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第三章：嵌入式系统硬件基础

本章考试权重：20~25分 本章是整个课程的硬件核心，考题类型多样，涵盖选择题、填空题和综合计算题。务必把握重点。

本章结构导览

小节 内容 预计分值
3.1 硬件组成与AMBA总线 最小系统、4种通道、AHB/APB总线 5~8分
3.2 存储器系统 ROM/RAM分类、FRAM/MRAM、地址映射 5~6分
3.3 I/O接口与外设 GPIO、I²C、SPI、UART、USB、数码管 6~8分
3.4 S3C2410芯片 GPIO配置、存储映射、I²C引脚 4~6分

本章考点总表

必考高频考点（每次必出）

  1. 前向通道 = 模拟量输入（不要和后向通道搞混）
  2. AMBA总线：AHB连高速组件（CPU/DMA/内存），APB连慢速外设
  3. DMA挂系统总线（AHB），不在外围总线（APB）
  4. ADC不属于定时/计数组件（ADC是模数转换，不是计时！）
  5. DAC不属于互连通信组件（DAC是数模转换）
  6. SPI支持多主多从（I²C只支持多主，不支持真正的多主多从）
  7. USB 2.0不是速率最高（USB 3.x更快）
  8. 8段共阴极LED显示"5"的段码 = 0x6D
  9. FRAM（铁电）和MRAM（磁性） — 填空必考
  10. 嵌入式系统已广泛使用Cache（不是"不能用Cache"）

中频考点（大概率出现）

  • 存储容量公式：容量 = 2^地址线条数 × 数据总线位数
  • nGCS2对应地址 0x10000000，接AX88796以太网芯片
  • I²C总线仲裁规则：谁先发低电平谁赢
  • GPIO配置：00=输入，01=输出（两位控制一个引脚）
  • S3C2410有8个存储bank（nGCS0~nGCS7），每bank 32MB

低频考点（了解即可）

  • RS-232/RS-485/CAN总线特性
  • SPI四根线名称（SCK/MISO/MOSI/SSEL）
  • I²C四线（SCK/SDA/VCC/GND，信号线只有2根）
  • UART组成（发送器/接收器/控制单元/波特率发生器）

必背速查表

AMBA总线速查

总线 全称 作用 连接的设备
AHB Advanced High-performance Bus 系统总线，高速 CPU、DMA控制器、内存（SDRAM）、Cache
APB Advanced Peripheral Bus 外围总线，低速 UART、GPIO、ADC、定时器、SPI、I²C

关键记忆口诀：DMA是"搬运工"，跑的快，所以挂在高速的AHB上，不在APB上。

存储器分类速查

类型 特点 考试关键词
SRAM 静态RAM，速度快，无需刷新，贵 Cache常用
DRAM 动态RAM，需定期刷新，便宜 主存常用
NOR Flash 可按字节读，支持XIP（就地执行），慢写快读 存代码
NAND Flash 按块读写，容量大便宜，不支持XIP 存数据/文件系统
FRAM 铁电存储器，非易失，读写速度快 填空必考
MRAM 磁性存储器，非易失，低功耗 填空必考

GPIO配置速查（S3C2410）

配置值（2位） 含义
00 输入（Input）
01 输出（Output）
10 复用功能（如I²C、SPI等）
11 保留或其他功能

GPIO位操作口诀： - 置1（输出高）：rGPCDAT = rGPCDAT | 0x000X - 清0（输出低）：rGPCDAT = rGPCDAT & 0xFFFX

S3C2410存储映射速查

片选信号 起始地址 典型用途
nGCS0 0x00000000 NOR Flash（启动ROM）
nGCS1 0x08000000 扩展存储
nGCS2 0x10000000 AX88796以太网芯片 ← 考点
nGCS3 0x18000000 扩展存储
nGCS4 0x20000000 扩展存储
nGCS5 0x28000000 扩展存储
nGCS6 0x30000000 SDRAM
nGCS7 0x38000000 SDRAM

每个bank大小：32MB，共8个bank，总寻址空间 = 32MB × 8 = 256MB

各节学习建议

  1. 先读3.1，搞清楚AMBA总线结构，这是整章的骨架
  2. 重点攻3.3，I/O接口题目最多，SPI/I²C/USB都有陷阱
  3. 3.2和3.4配合记忆，存储映射地址结合S3C2410来记
  4. 最后做quiz.md，用真题检验自己

下一节：3.1 嵌入式硬件组成与AMBA总线