1、第第2章章 嵌入式系统硬件体系结构嵌入式系统硬件体系结构本章要点本章要点 学习完本章读者将掌握如下内容：学习完本章读者将掌握如下内容：1、嵌入式硬件的相关基础知识、嵌入式硬件的相关基础知识2、嵌入式硬件平台基本组成、嵌入式硬件平台基本组成3、ARM系列微处理器简介系列微处理器简介2.1相关基础知识相关基础知识2.1.1、嵌入式微处理器、嵌入式微处理器1、嵌入式微处理器的组成、嵌入式微处理器的组成 中央微处理器，简称中央微处理器，简称CPU，它是计算机中最重要，它是计算机中最重要的一个部分，它决定嵌入式系统的主要功能特性。的一个部分，它决定嵌入式系统的主要功能特性。CPU又由运算器和控制器两大部
2、分组成。又由运算器和控制器两大部分组成。2、微处理器的重要指标、微处理器的重要指标(1)主频、倍频、外频主频、倍频、外频 主频主频是指是指CPU的时钟频率，简单地说也就是的时钟频率，简单地说也就是CPU运算时的工作频率。运算时的工作频率。外频外频就是系统总线的工作频率。就是系统总线的工作频率。倍频倍频则是指则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者的外频与主频相差的倍数。三者的关系：主频外频关系：主频外频倍频。倍频。(2)缓存缓存 L1 Cache(一级缓存一级缓存)L2 Cache(二级缓存二级缓存)L3 Cache(三级缓存三级缓存)2.1.2 嵌入式微处理器的流水线技术嵌入式微处理器的流水线
3、技术1、微处理器的流水线技术、微处理器的流水线技术通常微处理器在处理一条指令要经过三个步骤：通常微处理器在处理一条指令要经过三个步骤：取指（从存储器装载一条指令）、译码（识别将取指（从存储器装载一条指令）、译码（识别将要被执行的指令）、执行（处理指令并将结果写要被执行的指令）、执行（处理指令并将结果写回寄存器）。回寄存器）。流水线技术通过多个功能部件并行工作来缩短程流水线技术通过多个功能部件并行工作来缩短程序执行时间，提高微处理器的运行效率和吞吐率。序执行时间，提高微处理器的运行效率和吞吐率。微处理器在同一时间周期并行执行若干条指令微处理器在同一时间周期并行执行若干条指令的取指、译码、执行操作
4、，其运行效率是逐条执的取指、译码、执行操作，其运行效率是逐条执行指令的行指令的3倍。倍。图图2.2 微处理器的三级流水线技术微处理器的三级流水线技术2、嵌入式微、嵌入式微处理器的流水理器的流水线 嵌入式微处理器嵌入式微处理器ARM7采用三级流水线，而采用三级流水线，而ARM9则采用五级流水线技术，而则采用五级流水线技术，而ARM11则更是则更是使用了使用了8级流水线。级流水线。2.1.3 寄存器与存储器寄存器与存储器1、寄存器、寄存器 寄存器（寄存器（register）是）是CPU的组成部分，是的组成部分，是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用内部用来存放数据的一些小型存储区域，用于暂
5、时存放参与运算的数据和运算结果。于暂时存放参与运算的数据和运算结果。2、随机存取存储器（、随机存取存储器（RAM）嵌入式系统的存储器中，最为常见的一嵌入式系统的存储器中，最为常见的一种是动态随机存取存储器（种是动态随机存取存储器（DRAM），在），在DRAM中晶体管和电容器合在一起就构成中晶体管和电容器合在一起就构成一个存储单元，代表一个数据位元。电容一个存储单元，代表一个数据位元。电容器保存一位二进制信息位器保存一位二进制信息位0或或1（电容（电容器有无电荷表示数据器有无电荷表示数据1或或0）。）。将很多将很多DRAM基本存储单元连接到同一个列基本存储单元连接到同一个列线（位线）和同一个行线
6、（字线）组成一个矩阵线（位线）和同一个行线（字线）组成一个矩阵结构，位线和字线相交，就形成了存储单元的地结构，位线和字线相交，就形成了存储单元的地址址 3.内存中数据存放的大小端模式内存中数据存放的大小端模式 在嵌入式系统中，存储是以字节为单位的，每个地在嵌入式系统中，存储是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为址单元都对应着一个字节，一个字节为8位。对于位位。对于位数大于数大于8位的处理器，例如位的处理器，例如16位或者位或者32位的处理器，位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，如何安排多个字节的由于寄存器宽度大于一个字节，如何安排多个字节的存储，这就有了大端存储模式和小
7、端存储模式。存储，这就有了大端存储模式和小端存储模式。大端模式：大端模式：数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中。数据的低字节保存在内存的高地址中。小端模式：小端模式：数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中。数据的低字节保存在内存的低地址中。例如，一个例如，一个32位宽的数的十六进制表示为位宽的数的十六进制表示为 0 x01234567（地址从低位开始存放），如（地址从低位开始存放），如果是小端模式，则存储方式为：果是小端模式，则存储方式为：0 x67 0 x45
8、 0 x23 0 x01，如果是大端模式，则存储方式，如果是大端模式，则存储方式为：为：0 x01 0 x23 0 x45 0 x67。如图所示。如图所示。2.1.4 总线总线总线（总线（BUS）是接口电路与）是接口电路与CPU或者接口或者接口电路与电路与I/O外部设备之间连接的主要形式，外部设备之间连接的主要形式，是各功能部件之间传送信息的公共通路。是各功能部件之间传送信息的公共通路。采用一组公共的信号线作为嵌入式系统各采用一组公共的信号线作为嵌入式系统各部件之间的通信线，这组公共信号线就称部件之间的通信线，这组公共信号线就称为总线。为总线。通信协议通信协议 通信协议是指通信双方的一种约定。
9、约定通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤等问题做出统一规定，通信双方传送步骤等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。必须共同遵守。（1）总线时序协议）总线时序协议（2）异步时序协议的握手协议）异步时序协议的握手协议（3）总线仲裁方式）总线仲裁方式（4）总线标准）总线标准（1）总线时序协议）总线时序协议同步时序：同步时序：总线上所有事件共用同一时钟脉总线上所有事件共用同一时钟脉冲进行操作过程的控制，所有事件都冲进行操作过程的控制，所有事件都在时钟周期的开始发生。在时钟周期的开始发生。异步时序：异步时序：操作由源或目
10、的模块发出的特定操作由源或目的模块发出的特定信号确定。信号确定。双方相互提供联络信号。双方相互提供联络信号。（2）异步时序协议的握手协议）异步时序协议的握手协议握手协议是总线异步时序的基本构件。握手协议是总线异步时序的基本构件。握手协议数据传送过程的握手协议数据传送过程的4个周期：个周期：2.1.5 I/O端口端口I/O端口又称为端口又称为I/O接口，它是微处理器对外接口，它是微处理器对外控制和信息交换的必经之路，是控制和信息交换的必经之路，是CPU与外与外部设备连接的桥梁，它在部设备连接的桥梁，它在CPU与外部设备与外部设备之间起信息转换和匹配的作用。之间起信息转换和匹配的作用。I/O端口有
11、端口有串行和并行之分，串行串行和并行之分，串行I/O端口一次只能传端口一次只能传送一位二进制数信息，而并行送一位二进制数信息，而并行I/O端口一次端口一次能传送一组二进制数信息。能传送一组二进制数信息。图图2.8 I/O接口电路的位置接口电路的位置CPU对外设对外设I/O端口物理地址的编址方式有端口物理地址的编址方式有两种：两种：一种是一种是I/O映射方式（映射方式（I/Omapped）；）；另一种是内存映射方式（另一种是内存映射方式（Memorymapped）。）。具体采用哪一种则取决于具体采用哪一种则取决于CPU的体系结构。的体系结构。2.1.6 中断中断中断方式是指，当外部设备准备与中断
12、方式是指，当外部设备准备与CPU进进行数据传输时，外部设备首先向行数据传输时，外部设备首先向CPU发出发出中断请求，中断请求，CPU接收到中断请求并在一定接收到中断请求并在一定条件下，暂时停止原来的程序并执行中断条件下，暂时停止原来的程序并执行中断服务处理程序，执行完毕以后再返回原来服务处理程序，执行完毕以后再返回原来的程序继续执行。的程序继续执行。图图2.9中断处理的各个阶段中断处理的各个阶段2.1.7 数据编码数据编码设用微处理器控制一串彩灯（发光二极管）设用微处理器控制一串彩灯（发光二极管）的亮灭。如图所示。的亮灭。如图所示。我们设不发光的口线（高电平）为我们设不发光的口线（高电平）为1
13、，发，发光的口线（低电平）为光的口线（低电平）为0。当彩灯当彩灯L1发光时，发光时，PD0口线为低电平，口线为低电平，而其余口线均为高电平。而其余口线均为高电平。则可以表示可以表示为以下以下对应值：PD7PD6PD5PD4PD3PD2PD1PD01 1 1 1 1 1 1 0用二进制数表示为：用二进制数表示为：11111110。用十六进制编码用十六进制编码，其值为：，其值为：FEH。再如，要彩灯再如，要彩灯L8发光，其余均不发光，则发光，其余均不发光，则有：有：用二进制数表示为：用二进制数表示为：01111111。十六进制编码为：十六进制编码为：7FH。则可以表示可以表示为以下以下对应值：PD
14、7PD6PD5PD4PD3PD2PD1PD00 1 1 1 1 1 1 1若希望两边亮，中间暗，则：若希望两边亮，中间暗，则：十六进制编码为：十六进制编码为：7EH。PD7PD6PD5PD4PD3PD2PD1PD00 1 1 1 1 1 1 02.2 嵌入式系统硬件平台嵌入式系统硬件平台图图2.12嵌入式系统硬件结构嵌入式系统硬件结构1、嵌入式处理器、嵌入式处理器嵌入式处理器通常包括几个部分：处理器嵌入式处理器通常包括几个部分：处理器内核、地址总线、数据总线、控制总线、内核、地址总线、数据总线、控制总线、片上片上I/O接口电路及辅助电路（如时钟、复接口电路及辅助电路（如时钟、复位电路等）。位电
15、路等）。嵌入式处理器可以分为嵌入式处理器可以分为3类：类：嵌入式微处理器、嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式微控制器、嵌入式嵌入式DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器），数字信号处理器），2、嵌入式系统中的存储设备、嵌入式系统中的存储设备（1）RAM、SRAM、DRAMRAM即是我们通常所说的内存。即是我们通常所说的内存。RAM又可又可分为分为SRAM（静态存储器）和（静态存储器）和DRAM（动态（动态存储器）。存储器）。（2）FlashFlash是一种非易失闪存，它具有和是一种非易失闪存，它具有和ROM一一样掉电后数据不会丢失的特性。样掉电后数据不会丢
16、失的特性。Flash是目是目前嵌入式系统中广泛采用的主流存储器，前嵌入式系统中广泛采用的主流存储器，它的主要特点是按整体它的主要特点是按整体/扇区擦除和按字节扇区擦除和按字节编程，具有低功耗、高密度、小体积等优编程，具有低功耗、高密度、小体积等优点。点。Flash分为分为NOR Flash、NAND Flash两种。两种。NOR Flash的特点是在芯片内执行，可以的特点是在芯片内执行，可以直接读取芯片内储存的数据，因而速度比直接读取芯片内储存的数据，因而速度比较快。应用程序直接在较快。应用程序直接在Flash内运行，不必内运行，不必把代码读到系统把代码读到系统RAM中运行。中运行。NAND
17、Flash不能直接在不能直接在Flash内运行应用内运行应用程序，需要将数据复制到程序，需要将数据复制到RAM中运行。中运行。NAND Flash的特点是容量大。的特点是容量大。3、JTAG接口接口JTAG（Joint Test Action Group，联合测，联合测试行动小组）是一种国际标准测试协议试行动小组）是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部兼容），主要用于芯片内部测试。测试。我们经常用简易我们经常用简易JTAG接口直接烧写嵌接口直接烧写嵌入式系统入式系统Flash存储存储器。这种烧写方式是器。这种烧写方式是通过一根并口电缆和通过一根并口电缆和一块信号
18、转换集成电一块信号转换集成电路板以建立路板以建立PC机与开机与开发板之间的通信。发板之间的通信。2.3 ARM微处理器体系微处理器体系2.3.1 ARM公司及公司及ARM体系结构体系结构1、ARM公司简介公司简介ARM（Advanced RISC Machines），既），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。一种技术的名字。ARM 公司是专门从事基于公司是专门从事基于RISC 技术芯片技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不
19、直接从事芯片生产，靠转让设计许本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可，由合作公司生产各具特色的芯。可，由合作公司生产各具特色的芯。2、ARM微处理器体系微处理器体系 ARM7系列系列 ARM9系列系列 ARM10系列系列 Cortex-M系列系列 Cortex-R系列系列 Cortex-A系列系列3、哈佛总线体系结构、哈佛总线体系结构 图图2.15 冯冯诺依曼结构诺依曼结构 图图2.16 哈佛结构哈佛结构 4、ARM微处理器的特点微处理器的特点（1）体积小、低功耗、低成本、高性能；）体积小、低功耗、低成本、高性能；（2）支持）支持Thumb(16 位位)/ARM(32 位位)双指令双指令集，能
20、很好的兼容集，能很好的兼容8/16 位器件；位器件；（3）大量使用寄存器，指令执行速度更快；）大量使用寄存器，指令执行速度更快；（4）大多数数据操作都在寄存器中完成；）大多数数据操作都在寄存器中完成；（5）寻址方式灵活简单，执行效率高；）寻址方式灵活简单，执行效率高；（6）指令长度固定。）指令长度固定。2.3.2 ARM系列微处理器简介系列微处理器简介1、ARM7系列微处理器系列微处理器2、ARM9系列微处理器系列微处理器3、Xscale系列微处理器系列微处理器4、Cortex 系列微处理器系列微处理器ARM Cortex系列微处理器是系列微处理器是ARM公司推出的第二公司推出的第二代微处理器
21、，它的发展历程如图所示。代微处理器，它的发展历程如图所示。2.4微处理器的结构微处理器的结构2.4.1 RISC体系结构体系结构和和ARM设计思想设计思想1、RISC体系结构体系结构在在CISC指令集的各种指令中，其使用频率指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有却相差悬殊，大约有20的指令被反复使的指令被反复使用，占整个程序代码的用，占整个程序代码的80。而余下的。而余下的80的指令却不经常使用，在程序设计中只的指令却不经常使用，在程序设计中只占占20。RISC结构优先选取使用频率最高的简单指结构优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令，避免复杂指令；将指令
22、长度固定，指令格式和寻址方式种类减少；以控制逻辑令格式和寻址方式种类减少；以控制逻辑为主。为主。2、ARM设计思想设计思想1、ARM微处理器被设计成较小的核，降低功耗，微处理器被设计成较小的核，降低功耗，延长电源的使用时间。延长电源的使用时间。2、存储量有限，这就要求嵌入式系统需要使用高、存储量有限，这就要求嵌入式系统需要使用高密度代码。密度代码。3、嵌入式系统对成本敏感，一般选用速度不高，、嵌入式系统对成本敏感，一般选用速度不高，成本较低的存储器，以降低系统成本。成本较低的存储器，以降低系统成本。4、ARM内核不是一个纯粹的内核不是一个纯粹的RISC体系结构，这体系结构，这是为使它能够更好地
23、适应其嵌入式的应用领域。是为使它能够更好地适应其嵌入式的应用领域。对嵌入式系统的应用项目来说，系统的关键并不单对嵌入式系统的应用项目来说，系统的关键并不单纯在于微处理器的速度，而在于系统性能、功耗和纯在于微处理器的速度，而在于系统性能、功耗和成本。成本。2.4.2 ARM Cortex微处理器结构微处理器结构的最小系统设计的最小系统设计1、什么是最小系统、什么是最小系统嵌入式微处理器芯片自己是不能独立工作嵌入式微处理器芯片自己是不能独立工作的，需要一些必要的外围元器件给它提供的，需要一些必要的外围元器件给它提供基本的工作条件。基本的工作条件。一个一个 ARM 最小系统一般包括：最小系统一般包括
24、：（1）ARM 微处理器芯片，微处理器芯片，（2）电源电路、复位电路，晶振电路，电源电路、复位电路，晶振电路，（3）存储器（存储器（FLASH 和和 SDRAM），），（4）UART（RS232及以太网）接口电路。及以太网）接口电路。（5）JTAG 调试接口。调试接口。2、Cortex A8微处理器微处理器2.4.3 Cortex微处理器结构微处理器结构Cortex A8微处理器微处理器Snmsung S5PV210 核心板系核心板系统包括：统包括：CPU:Snmsung S5PV210基于基于Cortex-A8，运，运行主频行主频1GHz；DDR2 RAM:512MB 工作在工作在200MH
25、z外频上；外频上；FLASH:512MB SLC NAND FALSH；Ethernet CON：100MB 网络控制器网络控制器2.4.3 Cortex微处理器结构微处理器结构2.4.4 Cortex A8的存储地址空间的存储地址空间S5PV210存储器地址映射如图存储器地址映射如图2.20所示。所示。从图2.20中可以看到，S5PV210的引导区分为两个部分，分别是:0 x0000_0000 0 x1FFFF_FFFF和0 xD000_0000 0 xDFFFF_FFFF的地址空间。系统上电后，从引导区开始执行BootLoader引导程序。2.4.5 Cortex A8的的GPIO端口端口
26、通用通用I/O接口（接口（General Purpose IO，GPIO）是）是嵌入式系统中一种非常重要的嵌入式系统中一种非常重要的I/O接口。它具有使接口。它具有使用灵活、可配置性好、硬件代价小等优点，在嵌用灵活、可配置性好、硬件代价小等优点，在嵌入式系统中广泛应用。入式系统中广泛应用。每个每个GPIO端口通常至少有两个寄存器端口通常至少有两个寄存器:一个为一个为“IO端口控制寄存器端口控制寄存器”，另一个为另一个为“IO端口数据寄存器端口数据寄存器”。1.S5PV210微处理器的微处理器的 GPIO端口分组端口分组 表表2.2 Cortex A8的的GPIO端口端口端口分组端口分组端端 口
27、口 引引 脚脚 数数GPA08个 输入/输出引脚 2xUART 带控制流。GPA14个 输入/输出引脚 2xUART 不带控制流或1xUART 带控制流。GPB8个 输入/输出引脚 2x SPI总个接口。GPC05个 输入/输出引脚 I2S总个接口，PCM接口，AC97接口。GPC15个 输入/输出引脚GPD04个 输入/输出引脚I2C总个接口，PWM接口，扩展DMA接口，SPDIF接口。GPD16个 输入/输出引脚GPE0,113个 输入/输出引脚摄像头接口，SD/MMC接口。GPF0,1,2,330个 输入/输出引脚 LCD 接口。GPG0,1,2,328个 输入/输出引脚 3xMMC c
28、hannel，SPI，I2S，PCM，SPDIF各种接口。GPH0,1,2,3 32个 输入/输出引脚摄像头通道接口，键盘，最大支持32位可中断接口。GPI低功率I2S、PCM接口。GPJ0,1,2,3,435个 输入/输出引脚 Modem IF，HIS，ATA接口。MP0_1,2,320个 输入/输出内存端口引脚。MP0_4,5,6,732个 输入/输出内存端口引脚。MP1_0871个 DRAM1端口引脚。MP2_0871个DRAM2端口引脚。ETC0,ETC1,ETC2,ETC428个 输入/输出ETC端口及JTAG端口。2.Cortex A8的的 常用常用GPIO寄存器寄存器在使用在使用
29、Cortex A8微处理器时，由于大多数微处理器时，由于大多数引脚都是可复用的，因此需要对每个引脚引脚都是可复用的，因此需要对每个引脚进行配置。进行配置。Cortex A8架构的架构的S5PV210微处理器有微处理器有4种种GPIO寄存器，它们是寄存器，它们是:控制寄存器控制寄存器GPxnCON、数据寄存器数据寄存器GPxnDAT、上拉上拉/下拉寄存器下拉寄存器GPxnPUD、掉电模式上拉掉电模式上拉/下拉寄存器下拉寄存器GPxnPUDPDN。（1）GPIO寄存器地址表寄存器地址表表表2.3 GPC0端口组控制寄存器地址端口组控制寄存器地址(Base Address=0 xE020_0060)
30、寄存器寄存器地址地址描述描述 初始值初始值GPC0CON0 xE020_00600 xE020_0060GPC0GPC0端口组控制寄存器端口组控制寄存器0 x000000000 x00000000GPC0DAT0 xE020_00640 xE020_0064GPC0GPC0端口组数据寄存器端口组数据寄存器0 x000 x00GPC0PUD0 xE020_00680 xE020_0068GPC0GPC0端端口口组组上上拉拉/下下拉拉寄寄存器存器0 x01550 x0155（2）端口控制寄存器）端口控制寄存器GPxCON（x=A，B，D，E，F，G，H，I，J）每一个每一个I/O端口都有一个端口都
31、有一个CON（端口控制）（端口控制）寄存器，用于控制寄存器，用于控制GPIO引脚的功能。该寄引脚的功能。该寄存器每存器每4位控制一个引脚。位控制一个引脚。当输入当输入0000时，引脚设置为输入口，可以时，引脚设置为输入口，可以从引脚读入外部输入的数据；从引脚读入外部输入的数据；当输入当输入0001时，引脚设置为输出口，向该时，引脚设置为输出口，向该位写入的数据被发送到对应的引脚上。位写入的数据被发送到对应的引脚上。表2.4 GPC0CON端口控制寄存器定义(Address=0 xE020_0060)GPC0CONGPC0CON位位描述描述初始状态初始状态GPC0CON4GPC0CON419:1
32、619:160000=0000=输入输入,0001=输出输出,0010=I0010=I2 2S_1_SDO,0011=PCM_1_SOUT,0100=AC97SDO,S_1_SDO,0011=PCM_1_SOUT,0100=AC97SDO,0101 0101 1110=保留保留,1111=GPC0_INT40000 0000 GPC0CON3GPC0CON315:1215:120000=0000=输入输入,0001=输出输出,0010=I0010=I2 2S_1_SDI,0011=PCM_1_SINS_1_SDI,0011=PCM_1_SIN，0100=AC97SDI,0101 0101 11
33、10=Reserved,1111=GPC0_INT300000000GPC0CON2GPC0CON211:811:80000=0000=输入输入,0001=输出输出,0010=I0010=I2 2S_1_LRCK,0011=PCM_1_FSYNCS_1_LRCK,0011=PCM_1_FSYNC，0100=AC97SYNC,0101 0101 1110=Reserved,1111=GPC0_INT200000000GPC0CON1GPC0CON17:47:40000=0000=输入输入,0001=输出输出,0010=I0010=I2 2S_1_CDCLK,0011=PCM_1_EXTCLKS_
34、1_CDCLK,0011=PCM_1_EXTCLK，0100=AC97RESETn,0101 0101 1110=Reserved,1111=GPC0_INT100000000GPC0CON0GPC0CON03:03:00000=0000=输入输入,0001=输出输出,0010=I0010=I2 2S_1_SCLK,0011=PCM_1_SCLKS_1_SCLK,0011=PCM_1_SCLK，0100=AC97BITCLK,0101 0101 1110=Reserved,1111=GPC0_INT000000000（3）端口数据寄存器）端口数据寄存器GPxDAT（x=A，B，D，E，F，G，
35、H，I，J）每一个每一个I/O端口都有一个端口都有一个DAT（数据）寄存器，它（数据）寄存器，它是一个读写寄存器。该寄存器每是一个读写寄存器。该寄存器每2位表示一个数据。位表示一个数据。当端口被设置为输出端口时，如果向当端口被设置为输出端口时，如果向GPxDAT的的相应位写入数据相应位写入数据1，则该引脚输出高电平，如果向，则该引脚输出高电平，如果向GPxDAT的相应位写入数据的相应位写入数据0，则该引脚输出低电，则该引脚输出低电平；平；当端口被设置为输入端口时，则可以向当端口被设置为输入端口时，则可以向GPxDAT的相应位读出数据，得到端口电平状态。的相应位读出数据，得到端口电平状态。表表2
36、.5 GPC0DAT端口数据寄存器的定义端口数据寄存器的定义GPC0DAT位描述初始状态GPC0DAT4:04:0决定输入或者输出的电平状态0 x00（4）端口上拉）端口上拉/下拉寄存器下拉寄存器GPxPUD（x=A，B，D，E，F，G，H，I，J）每每一一个个I/O端端口口都都有有一一个个PUD（上上拉拉/下下拉拉使使能能）寄寄存存器器，该该寄寄存存器器控控制制了了每每个个端端口口组组的的上上拉拉/下下拉拉电电阻阻的的使使能能/禁禁止止。根根据据对对应应位位的的0/1组组组组合合，设设置置对应端口的上拉对应端口的上拉/下拉电阻功能是否使能下拉电阻功能是否使能。如如果果端端口口的的上上拉拉电电
37、阻阻被被使使能能，无无论论在在哪哪种种状状态态（输输入入、输输出出、DATAn、EINTn等等）下下，上上拉拉电电阻都起作用。阻都起作用。3.GPIO寄存器功能设置应用示例寄存器功能设置应用示例【例例2-1】设在设在Cortex A8微处理器微处理器GPIO端口的端口的GPC02引脚连接一个引脚连接一个LED发光二极管，如图发光二极管，如图2.21所所示。现对该端口的控制寄存器示。现对该端口的控制寄存器GPC0CON和数据寄存和数据寄存器器GPC0DAT进行设置，使进行设置，使LED发光二极管点亮或熄发光二极管点亮或熄灭。（对于本例，上拉灭。（对于本例，上拉/下拉寄存器不需要设置）。下拉寄存器
38、不需要设置）。（1）问题分析）问题分析若要使一个若要使一个LED发光二极管点亮，必须有一个正发光二极管点亮，必须有一个正向电压，即寄存器引脚端必须是低电平。向电压，即寄存器引脚端必须是低电平。反之，若要使反之，若要使LED发光二极管熄灭，则寄存器引发光二极管熄灭，则寄存器引脚端必须为高电平。脚端必须为高电平。也就是说，寄存器引脚输出低电平时，也就是说，寄存器引脚输出低电平时，LED发光发光二极管点亮，寄存器引脚输出高电平时，二极管点亮，寄存器引脚输出高电平时，LED发发光二极管熄灭。光二极管熄灭。（2）GPC0的端口控制寄存器的端口控制寄存器GPC0CON的设置的设置经上述分析，需要把经上述分
39、析，需要把GPC02引脚设置为输出模式，也就引脚设置为输出模式，也就是是GPC0CON2引脚设为输出模式。按表引脚设为输出模式。按表2-3可知，可知，GPC0CON2=（0001）2。GPC0CON的设置如图的设置如图2.22所示。所示。所以，设置所以，设置GPC0CON2为输出模式的值用二进制表示为：为输出模式的值用二进制表示为：0000 0000 0001 0000 0000也可以表示为：（也可以表示为：（112）即：即：GPC0CON=（112）（3）端口数据寄存器端口数据寄存器GPC0DAT的设置的设置GPC0DAT有有5位位(4：0)，每一位对应一个，每一位对应一个GPIO端口引脚，
40、端口引脚，当该寄存器的某位设置为当该寄存器的某位设置为1时，则对应引脚输出高电平，时，则对应引脚输出高电平，该寄存器的某位设置为该寄存器的某位设置为0时，对应引脚输出低电平。时，对应引脚输出低电平。所以，在所以，在GPC0CON2已经设置为输出模式的前提下，已经设置为输出模式的前提下，GPC0DAT设置为设置为0 x01时，时，GPC02引脚输出高电平，引脚输出高电平，GPC0DAT设置为设置为0 x00时，时，GPC02引脚输出低电平。引脚输出低电平。即：即：GPC0DAT=0 x01 时，时，GPC02引脚输出高电平，引脚输出高电平，LED发发光二极管熄灭；光二极管熄灭；GPC0DAT=0
41、 x00 时，时，GPC02引脚输出低电平，引脚输出低电平，LED发发光二极管点亮。光二极管点亮。本章小结本章小结本章首先简单介绍了嵌入式系统相关的基础知识，本章首先简单介绍了嵌入式系统相关的基础知识，这些知识和概念在以后学习嵌入式系统设计时都这些知识和概念在以后学习嵌入式系统设计时都要用到。之后介绍了嵌入式系统硬件平台的基本要用到。之后介绍了嵌入式系统硬件平台的基本组成，并对组成，并对ARM系列微处理器作了简介，还介绍系列微处理器作了简介，还介绍了了Cortex A8架构架构S5PV210微处理器的微处理器的GPIO寄存寄存器。本章重点要掌握嵌入式系统硬件平台的组成，器。本章重点要掌握嵌入式系统硬件平台的组成，这是学习和应用嵌入式系统的基础。这是学习和应用嵌入式系统的基础。本章重点要掌握嵌入式系统硬件平台的组成，这本章重点要掌握嵌入式系统硬件平台的组成，这是学习和应用嵌入式系统的基础。是学习和应用嵌入式系统的基础。
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