【单片机】

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单片机

单片机基础

基础

01.STM32F1和F4有什么区别

更先进的内核。STM32F4采用Cortex M4内核，带FPU和DSP指令集，而STM32F1采用的是Cortex M3内核，不带FPU和DSP指令集。
更多的资源。STM32F4拥有多达192KB的片内SRAM，带摄像头接口（DCMI）、加密处理器（CRYP）、USB高速OTG、真随机数发生器、OTP存储器等。
增强的外设功能。对于相同的外设部分，STM32F4具有更快的模数转换速度、更低的ADC/DAC工作电压、32位定时器、带日历功能的实时时钟（RTC）、IO复用功能大大增强、4K字节的电池备份SRAM以及更快的USART和SPI通信速度。
更高的性能。STM32F4最高运行频率可达168Mhz，而STM32F1只能到72Mhz；STM32F4拥有ART自适应实时加速器，可以达到相当于FLASH零等待周期的性能，STM32F1则需要等待周期；STM32F4的FSMC采用32位多重AHB总线矩阵，相比STM32F1总线访问速度明显提高。
更低的功耗。STM32F40x的功耗为：238uA/Mhz，其中低功耗版本的STM32F401更是低到：140uA/Mhz，而STM32F1则高达421uA/Mhz。

02.MCU启动流程

MCU启动流程可以概括为以下几个步骤：

上电复位：当MCU上电时，它会执行一次硬件复位。此时，所有寄存器被初始化为默认值，程序计数器（Program Counter，PC）被设置为复位向量所指向的地址。
复位向量表（Reset Vector Table）：MCU在复位后，会跳转到复位向量表中的地址执行。复位向量表是一个存储着不同中断向量地址的特殊内存区域，其中包含了复位中断向量的地址。
系统时钟初始化：接下来，MCU会初始化系统时钟。这意味着选择合适的时钟源、配置时钟分频器和倍频器等设置，以确保正确的时钟频率。
初始化外设和寄存器：MCU启动后，需要根据应用程序的需求初始化各种外设和寄存器。这包括但不限于GPIO（通用输入输出）、UART（串行通信）、SPI（串行外设接口）、I2C（串行总线接口）、ADC（模数转换器）等。
主循环（Main Loop）：完成初始化之后，MCU进入主循环，等待事件的发生。主循环通常包含各种任务或代码块，用于处理输入、执行操作、控制外设等。

03.STM32的启动地址

启动地址为0x08000000

理论上，CM3中规定上电后CPU是从0地址开始执行，但是这里中断向量表却被烧写在0x0800 0000地址里(Flash memory启动方式)，那启动时不就找不到中断向量表了？既然CM3定下的规矩是从0地址启动，SMT32当然不能破坏ARM定下的“规矩”，所以它做了一个启动映射的过程，就是和芯片上总能见到的BOOT0和BOOT1有关了，当选择从主Flash启动模式后，芯片一上电，Flash的0x0800 0000地址被映射到0地址处，不影响CM3内核的读取，所以这时的CM3既可以在0地址处访问中断向量表，也可以在0x0800 0000地址处访问中断向量表，而代码还是在0x0800 0000地址处存储的。

04.DSP指令

DSP处理器有什么特点？

你可以把DSP处理器想象成一个科学计算器。它非常擅长做运算。

1、并行性。某些型号的DSP处理器内部有两个独立的乘法器，可以把其中一个专门做FIR滤波器用，而且可以脱离ALU单独运行。

这样，FIR滤波器的滤波特性不受ALU影响。这一点，用ARM是做不到的。

2、快速查表。DSP处理器内部ROM固化了很多数学上使用的各种常量、表格。如：正弦表等。

3、有16位、32位、64位的DSP处理器。

4、某些型号的DSP处理器支持硬件浮点运算单元。

5、可以使用厂家提供的算法库。

6、某些型号的DSP处理器支持VLIW，即超长指令集字，并行度非常高。

7、某些型号的DSP处理器内部是DSP+ARM。

8、有多核DSP。

9、价格较贵。

05.嵌入式微处理器和DSP有什么区别？

嵌入式微处理器和DSP（数字信号处理器）都是用于处理数据的芯片，但它们的设计和应用有所不同，具体区别如下：

用途不同：嵌入式微处理器主要用于通用用途的计算和控制任务，例如实现操作系统、网络通信、多媒体处理、机器视觉等；而DSP主要用于数字信号处理和嵌入式控制领域，例如音频处理、图像处理、视频编解码、机器人控制等。
硬件结构不同：嵌入式微处理器通常采用高速缓存、分支预测、乱序执行等技术，以优化处理器的通用计算能力；而DSP通常采用专用的硬件结构，如乘法累加器（MAC）、硬件加速器、DMA等，以优化数字信号处理的效率和速度。
算法和指令集不同：嵌入式微处理器通常采用通用算法和指令集，以支持通用计算和控制任务，如ARM、MIPS、x86等；而DSP通常采用专用的算法和指令集，如FFT、FIR滤波器、卷积等，以优化数字信号处理的效率和速度。
开发工具不同：由于嵌入式微处理器和DSP的用途和硬件结构不同，因此它们的开发工具也有所不同。嵌入式微处理器通常使用C语言和汇编语言进行开发，支持通用的开发工具和IDE，如Keil、Eclipse等；而DSP通常使用专门的开发工具和库，如MATLAB、LabVIEW、TI Code Composer等。

06.用的MCU的RAM多大，flash多大？

例：STM32F103C8T6的RAM和Flash大小如下：

RAM大小：20KB
Flash大小：64KB

07.MCU 外部RAM和内部RAM区别，怎么分配

MCU中通常存在两种类型的RAM，即外部RAM和内部RAM。它们有以下区别：

内部RAM（Internal RAM）：也称为片上静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM），是MCU芯片内部集成的一块RAM。它具有快速的访问速度和低功耗特性。内部RAM通常用于存储代码段、数据段和堆栈等临时数据。
外部RAM（External RAM）：也称为片外动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM），是通过外部接口连接到MCU的额外存储器。外部RAM容量比内部RAM更大，可以存储更多的数据。由于外部RAM需要额外的接口和控制线路，因此其访问速度相对较慢。

分配内部RAM和外部RAM的具体方法取决于MCU的架构和编程环境。一般来说，内部RAM的分配是由编译器自动处理的，而外部RAM则需要手动进行分配。

对于内部RAM的分配，开发者只需在程序中定义变量并进行初始化即可。编译器会根据变量的类型和作用域自动分配内部RAM空间。

而对于外部RAM的分配，则需要通过编程方式进行配置。这通常涉及设置MCU的存储器映射或地址映射机制，以将外部RAM的地址范围映射到合适的内存空间。具体的操作方法和步骤会因MCU型号和开发环境而有所不同，可以参考MCU的文档和相关编程手册来了解详细信息。

总结起来，内部RAM是MCU芯片内部集成的存储器，由编译器自动分配；而外部RAM需要手动配置并通过外部接口连接到MCU，通常容量较大。

08.MCU上的固件，数据是怎么分配的

在MCU上，固件和数据的分配是通过链接器脚本（Linker Script）来完成的。链接器脚本定义了程序和数据的内存布局和分配方式。

链接器脚本指定了各个程序段（Code Segment）和数据段（Data Segment）在内存中的起始地址和大小。它还可以定义其他特定的段，如只读数据段（Read-Only Data Segment）和堆栈段（Stack Segment）等。

当编译和链接代码时，链接器将使用链接器脚本来确定每个段的位置和大小，并生成最终的可执行文件或固件。

以下是一个示例链接器脚本的简化版本：

MEMORY
{
  FLASH (rx)      : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 64K
  RAM (rwx)       : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K
}

SECTIONS
{
  .text :
  {
    *(.text)
  } > FLASH

  .data :
  {
    *(.data)
    *(.bss)
  } > RAM
}

上述示例中，.text段包含了可执行代码，被分配到Flash的起始地址0x08000000处，长度为64K。.data段包含了初始化的全局变量和静态变量，被分配到RAM的起始地址0x20000000处，长度为20K。

请注意，具体的链接器脚本会根据芯片型号、封装和编程环境等因素而有所不同。因此，在实际开发中，应该参考MCU的文档和相关编程手册，以获取准确的链接器脚本或相关配置信息。

09.用过哪些功能？

内存管理：MCU提供内部RAM和Flash等内存资源，用于存储程序代码、数据和变量等。
输入/输出（I/O）：MCU具有各种输入输出接口，如通用输入输出口（GPIO）、串行通信接口（UART/SPI/I2C）和模拟输入输出（ADC/DAC）等，用于连接和交互外部设备。
定时器和计数器：MCU包含了定时器和计数器模块，可以产生精确的时间延迟、脉冲和周期信号等。
中断控制器：MCU通过中断控制器模块来管理中断请求和优先级，使得系统能够及时响应外部事件。
时钟和时序控制：MCU提供时钟源和时序控制器，用于生成并管理系统时钟，并对外设进行同步控制。
电源管理：MCU通常具有电源管理单元，用于控制和调节供电电压和功耗。
通信接口：MCU支持各种通信协议和接口，如以太网、USB、CAN、SPI、I2C等，用于与其他设备进行数据交换和通信。
安全和加密功能：一些MCU提供硬件加密引擎和安全模块，用于保护敏感数据和执行加密算法。
调试和编程接口：MCU提供调试接口（如JTAG/SWD）和编程接口（如ISP/ICP），用于程序下载、调试和测试。

14.M系列的处理器支持什么异常、都有哪些寄存器？

M系列的处理器支持哪些异常？ Cortex-M系列处理器支持以下异常：
- 重置异常（Reset）
- 非屏蔽中断（NMI，Non-Maskable Interrupt）
- 数据终止异常（HardFault）
- 访问未定义指令异常（Undefined Instruction）
- 非法状态异常（Fault）
- 系统调用异常（SVCall）
- 系统调试异常（Debug Monitor）
- PendSV异常
- SysTick定时器异常
Cortex-M3处理器有哪些寄存器？ Cortex-M3处理器有多个寄存器，包括：
- 通用寄存器（General-Purpose Registers）：R0-R12，主要用于通用数据存储和运算。
- 程序计数器（Program Counter，PC）：指向当前正在执行的指令的地址。
- 堆栈指针（Stack Pointer，SP）：指向当前堆栈的顶部。
- 帧指针（Frame Pointer，FP）：用于支持函数调用和局部变量的访问