两个类型为weekdays的枚举类型变量day1与day2，这两个枚举型变量只能取集合 Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat 中的一个元素，可用赋值运算符将元素Sun赋给day1。枚举变量day1的值可赋给同类枚举变量day2。项目2 嵌入式系统C语言知识要点(2)关系运算。枚举变量可与元素常量进行关系比较运算，同类枚举变量之间也可以进行关系比较运算，但枚举变量之间的关系运算比较是对其序号值进行的。【例】day

20、1=Sun;/day1中元素Sun的序号值为0day2=Mon;/day2中元素Mon的序号值为1if(day2day1)day2=day1;/day2day1的比较就是序号值关系式：10的比较if(day1Sat)da1=Sat;/day1Sat的比较就是序号值关系式：06的比较 day2与day1的比较，实际上是其元素Mon与Sun序号值1与0的比较，由于10成立，所以day2day1条件为真，day2=day1=Sun。同样由于day1中元素Sun的序号值0小于Sat的序号值6，所以day1Sat条件为假，day1的值不变。项目2 嵌入式系统C语言知识要点5.5.指针指针 指针是一个特殊

21、的变量，它存储的是内存里的一个地址。指针的要素包括：指针的类型，即指针所指向的数据类型，指针的值或者叫指针所指向的内存区，还有指针本身所占据的内存区。指针根据所指的变量类型不同，可以是整型指针(int*)、浮点型指针(float*)、字符型指针(char*)、结构指针(struct*)和联合指针(union*)。1)指针变量的定义 指针变量定义的一般形式为：类型说明符*变量名；其中，*表示这是一个指针变量，变量名即为定义的指针变量名，类型说明符表示本指针变量所指向的变量的数据类型。【例】int*p1;/表示p1是指向整型数的指针变量，p1的值是整型变量的地址项目2 嵌入式系统C语言知识要点2)

22、指针变量的赋值 指针变量使用之前不仅要进行声明，而且必须赋予具体的值。未经赋值的指针变量不能使用，否则将造成系统混乱，甚至死机。指针变量赋值时只能赋予地址。【例】int a;/a为整型数据变量 int*p1;/声明p1是整型指针变量 p1=&a;/将a的地址作为p1初值项目2 嵌入式系统C语言知识要点3)指针的运算(1)取地址运算符&。取地址运算符&是单目运算符，其结合性为自右至左，其功能是取变量的地址。(2)取内容运算符*。取内容运算符*是单目运算符，其结合性为自右至左，用来表示指针变量所指的变量。在*运算符之后跟的变量必须是指针变量。【例】int a,b;/a,b为整型数据变量 int*p

23、1;/声明p1是整型指针变量 p1=&a;/将a的地址作为p1初值 a=80;b=*p1;/运行结果:b=80，即为a的值项目2 嵌入式系统C语言知识要点(3)指针的加减算术运算。对于指向数组的指针变量，可以加或减一个整数n。设pa是指向数组a的指针变量，则pa+n，pa-n，pa+，+pa，pa-，-pa运算都是合法的。指针变量加或减一个整数n的意义是把指针指向的当前位置(指向某数组元素)向前或向后移动n个位置。【例】int a5,*pa;/声明a为整型数组(下标为05)，pa为整型指针 pa=a;/pa指向数组a，也是指向a0 pa=pa+2;/pa指向a2，即pa的值为&pa2 指针变量

24、的加或减运算只能对数组指针变量进行，对指向其他类型变量的指针变量做加或减运算是毫无意义的。项目2 嵌入式系统C语言知识要点4)void指针类型 void*为“无类型指针”，即定义了指针变量，但没有指定它是指向哪种类型数据，编程中可以把无类型指针强制转化成任何类型的指针。【例】void*p1;/声明p1无类型指针 int*p2;/声明p2为整型指针 p1=p2;/用整型指针p2的值给p1直接赋值 但这并不意味着，void*也可以无需强制类型转换地赋给其他类型的指针，也就是说p2=p1这条语句编译会出错，而必须将p1强制类型转换成“void*”类型。因为“无类型”可以包容“有类型”，而“有类型”则

25、不能包容“无类型”。5)字符串指针除了用字符数组来存储字符串外，应用较多的方法是用字符串指针指向一个字符串。【例】char*string=I love China!;项目2 嵌入式系统C语言知识要点6.6.空类型空类型 空类型即void类型，该类型字节长度为0。void类型主要有两个用途：一是明确地表示一个函数不返回任何值或者无参数；二是产生一个该类型指针(可根据需要动态地分配给其内存)，以便于赋给其他类型的指针。7.7.位域位域 有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。为了节省存储空间，并使处理简便，引入一种称为“位域”，也称“位段”的数据结构。所谓“位域”

26、是把一个类型单元中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。这样就可以达到压缩数据的目的，同时，通过位域定义位变量，是实现单个位操作的重要途径和方法，产生的代码更为紧凑、高效。项目2 嵌入式系统C语言知识要点1)位域的定义 采用结构体进行定义，成员变量必须是“unsigned int”类型，变量名后加“:”接位域所占字节数，位域不可以跨字节，不用的位可以填“0”。【例】struct bs unsigned int a:2;unsigned int b:6;b1;struct bs unsigned int a:4;unsigned int

27、 :0;/本字节其余4位不用 unsigned int b:4;unsigned int c:4;b1;项目2 嵌入式系统C语言知识要点2)位域的引用位域引用方式和结构体变量相同，可以用“.”引用位域。对于位域，在使用时要注意位域中的各位必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域，也可以有意使某位域从下一单元开始。【例】struct bs unsigned int a:4 unsigned int:0/空域(本字节剩余位不用)unsigned int b:4/从下一单元开始存放 unsigned int c:4 ;项目2 嵌入式系统C

28、语言知识要点2)位域的引用 位域引用方式和结构体变量相同，可以用“.”引用位域。对于位域，在使用时要注意位域中的各位必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域，也可以有意使某位域从下一单元开始。【例】struct bs unsigned int a:4 unsigned int:0/空域(本字节剩余位不用)unsigned int b:4/从下一单元开始存放 unsigned int c:4 ;在这个位域定义中，a占第一字节的4位，后4位填0表示不使用，b从第二字节开始，占用4位，c占用4位。项目2 嵌入式系统C语言知识要点 位域不允

29、许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能引用的。【例】Struct bs unsigned int a:1/第0位 unsigned int:2/无域名，2位不能使用 unsigned int b:3/第35位 unsigned int c:2/第67位 b1;位域在本质上就是一种结构类型，只是其成员是按二进位分配的。8.双字类型双字类型，即word类型，该类型本质上是无符号短整型，一般用于定义16位寄存器。项目2 嵌入式系统C语言知识要点2.2.3 2.2.3 运算运算符符项目2 嵌入式系

30、统C语言知识要点2.2.4 2.2.4 流程控制流程控制 在程序设计中主要有三种基本控制结构：顺序结构、选择结构和循环结构。1.1.顺序结构顺序结构 顺序结构就是从前向后依次执行语句。从整体上看，所有程序的基本结构都是顺序结构，中间的某个过程可以是选择结构或循环结构。2.2.选择结构选择结构 选择结构的作用是，根据是否满足所指定的条件，决定执行哪些语句。在C语言中主要有if和switch两种选择结构。项目2 嵌入式系统C语言知识要点1)if结构if(条件表达式)语句项或if(条件表达式)语句项else 语句项 如果表达式取值真(除0以外的任何值)，则执行if的语句项；否则，如果else存在的话

31、，就执行else的语句项。每次只会执行if或else中的某一个分支。语句项可以是单独的一条语句，也可以是多条语句组成的语句块(要用一对大括号“”括起来)。项目2 嵌入式系统C语言知识要点if语句可以嵌套，有多个if语句时else与最近的一个配对。对于多分支语句，可以使用如下多重判断结构。if(条件表达式)语句项else if(条件表达式)语句项else if(条件表达式)语句项else 语句项项目2 嵌入式系统C语言知识要点项目2 嵌入式系统C语言知识要点3.3.循环结构循环结构循环结构常用for循环、while循环与do.while循环。1)for循环格式为：for(初始化表达式；条件表达式

32、；修正表达式)循环体执行过程为：先求解初始化表达式；再判断条件表达式，若为假(0)，则结束循环，转到循环下面的语句；如果其值为真(非0)，则执行“循环体”中语句。然后求解修正表达式；再转到判断条件表达式处根据情况决定是否继续执行“循环体”。2)while循环格式为：while(条件表达式)循环体当表达式的值为真(非0)时执行循环体。其特点是：先判断后执行。项目2 嵌入式系统C语言知识要点3)do.while循环格式为：do 循环体 while(条件表达式);其特点是：先执行后判断。即当流程到达do后，立即执行循环体一次，然后才对条件表达式进行计算、判断。若条件表达式的值为真(非0)，则重复执行

33、一次循环体。需要注意的是while(条件表达式)后面不能遗漏了分号“;”4.break4.break和和continuecontinue在循环中常常使用break语句和continue语句，这两个语句都会改变循环的执行情况。break语句用来从循环体中强行跳出循环，终止整个循环的执行；continue语句使其后语句不再被执行，进行新的一次循环(可以形象地理解为返回循环开始处执行)。项目2 嵌入式系统C语言知识要点2.2.5 2.2.5 函函数数 函数是对可执行代码的一种封装，其目的是实现程序模块化和重用。main()函数可以调用其他函数，这些函数执行完毕后程序的控制权又返回到main()函数中

34、，但main()函数不能被别的函数所调用。通常将这些被调用的函数称为下层(lower-level)函数或子函数。函数调用发生时，立即执行被调用的函数，而调用者则进入等待状态，直到被调用函数执行完毕。函数可以有参数和返回值。函数的定义包括函数头和语句体两部分，定义格式如下：函数返回值类型 函数名(参数表)语句体；项目2 嵌入式系统C语言知识要点2.2.6 2.2.6 编译预处编译预处理理 编译预处理是C编译系统的一个重要组成部分。C语言允许在程序中使用几种特殊的命令，在C编译系统对程序进行通常的编译(包括语法分析、代码生成、优化等)之前，先对程序中的这些特殊的命令进行“预处理”，然后将预处理的结

35、果和源程序一起再进行常规的编译处理，以得到目标代码。C提供的预处理功能主要有宏定义、条件编译和文件包含。1.1.宏定义宏定义格式：#define宏名表达式表达式可以是数字、字符，也可以是若干条语句。在编译时，所有引用该宏的地方，都将自动被替换成宏所代表的表达式。例#define PI 3.1415926/程序中可以PI代替数字3.1415926，如PI*r*r。项目2 嵌入式系统C语言知识要点2.2.条件编译条件编译格式1：#if 表达式#else 表达式#endif 如果表达式成立，则编译#if下的程序，否则编译#else下的程序，#endif为条件编译的结束标志。格式2：#ifdef 宏名

36、/如果宏名称被定义过，则编译以下程序 格式3：#ifndef 宏名/如果宏名称未被定义过，则编译以下程序 条件编译通常用来调试、保留程序(但不编译)，方便程序移植还可以在需要对两种状况做不同处理时使用。项目2 嵌入式系统C语言知识要点3.3.文件包含文件包含 所谓“文件包含”，是指一个源文件将另一个源文件的全部内容包含进来，其一般形式为：#include“文件名”4.typedef4.typedef 除了可以直接使用C提供的标准类型名(如int、char、float、double、long等)和自己定义的结构体、指针、枚举等类型外，还可以用typedef定义新的类型名来代替已有的类型名。【例】

37、typedef unsigned char INT8U;表示指定用INT8U代表unsigned char类型。下面这样的两个语句是等价的：unsigned char i;等价于INT8U i;项目2 嵌入式系统C语言知识要点5.5.程序设计中的注意事项程序设计中的注意事项 除了在程序设计中要遵循相关规范外，还要坚持使编程者容易理解和调试的原则，即：(1)名字要能见文知义，必要时添加注释，说明变量用途。(2)全局变量加上前缀“g”，以示区别。(3)在命名自己的变量时，不要用下划线开头，前面加下划线一般是系统变量。(4)代码编辑时要注意输入法，代码必须是英文输入，符号输入时要特别注意。(5)不要

38、使用看起来很体现编程技巧而不容易理解的代码。初学者尽量不要使用多维数组，也不要使用多重指针。(6)注意不同类型数据直接的运算可能带来的数据错误。项目2 嵌入式系统C语言知识要点嵌入式系统基础项目化教程项目3 AW60及其最小系统3.1 项目内容与要求3.2 项目背景知识3.2.1 3.2.1 飞思卡尔飞思卡尔S08S08系列微控系列微控制器制器3.2.2 MC9S08AW603.2.2 MC9S08AW60芯片引脚芯片引脚分配分配3.2.3 AW603.2.3 AW60存储器映像存储器映像3.2.4 S08CPU3.2.4 S08CPU的内部寄存器的内部寄存器3.2.5 AW603.2.5 A

39、W60最小系统最小系统项目3 AW60及其最小系统3.1 项目内容与要求(1)了解S08系列MCU系列芯片特点。(2)熟悉AW60存储器映像、寄存器。(3)掌握AW60最小系统的构成。3.2 项目背景知识 S08系列MCU是8位微控制器，主要有HC08、S08和RS08三种类型。其中S08为HC08系列的兼容增强型，是HCS08的简写，两者的主要区别在于调试方式和最高工作频率不同；RS08是S08架构的简化版本，其特点在于体积更小、价格低廉。项目3 AW60及其最小系统3.2.1 3.2.1 飞思卡尔飞思卡尔S08S08系列微控系列微控制器制器1.S08系列命名规则系列命名规则 S08系列MC

40、U芯片的名称一般包括7个部分，以“MC9S08AW60CPUE”为例，其第一部分“MC”表示产品状态为合格，该部分为“PC”表示测试品。第二部分中，9表示片内带闪存Flash EEPROM，该部分为“8”表示片内带EEPROM，为“7”表示片内带EPROM或一次编程ROM(OTPROM，One Time Programmable ROM)，此部分空缺表示片内无程序存储器或带ROM。第三部分S08表示芯片内核，取值除S08外还有HC08、RS08。第四部分“AW”表示子序列，除此之外还有GP、GZ等子系列。第五部分“60”表示存储器大小，60表示60KB。第六部分“C”表示表示芯片工作温度范围为

41、-4085。第七部分“PUE”表示封装。项目3 AW60及其最小系统2.MC9S08AW60的特点的特点 MC9S08AW60的最高工作频率可达40 MHz，内部总线频率为20 MHz；芯片内部自带振荡电路，工作频率可以由内部模块产生，也可外接晶振进行设定，还可以外接外部时钟(将MC9S08AW60简称为AW60)。它的主要特点：(1)AW60支持BGND指令，可以在背景调试模式下工作。(2)可以进行断点在线调试。(3)内部含32个中断/复位源、大小为2 KB的RAM、带块保护和安全选项的Flash存储器。(4)具有计算机正常操作复位，低电压检测与复位或中断，非法操作码检测与复位，非法地址检测

42、与复位等功能。(5)有16个ADC通道、10位A/D转换器并有自动比较功能。项目3 AW60及其最小系统(6)具有两个串行通信接口SCI模块与可选的13位中断，一个串行外设接口SPI模块，一个速度可达100 kb/s的集成电路互连总线I2C模块。(7)具有8引脚键盘中断模块。(8)具有54通用输入/输出(I/O)引脚。输入时，每个端口都有软件选择的上拉电阻；输出时，每个端口都有软件选择的回转速率控制，且每个端口都有软件选择的驱动强度。(9)具有主复位引脚和上电复位(POR)。(10)具有内部上拉复位RESET、IRQ和BKGD/MS引脚，以减少客户的系统成本。(11)具有Wait和两个STOP

43、S共三种省电模式。项目3 AW60及其最小系统3.MC9S08AW60(AW60)的内部结构框图的内部结构框图 图3-1是AW60 的内部结构框图。如图所示，AW60有以下主要部分：CPU、存储器、定时器接口模块、定时器模块、看门狗模块、通用IO模块、串口通信模块(SCI)、串行外设接口(SPI)模块、IIC(即I2C)模块、A/D转换模块、键盘中断模块(KBI)、时钟发生模块(KBI)、复位与中断模块、低电压检测(LVD)模块等。项目3 AW60及其最小系统图图3-1 AW60 MCU框框图图项目3 AW60及其最小系统4.MC9S08AW60(AW60)系列芯片封装与资源系列芯片封装与资源

44、MC9S08AW60系列芯片存储器容量和封装形式如表3.1所示。不同的封装可用的外设也有所不同，具体如表3.2所示。项目3 AW60及其最小系统 图3-2是64引脚LQFP封装的AW60的引脚图。每个引脚都可能有多个复用功能，系统设计时必须注意只能使用其中的一个功能。项目3 AW60及其最小系统3.2.2 MC9S08AW603.2.2 MC9S08AW60芯片引脚芯片引脚分配分配项目3 AW60及其最小系统图图3-2 MC9S08AW60 64引脚引脚QFP/LQFP封封装装图图1.电源电源类信号引脚类信号引脚 VDD 和VSS 是MCU的主要电源供应引脚，该电源给所有I/O缓冲电路和一个内

45、部电压调节器供电。内部电压调节器将调节后的低压电源提供给CPU和MCU的其他内部电路。一般情况下，在实际应用系统中电源引脚接两个电容。一般应该选用一个大容量电解电容器，如10 F的钽电容；另外一个则可选用0.1 F的陶瓷旁路电容。这两个电容要尽可能地靠近VDD和VSS电源引脚，用以抑制高频噪声。AW60 还有第二个VSS 引脚，这个引脚应连接到系统的接地端或通过一个低阻抗连接到主VSS引脚。VDDAD 和VSSAD 是MCU 的模拟电源引脚，这个电源给ADC模块供电。项目3 AW60及其最小系统2复位信号引脚复位信号引脚 复位引脚RESET是一个专用引脚，通常用于连接到标准的6 引脚后台调试连

46、接器，这样调试系统则可以直接复位MCU系统。内部上电复位和低电压复位通常不需要外部复位电路。如果需要，可以增加一个外部手动复位装置。3XTAL、EXTAL引脚引脚MCU工作时，需要有稳定的时钟脉冲，MCU 内部集成了一个皮尔斯振荡器，可外接一个晶体或陶瓷谐振器，由此确定时钟脉冲频率，这时外接的晶体或陶瓷振荡器由XTAL、EXTAL引脚接入。为保证有效起振，这两个引脚还要外接高品质的陶瓷电容器。MCU工作的时钟脉冲也可以由EXTAL引脚输入。项目3 AW60及其最小系统4后台后台/模式选择引脚模式选择引脚(BKGD/MS)复位时，BKGD/MS引脚作为一个模式选择引脚。复位后，该引脚立即作为后台

47、引脚被用于后台调试通信。当作为后台/模式选择引脚时，该引脚包含内部上拉电阻、输入滞后装置，标准输出驱动器，而且无需输出转换率控制。若这个引脚上没有任何连接，则MCU在复位的上升沿进入正常的操作模式。如果调试系统被连接到6引脚的标准后台调试接口，则它可以在复位上升沿保持BKGD/MS为低电平，强制MCU进入后台模式。BKGD/MS引脚主要用于后台调试控制器(BDC)通讯，且遵循自定义协议，该协议规定每传送一个位使用目标MCU的16个BDC时钟周期。目标MCU的BDC时钟频率可以和总线时钟频率一样，因此不要将任何大的电容和BKGD/MS引脚相连，否则会干扰后台串行通信。虽然BKGD/MS引脚是一个

48、伪开漏引脚，但是后台调试通信协议提供了简短的、主动驱动的高加速脉冲以确保快速上升。电缆的小电容和内部上拉电阻的绝对值对BKGD/MS引脚上的上升沿和下降沿几乎不起任何作用。项目3 AW60及其最小系统5ADC的参考引脚的参考引脚(VREFH，VREFL)VREFH和VREFL引脚分别为ADC模块输入高参考电压和低参考电压。6外部中断引脚外部中断引脚(IRQ)IRQ引脚既是IRQ中断的输入源，又是BIH和BIL指令的输入源。如果IRQ的功能没有确立，该引脚不执行任何功能。当IRQ配置为IRQ的输入和设定为上升沿检测时，启用下拉电阻，而非上拉电阻。在EMC敏感的应用中，推荐在IRQ引脚上加一个RC

49、滤波器。项目3 AW60及其最小系统7GPIO及外设端口及外设端口 余下的引脚被通用I/O引脚、片内外设功能复用，比如定时器和串行I/O系统。复位后，所有的引脚立即被配置为高阻态通用输入引脚，并且没有内部上拉电阻。为了避免来自浮空输入引脚额外的漏电流，应用程序中的复位初始化例程要么使能上拉或下拉电阻，要么改变不常用引脚的方向并将其置为输出使该引脚不再浮空。8其他引脚 复位后，MCU使用内部产生的时钟(即自时钟模式，频率为fself_reset)，这个时钟的晶振频率大约为8 MHz。这个频率源在上电复位启动和使能时作为时钟源，以避免需要一个长期的晶振启动时延。MCU内也包含一个内部时钟发生器(I

50、CG)模块，可用于运行MCU。项目3 AW60及其最小系统 存储器映像(Memory map)，是指地址空间的分配情况。S08系列MCU的逻辑地址空间为64KB，地址范围为$0000$FFFFF。这$0000$FFFF(“$”表示十六进制)的寻址范围被分成若干个区段，每个区段的作用不同。需要注意，一些芯片中，有些地址区段根本没有对应物理存储器。MC9S08AW60片内存储器包括RAM、用于非易失性数据存储的FLASH 程序存储器、I/O寄存器和控制/状态寄存器，其存储器映像如图3-3所示。64KB大小的存储空间被分为直接页寄存器、RAM、FLASH、高端页寄存器、非易失性寄存器、中断向量区。3