2019-06-16 17:21:37 lyb8010 阅读数 174
  • 单片机控制第一个外设-LED灯-第1季第6部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第6个课程,主要讲解LED的工作原理和开发板原理图、实践编程等,通过学习目的是让大家学会给单片机编程控制LED灯,并且为进一步学习其他外设打好基础。

    4000 人正在学习 去看看 朱有鹏

晶振:老板,带两个秘书(电容),有时老板不在秘书说了算(内部时钟模式) 
时钟PLL:老板娘,老板控制局面,但还是要听老板娘的话。 
CPU:人力资源部,调动人员齐心合力 
APB1,APB2时钟:部门经理,发布任务进度,启动工作 
GPIO:体力工人,说干什么就干什么,也只干什么。 
tiM:小时工,按时付费 
AD:市场部,收集大大小小的反馈意见 
DA:采购部,给多少钱看老板意思 
串口:公关部,跟上层打交道,有来有往 
USB:高级公关部,关系就没那么简单了 
I2C,SPI,CAN:外联部,抓紧合作伙伴互通有无 
电源:资金 
电压变换:财务 
电压监测:老板眼线 
电路板:市场 
电磁干扰:经济危机 
看门狗:就是看门狗,谁不干活儿咬谁! 
    虽然经济危机当前,但是有了资金来源,财务部门通知老板可以启动一个项目,经过眼线确认没有腐_败问题后,老板跟老板娘打个招呼,经认可通过人力资源部调动几个主任进行规划。部门1经理负责外联事宜,布置采购、高级公关部联系协议,以及与兄弟单位的联系。部门2经理负责收集市场信息,技术攻关和雇佣小时工。 
    老板发言:我对你们每个部门都有绝对控制能力,别给我耍花样,哪个不工作我就断了他的饭碗。公司里面那两条狗不是白养的,有一条连我都不认,谁不干活就会咬人!你们别整天什么事情都盯着我,有些事情不太重要,我两个秘书来就行了。 
注:翻译过来就是STM32的工作原理  

2019-09-21 20:31:59 weixin_45662626 阅读数 35
  • 单片机控制第一个外设-LED灯-第1季第6部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第6个课程,主要讲解LED的工作原理和开发板原理图、实践编程等,通过学习目的是让大家学会给单片机编程控制LED灯,并且为进一步学习其他外设打好基础。

    4000 人正在学习 去看看 朱有鹏

51单片机中的复位电路的原理

51单片机的复位电路的原理

   复位电路:简单的说复位电路,就是利用它把电路恢复到起始状态。

   复位电路的种类:(1)微分型复位电路;(2)积分型复位电路;(3)比较器型复位电路;(4)看门狗型复位电路。

   复位电路的用途:当单片机系统在运行中,

受到环境干扰出现程序跑飞的时候,按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。

复位电路的原理:在第九个引脚接高电平持续2US就可以。在单片机系统中,系统上电启动的时候复位一次,当按键按下的时候系统再次复位,如果释放后再按下,系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。

在单片机启动0.1S后,电容C两端的电压持续充电为5V,这是时候10K电阻两端的电压接近于0V,RST(复位电路的意思)处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候,开关导通,这个时候电容两端形成了一个回路,电容被短路,所以在按键按下的这个过程中,电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移,电容的电压在0.1S内,从5V释放到变为了1.5V,甚至更小。根据串联电路电压为各处之和,这个时候10K电阻两端的电压为3.5V,甚至更大,所以RST引脚又接收到高电平

复位电路工作原理如下图所示,VCC上电时,C充电,在10K电阻上出现电压,使得单片机复位;几个毫秒后,C充满,10K电阻上电流降为0,电压也为0,使得单片机进入工作状态。工作期间,按下S,C放电,在10K电阻上出现电压,使得单片机复位。松开S,C又充电,几个毫秒后,单片机进入工作状态。

  

也就是说:按键按下系统复位,是电容处于一个短路电路中,(电容)释放了所有的电能,电阻两端的电压增加引起的。

 


2010-10-28 11:43:00 liasion 阅读数 1427
  • 单片机控制第一个外设-LED灯-第1季第6部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第6个课程,主要讲解LED的工作原理和开发板原理图、实践编程等,通过学习目的是让大家学会给单片机编程控制LED灯,并且为进一步学习其他外设打好基础。

    4000 人正在学习 去看看 朱有鹏

【程序】编译原理

编译的概念:编译程序读取源程序(字符流),对之进行词法和语法的分析,将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码,再由汇编程序转换为机器语言,并且按照操作系统对可执行文件格式的要求链接生成可执行程序。

    编译的完整过程:C源程序-->预编译处理(.c)-->编译、优化程序(.s、.asm)-->汇编程序(.obj、.o、.a、.ko)-->链接程序(.exe、.elf、.axf等)

 

 

1. 编译预处理

 

 

    读取c源程序,对其中的伪指令(以#开头的指令)和特殊符号进行处理

伪指令主要包括以下四个方面:

(1)宏定义指令,如#define Name TokenString,#undef等。

对于前一个伪指令,预编译所要做的是将程序中的所有Name用TokenString替换,但作为字符串常量的 Name则不被替换。对于后者,则将取消对某个宏的定义,使以后该串的出现不再被替换。

(2)条件编译指令,如#ifdef,#ifndef,#else,#elif,#endif等。

这些伪指令的引入使得程序员可以通过定义不同的宏来决定编译程序对哪些代码进行处理。预编译程序将根据有关的文件,将那些不必要的代码过滤掉

(3) 头文件包含指令,如#include "FileName"或者#include <FileName>等。

在头文件中一般用伪指令#define定义了大量的宏(最常见的是字符常量),同时包含有各种外部符号的声明。

    采用头文件的目的主要是为了使某些定义可以供多个不同的C源程序使用。因为在需要用到这些定义的C源程序中,只需加上一条#include语句即可,而不必再在此文件中将这些定义重复一遍。预编译程序将把头文件中的定义统统都加入到它所产生的输出文件中,以供编译程序对之进行处理。

    包含到c源程序中的头文件可以是系统提供的,这些头文件一般被放在/usr/include目录下。在程序中#include它们要使用尖括号(< >)。另外开发人员也可以定义自己的头文件,这些文件一般与c源程序放在同一目录下,此时在#include中要用双引号("")。

(4)特殊符号,预编译程序可以识别一些特殊的符号。

例如在源程序中出现的LINE标识将被解释为当前行号(十进制数),FILE则被解释为当前被编译的C源程序的名称。预编译程序对于在源程序中出现的这些串将用合适的值进行替换。

   预编译程序所完成的基本上是对源程序的“替代”工作。经过此种替代,生成一个没有宏定义、没有条件编译指令、没有特殊符号的输出文件。这个文件的含义同没有经过预处理的源文件是相同的,但内容有所不同。下一步,此输出文件将作为编译程序的输出而被翻译成为机器指令。

 

 

2. 编译、优化阶段

 

 

    经过预编译得到的输出文件中,只有常量;如数字、字符串、变量的定义,以及C语言的关键字,如main,if,else,for,while,{,}, +,-,*,/等等。

    编译程序所要作得工作就是通过词法分析和语法分析,在确认所有的指令都符合语法规则之后,将其翻译成等价的中间代码表示或汇编代码。

    优化处理是编译系统中一项比较艰深的技术。它涉及到的问题不仅同编译技术本身有关,而且同机器的硬件环境也有很大的关系。优化一部分是对中间代码的优化。这种优化不依赖于具体的计算机。另一种优化则主要针对目标代码的生成而进行的。

    对于前一种优化,主要的工作是删除公共表达式、循环优化(代码外提、强度削弱、变换循环控制条件、已知量的合并等)、复写传播,以及无用赋值的删除,等等。

后一种类型的优化同机器的硬件结构密切相关,最主要的是考虑是如何充分利用机器的各个硬件寄存器存放的有关变量的值,以减少对于内存的访问次数。另外,如何根据机器硬件执行指令的特点(如流水线、RISC、CISC、VLIW等)而对指令进行一些调整使目标代码比较短,执行的效率比较高,也是一个重要的研究课题。

    经过优化得到的汇编代码必须经过汇编程序的汇编转换成相应的机器指令,方可能被机器执行。

 

 

3. 汇编过程

 

 

    汇编过程实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程。对于被翻译系统处理的每一个C语言源程序,都将最终经过这一处理而得到相应的目标文件。目标文件中所存放的也就是与源程序等效的目标的机器语言代码。

目标文件由段组成。通常一个目标文件中至少有两个段:

    代码段:该段中所包含的主要是程序的指令。该段一般是可读和可执行的,但一般却不可写。

    数据段:主要存放程序中要用到的各种全局变量或静态的数据。一般数据段都是可读,可写,可执行的。

UNIX环境下主要有三种类型的目标文件:

(1)可重定位文件

其中包含有适合于其它目标文件链接来创建一个可执行的或者共享的目标文件的代码和数据。

(2)共享的目标文件

   这种文件存放了适合于在两种上下文里链接的代码和数据。

   第一种是链接程序可把它与其它可重定位文件及共享的目标文件一起处理来创建另一个 目标文件;

第二种是动态链接程序将它与另一个可执行文件及其它的共享目标文件结合到一起,创建一个进程映象。

(3)可执行文件

    它包含了一个可以被操作系统创建一个进程来执行之的文件。

汇编程序生成的实际上是第一种类型的目标文件。对于后两种还需要其他的一些处理方能得到,这个就是链接程序的工作了。

 

 

4. 链接程序

 

 

    由汇编程序生成的目标文件并不能立即就被执行,其中可能还有许多没有解决

的问题。

    例如,某个源文件中的函数可能引用了另一个源文件中定义的某个符号(如变量或者函数调用等);在程序中可能调用了某个库文件中的函数,等等。所有的这些问题,都需要经链接程序的处理方能得以解决。

    链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接,也即将在一个文件中引用的符号同该符号在另外一个文件中的定义连接起来,使得所有的这些目标文件成为一个能够诶操作系统装入执行的统一整体。

    根据开发人员指定的同库函数的链接方式的不同,链接处理可分为两种:

(1)静态链接

    在这种链接方式下,函数的代码将从其所在地静态链接库中被拷贝到最终的可执行程序中。这样该程序在被执行时这些代码将被装入到该进程的虚拟地址空间中。静态链接库实际上是一个目标文件的集合,其中的每个文件含有库中的一个或者一组相关函数的代码。

(2) 动态链接

    在此种方式下,函数的代码被放到称作是动态链接库或共享对象的某个目标文件中。链接程序此时所作的只是在最终的可执行程序中记录下共享对象的名字以及其它少量的登记信息。在此可执行文件被执行时,动态链接库的全部内容将被映射到运行时相应进程的虚地址空间。动态链接程序将根据可执行程序中记录的信息找到相应的函数代码。

    对于可执行文件中的函数调用,可分别采用动态链接或静态链接的方法。使用动态链接能够使最终的可执行文件比较短小,并且当共享对象被多个进程使用时能节约一些内存,因为在内存中只需要保存一份此共享对象的代码。但并不是使用动态链接就一定比使用静态链接要优越。在某些情况下动态链接可能带来一些性能上损害。

 

 

总结:

    C语言编译的整个过程是非常复杂的,里面涉及到的编译器知识、硬件知识、工具链知识都是非常多的,深入了解整个编译过程对工程师理解应用程序的编写是有很大帮助的,希望大家可以多了解一些,在遇到问题时多思考、多实践。

    一般情况下,我们只需要知道分成编译和连接两个阶段,编译阶段将源程序(*.c)转换成为目标代码(,一般是obj文件,至于具体过程就是上面说的那些阶段),连接阶段是把源程序转换成的目标代码(obj文件)与你程序里面调用的库函数对应的代码连接起来形成对应的可执行文件(exe文件)就可以了,其他的都需要在实践中多多体会才能有更深的理解。

2019-08-15 20:39:34 qinze5857 阅读数 375
  • 单片机控制第一个外设-LED灯-第1季第6部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第6个课程,主要讲解LED的工作原理和开发板原理图、实践编程等,通过学习目的是让大家学会给单片机编程控制LED灯,并且为进一步学习其他外设打好基础。

    4000 人正在学习 去看看 朱有鹏

一、单片机构成:

二、CPU的作用

三、内存管理

    首先单片机的内存可以大小分为ram和rom,这里就不再解释ram和rom的区别了,我们可以将其等效为flash和sram,其中根据flash和sram的定义可得,flash里面的数据掉电可保存,sram中的并不可以,但是sram的执行速度要快于flash,可以将单片机的程序分为code(代码存储区)、RO-data(只读数据存储区)、RW-data(读写数据存储区)和ZI-data(零初始化数据区)。在MDK编译器下可以观察到在代码中这4个量的值。

其中code和RO-data存储在flash中,所以两者之和为单片机中flash需要分配给它们的空间大小(并且等于代码所生成的.bin文件大小),另外RW-data和ZI-data存储在sram中,同样两者之和为单片机中sram需要分配给它们的空间大小。

另外,我们必然会想到栈区(stack)、堆区(heap)、全局区(静态区)(staTIc)、文字常量区和程序代码区和上面所介绍的code、RO-data等的关系。

1、栈区(stack):由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 这些值是可读写的,那么stack应该被包含在RW-data(读写数据存储区),也就是单片机的sram中。

2、堆区(heap):一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。可以理解,这些也是被包含在单片机的sram中的。

3、全局区(静态区)(staTIc):全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域,程序结束后由系统释放。这些数据也是可读可写的,和stack、heap一样,被包含在sram中。

4、文字常量区:常量字符串就是放在这里的。这些数据是只读的,分配在RO-data(只读数据存储区),则被包含在flash中。

5、程序代码区:存放函数体的二进制代码,可以想象也是被包含在flash,因为对于MCU来说,当其重新上电,代码还会继续运行,并不会消失,所以存储在flash中。

辅助理解:例子MCS-51单片机芯片内部存储器包括程序存储器和数据存储器两大类

(1)程序存储器(ROM)

一般用来存放固定程序和数据,特点是程序写入后能长期保存,不会因断电而丢失,MSC-51系列单片机内部有4KB的程序存储空间,可以通过外部扩展到64KB

(2)数据存储器(RAM)

主要用于存放各种数据。

 

参考:

单片机的基本构成及工作原理https://www.diangon.com/m415851.html

单片机是如何执行指令过程?MCU内存又是如何分配的?http://m.elecfans.com/article/738553.html

单片机的组成、工作原理、分类及发展趋势http://www.elecfans.com/d/605683.html

 

2016-04-15 22:18:07 djdqltj007 阅读数 387
  • 单片机控制第一个外设-LED灯-第1季第6部分

    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第1季第6个课程,主要讲解LED的工作原理和开发板原理图、实践编程等,通过学习目的是让大家学会给单片机编程控制LED灯,并且为进一步学习其他外设打好基础。

    4000 人正在学习 去看看 朱有鹏

关于程序的执行,以前想的不多,没有意识到一个程序在运行时,从哪里读指令,数据又写在哪里。
 

最近在看CSAPP时这个念头经常在脑袋中晃荡。
 

从单片机上知道,在上电的那一刻,MCU的程序指针PC会被初始化为上电复位时的地址,从哪个地址处读取将要执行的指令,由此程序在MCU上开始执行(当然在调用程序的 main之前,还有一系列其他的的初始化要做,如堆栈的初始化,不过这些我们很少回去修改)。PC在上电时,和MCU差不多,不过读取的是BIOS,有它完成了很多初始化操作,最后,调用系统的初始化函数,将控制权交给了操作系统,于是我们看到了Windows,Linux系统启动了。如果将操作系统看作是在处理器上跑的一个很大的裸机程序(就是直接在硬件上跑的程序,因为操作系统就是直接跑在CPU上的,这样看待是可以的,不过这个裸机程序功能很多,很强大),那么操作系统的启动很像MCU程序的启动。前者有一个很大的初始化程序完成很复杂的初始化,后者有一段不长的汇编代码完成一些简单的初始化。这一点看,它们在流程上是很相似的。
 

如果是系统上的程序启动呢?它们是由系统来决定的。Linux上在shell下输入./p后,首先检查是否是一个内建的shell命令;如果不是,则shell假设他是一个可执行文件(Linux上一般是elf格式),然后调用一些相关的函数,将在硬盘上的p文件的内容拷贝到内存(DDR RAM)中,并建立一个它的运行环境(当然这里边还有内存映射,虚拟内存,连接与加载,等一些其他东西),准备执行。
 

由以上可知,单片机上的程序和平时在系统上运行的程序,在启动时差异是很大的(如果将程序调用main以前的动作,都抽象为初始化的话,程序的启动可以简化为:建立运行环境+调用main函数,这样程序的执行差异是不大的)。因为单片机上跑的程序(裸机程序),是和操作系统一样跑在硬件上的,它们属于一个层次的。过去之所以没有区分出单片机上的程序和PC机上的程序的一些差异,就是没有弄明白这一点。
 

由此,以前的一些疑惑也就解开了。为什么在单片机上的程序不怎么使用malloc,而PC上经常使用?因为单片机上没有已经写好的内存管理算法的代码,而在PC上操作系统里运行的程序,libc已经把这些都做了,只需要调用就可以了。如果在单片机上想用动态内存,也可以,但是这些代码要自己去实现,并定义一个相应的malloc,有时候一些公司会给提供一些库函数可能会实现malloc,但是因为单片机上RAM内存十分有限,如果不知道它的运行方式,估计会很危险。同样,因为在PC的系统上运行的程序与逻机程序的不同,裸机程序不会有动态链接,有的只是静态链接。
 

关于程序在执行时,从哪里读取指令,哪里读取数据,也曾因为没有弄清楚系统上的程序和裸机程序之间的区别,而疑惑了很久。虽然在《微型计算机原理》课上知道程序运行时,从内存中读取指令和数据进行执行和回写。但是单片机上只有几K的RAM,而flash一般有几十K甚至1M,这个时候指令和数据都在内存中吗(这里指的内存仅指RAM,因为PC上我们常说的内存就是DDR RAM memory,先入为主以至于认为单片机上也是这样,还没有明白其实RAM和Flash都是内存)?这不可能,因为课上老师只说内存,但是PC上内存一般就是DDR RAM,不会是硬盘,硬盘是保存数据的地方;由此类比时,自己把自己弄晕菜了,单片机的RAM对应于DDR RAM,那Flash是不是就对应于硬盘了呢?在CSAPP上明白了,PC上之所以都在DDR RAM上,是速度的因素。硬盘的速度太慢,即使是即将到来的SSD比起DDRRAM,还是差着几个数量级,所以拷贝到DDRRAM中。这时,一个程序的代码和数据是连续存放的,其中代码段是只读区域,数据段是可读写区域(这是由操作系统的内存管理机制决定的)。运行时,再将它们拷贝到速度更快的SRAM中,以得到更快的执行速度。而对于,单片机而言工作频率也就几M,几十M,从Flash中与从RAM中读的差异可能并不明显,不会成为程序执行的瓶颈(而对于PC而言,Flash的速度太慢,DDRRAM的速度也是很慢,即使是SRAM也是慢了不少,于是再提高工作频率也提高不了程序的执行速度,所以现在CPU工作频率最快是在2003左右。一个瓶颈出现了。为了提高CPU的使用率,换个角度想一下,既然不能减少一段程序的执行时间,就在同样的时间执行更多的程序,一个核执行一段程序,两个核就可以执行两段程序,于是多核CPU成为了现在的主流)。所以裸机程序指令就在Flash(Flash memory)中存放,而数据就放在了RAM中(flash的写入次数有限制,同时它的速度和RAM还是差很多)。更广泛说,在单片机上RAM存放data段,bss段,堆栈段;ROM(EPROM,EEPROM,Flash等非易失性存储设备)存放代码,只读数据段。本质上说,这和PC上程序都在RAM中存放是一样的,PC 上是操作系统规定了可读与可写,而单片机上是依靠不同的存储设备区分了可读与可写(当然现在的Flash是可读写的,如果Flash没有写入次数限制,速度又可以和RAM相差不多,单片机上是不是只要Flash就可以了呢(直接相当于PC上的DDRRAM)?这样成本也会比一个RAM,一个Flash低,更节省成本,对于生产商更划算)。


 对于单片机的程序执行时指令和数据的存放与读取,理解如下:
对单片机编程后,程序的代码段,data段,bss段,rodata段等都存放在Flash中。当单片机上电后,初始化汇编代码将data段,bss段,复制到RAM中,并建立好堆栈,开始调用程序的main函数。以后,便有了程序存储器,和数据存储器之分,运行时从Flash(即指令存储器,代码存储器)中读取指令 ,从RAM中读取与写入数据。RAM存在的意义就在于速度更快。
无论是单片机也好,PC也罢,存在的存储器金字塔都是一致的,速度的因素,成本的限制导致了一级级更快的存储器的更快速度与更高的成本。应该说,对于程序执行的理解,就是存储器金字塔的理解。
 

注:

那么,什么是RAM,ROM和Flash呢?尽管他们都是计算机内存的一种形式,但是RAM,ROM,FLASH它们三个都以各自的方式和他们存储的数据进行交互。下面对每种内存有一个简短的说明。

RAM:表示随机访问内存(random access memory):微处理器可以读写访问的内存。当我们创建一些东西时,它是在内存中完成的。RAM是内存,反之亦然。

ROM:表示只读内存:微处理器可以读ROM,但是不能写入或修改。ROM是永久性的。ROM芯片经常保存一些重要且永不改变的特殊计算机指令。无论何时,微处理器都可以访问到存储在ROM上的信息。因为这些指令不可被擦出,所以他们保存在ROM中。

Flash Memory:是一种兼具RAM和ROM二者性质的特殊内存。我们可以像操作RAM一样,向Flash 内存写入数据;但是它又像ROM一样,数据在掉电时不丢失。悲剧的是,Flash 内存没有RAM那么快,所以任何时候都不要指望它能取代标准的计算机内存。

单片机工作原理

阅读数 3176

单片机学习

阅读数 123

没有更多推荐了,返回首页