一文带你读懂ARM文字池

说到文字池，首先第一个问题：什么是文字池？文字池又叫literal pool，它的本质就是ARM汇编语言代码节中的一块用来存放常量数据而非可执行代码的内存块。

那为什么要使用文字池呢？当想要在一条指令中使用一个 4字节长度的常量数据（这个数据可能是内存地址，可能是数字常量）的时候，由于ARM指令集是定长的（ARM指令4字节或Thumb指令2字节），就无法把这个4字节的常量数据编码在一条编译后的指令中。此时，ARM编译器（编译C源程序）/汇编器（编译汇编程序） 就会在代码节中分配一块内存，并把这个4字节的数据常量保存起来，之后，再使用一条指令把这个4 字节的数字常量加载到寄存器中参与运算。 在写C程序中，文字池的分配是由编译器在编译时自行分配安排的，但是，在写汇编程序时，开发者可以自己进行文字池的分配，当然如果没有自己分配汇编器也会代劳。不管何种情况，这不影响我们来了解学习一下文字池的知识。

LDR Rd,=const 伪指令可在单个指令中构造任何 32 位数字常数。 使用此伪指令可生成超出MOV和MVN指令范围的常数。LDR 伪指令可为特定的常数生成最高效的单个指令：如果可以用单个MOV或MVN 指令构造该常数，则汇编器会生成适当的指令。如果不能用单个MOV或MVN 指令构造该常数，则汇编器会执行下列操作：将该值放入文字池中，生成一个使用程序相对地址的 LDR 指令，用于从文字池中读取该常数。说的通俗一点，如果LDR Rd, =const能够被转换成MOV 或者MVN指令,则汇编器将转换成它成为相应的指令，如果不能被转换，则汇编器会将value存放在文字池中，并且产生一个LDR指令操作。

汇编器默认把文字池放在每一个代码节的末尾处。代码节的末尾的确定或者是由汇编源文件尾部的指示符END确定，或者由相邻代码节的起始行AREA确定。在大的代码节中（通俗理解为这个节中的代码量比较大），默认文字池在最后，可能与代码节中一条或多条LDR伪指令的距离很远，可能超出LDR伪指令操作数的寻址范围。

当伪指令是32位时，在ARM或Thumb代码中，必须小于4K字节，文字池常量数据的位置可以是在伪指令的前面，也可以是在伪指令的后面。当伪指令是16位Thumb指令时，必须小于1K字节，且文字池必须位于伪指令的后面。

LDR  Rd, =const 伪指令需要一个文字池来存放立即数常量时，汇编器会检查已经存在的文字池中是否有相同的常量并且检查文字池是否在伪指令允许寻址的范围内。如果条件满足，汇编器引用这个满足条件的常量，否则汇编器会尝试把该常量值放到文字池未用的空间中。如果空间地址超出伪指令的寻址范围，汇编器会产生一条错误信息。这种情况下，程序员必须得自己用指示符LTORG在代码中设置增加一个文字池。指示符LTORG放在导致错误的伪指令后面，并且位于伪指令LDR的有效寻址范围内（一般节的代码量不是特别大的情况下，可以放于中间位置）。而且要保证设置的这个文字池，处理器执行代码的时候不会执行到这个地址。 它们应放在无条件跳转指令的后面，或者放在子例程末尾处的返回指令的后面。

应用举例如下：

Fun1
    LDR R0, =0X12345678
    ADD R1, R1, R0  
    BX  LR    ;子程序返回
    LTORG    ;声明文字池,存储0x12345678

POOL  SPACE  20
 好了，关于文字池，本片文章就讲到这里了，大家有不明白的地方可以留言提问哦，谢谢大家。

MCU低功耗设计注意要点

随着便携式移动设备，各种穿戴设备的兴起，我们不得不关注设备的功耗问题，因为这些设备都具有一个特征：使用电池系统供电，一块线路板上跟功耗相关的单元电路可能有很多，今天我们来谈谈关于MCU的低功耗问题。

谈到这个问题，首先得选用一款低功耗的MCU，一般MCU的功耗，在其对应参考手册的电器属性章节都会有说明，其次我们在使用MCU低功耗时经常会出现实际功耗与理论功耗偏差较大，遇到这样的情况，需要仔细检查以下几点。

 
  1、关闭外设时钟
  时钟就相当于是人的心脏一样，外设模块的正常工作不能脱离时钟。对于大多数的MCU，外设模块都有一个时钟控制开关，只要打开外设时钟，就可以正常使用该外设了，当然，该外设也就会产生相应的功耗；如果用不到这个外设，一定要记得把这个外设时钟关闭，降低功耗。

  2、调整时钟频率
  一般我们使用单片机的时候，都喜欢上来就把时钟频率调到最高，这样的优点是程序的执行速度快了，因为周期T = 1/F，一般我们进行频率调整都使用的是单片机内部的PLL倍频模块，把一个输入很低的频率倍频到很高的频率，一方面倍频的模块会增加功耗，另一方面时钟线上的对应的外设模块工作频率增加了，功耗也会相应的变大。你会看到，一般低功耗模式下，单片机的工作频率很低很低，所以考虑功耗一定不要忘记考虑时钟频率。

  3、注意IO口的电平状态

注意你没有使用的IO口部分的状态，以及IO口内部的上拉或者下拉的情况，这个也会积少成多，增加功耗的浪费。另外从本质上讲，我们不仅仅是只关注空闲的IO状态就罢了，对于使用的IO口，我们也需要考虑它们在正常工作时的一个状态，联合外围电路一起考虑，效果会更好一些。比如说我们需要点一个LED灯，如果单片机IO口一直输出一个高电平对应点亮LED，那我们是不是可以换一种思路，单片机输出低的时候对应LED亮呢？这样积少成多就能省下一部分功耗。

 4、断开仿真器等测试工具

我们在测试的时候，通常会连接一些测试的工具，来辅助调试，有可能这些辅助的调试工具都是由线路板供电的，可能你会误认为把这部分功耗当成MCU的功耗，当然这里不仅仅是要关注测试的工具带来的功耗，而且你还需要关注你的测试方法，很有可能你的测试方法不对或者测试工具的本身也会有功耗。

  
    MCU的低功耗设计是一个细致活，要养成良好的习惯，每加一个外设功能模块，对应的外设带来的功耗我们可以测试，当前增加功能带来的功耗增加量，包括静态下的模块功耗，正常融入系统后工作时的功耗，随时掌握模块动态。我们不仅要考虑内部的时钟状态、时钟频率，还需要考虑IO与外围电路的配合状况等等，通过调整电路的工作方式来减小一部分功耗。当然关于功耗可不止文中的几点，你还知道有其它什么原因影响MCU自身功耗吗？可以留言来跟大家一起分享哦！

STM32中SystTick是个啥？咋用？

Cortex-Mx内核内部包含了一个SysTick定时器， SysTick 是一个24 位的倒计数定时器， 当计到0 时， 将从RELOAD寄存器中自动重装载定时初值。只要不把它在 SysTick 控制及状态寄存器中的使能位清除，就永不停息。SysTick 在《STM32xx 中文参考手册》里面基本没有介绍，其详细介绍，内核编程手册中。 在工程中我们将以STM32F373为例，为SysTick配置1ms，利用1ms中断处理系统任务。下面我们介绍下寄存器：

下图是SysTick定时器的4个寄存器概括，我们介绍部分使用的寄存器：

SysTick控制和状态寄存器

这个寄存器的EBNALE(0位)为SysTick的使能位，TICKINT(1位)为设置是否产生中断，CLKSOURCE(2位)为时钟选择，当为1 时AHB时钟不分频，为0时AHB时钟8分频。当然我们选择使能定时器，产生中断，并选择AHB 8分频。假如系统时钟为72M，即可获得 72/8 = 9M的SysTick时钟频率。使能SysTick并产生中断，8分频时钟，代码如下：

                 SysTick->CTRL = (0<<2) | (1<<1) | (1<<0);

SysTick重装载值寄存器

                     该图来自数据手册中断和事件章节

图5为SysTick重载计数值寄存器RELOAD([23:0])，从该介绍我们可以得出结论，SysTick的计数方式为向下计数，也就是从RELOAD([23:0])值向下递减，当减到0的时候产生标志位，这个时候会重新装载该寄存器值，循环执行上面的步骤。那麽我们可以利用这个功能做一个1ms的定时器，我们已经配置系统时钟为72M，使用系统时钟的8分频（9M）作为SysTick定时器的时钟，也就是说时钟周期T = 1/9M(ns),即SysTick减1需要1/9M(ns),我们定时1ms那麽重载寄存器的值为 1ms/(1/9M(ns))-1 = 8999（注意这里要进行单位换算），这也就是我们的重装载值，下面给出具体代码配置，其中使能等操作包含在SysTick_Config();函数里面。配置代码如下：

                         SysTick->LOAD = 8999;

单个寄存器讲完了我们总结一下综合起来让SysTick工作起来，我们把SySTick的配置单独做成一个函数如下：

Void SysTick_Init(void)

{

   /*

   第一步：装载值

   第二步：使能SysTick并允许中断，8分频时钟

第三步：设置SysTick优先级

*/

SysTick->LOAD = 8999;

SysTick->CTRL = (0<<2) | (1<<1)  | (1<<0);

NVIC_SetPriority (SysTick_IRQn, (1<<4) - 1);

}

我们用库函数表示为：

    对于官方库函数的查找我们可以使用《stm32f37x_dsp_stdperiph_lib_um.chm》这个文档，想要找某一方面的函数在里面直接搜索就可以,具体的使用方法我们下面再仔细介绍。

8脚51单片机DIY时间显示+闹钟技术分享（三）

PCB设计

延续前篇，感谢大家能关注我的实现过程，废话不多说，接下来就是跟大家分享我的PCB设计过程了，PCB设计首先就是先把板框做好了，因为这个小玩意是自己想来做的，所以板框也自定义就好。然后把原理图导入到PCB，就开始实现PCB设计过程了，在这里我主要分享我的设计思路，布局以及走线需要避开的坑。

具体实现如果大家感兴趣的话也可以试一下的，会有很多收获的。后面我会分享出我的实现过程的视频部分，如果大家感兴趣可以关注下呢，可以跟自己做的对比下，到时候欢迎大家跟我多交流学习哈~

那我就继续了，首先呢导入了就是开始设置规则了，我们知道做任何事情都要有规则，有了规则才不会乱套，大城市之所以好，是因为规则性好，人人守规则才会有更好的发展。我们接着回来说下布局前的规则设置，我一般的设置都有哪些，大家都有自己的习惯，我先分享出我的习惯，如果有更好的建议随时欢迎沟通，

接下来我就开始规则设置了：

1、先是间距设置，常规我设置线的间距（线和线，线和过孔等的距离）是0.2mm，这是经验值；然后我会设置敷铜间距，单独添加间距规则设置敷铜的间距，这个我设置的0.3mm，根据实际情况来定，这个也是我的经验值。

2、接下来就是线宽了，线宽推荐值我不变，最小线宽设置为0.2mm，最大设置为2mm，一般情况下布线常规线宽就是推荐值，电源和地线会用大点，所以这里规则要先设置好。

3、接着就是设置过孔，对于过孔来说，有内径大小和外径大小，都有相应的最小值、推荐值和最大值，在这里我只改变内径最小值（0.3mm）和外径的最小值（0.6mm），其他就是默认就可以了。

4、接下来就是我会设置下敷铜连接方式，单独新建规则来设置过孔的连接方式，常规默认是十字连接，这里我设置为直连就可以了。

5、后面的设置就是孔到孔的间距、最小阻焊的间距、丝印到阻焊的间距、丝印到丝印的间距、元件的间距，这些我一般都会全部设置为0，主要靠自己布局把握了。

主要规则设置就上面这些，其他我会在过程中需要的情况下再进行设置，但是主要设置就是这些，规则设置好更方便布局以及走线，否则过程中一直出现绿色报错还要去看规则会影响工作进度还会影响心情的吧，所以为了工作效率还是先把规则设置好，至少我是这样认为的。

那么规则设置好了，就开始布局之旅了，布局也是有讲究的，当设计一个产品时，器件放哪里更合理，器件间的特性关系都是需要有考量的。

一般我设计过程都是左边输入，右边输出原则。

首先需要完成四个孔，安装用的，分别在四个脚的位置，M3孔，具体画图方法可以参考后续这个小闹钟的视频设计过程，这里就不详细说了，如下面所示：

继续看下布局方面，由于这个是小闹钟，又是选用USB供电，所以左端是USB口，需要外接的是供电端和程序下载端口，所以程序下载端口选择放在右边。DIY的闹钟，所以显示（所有LED）放在顶层，其他元件全部放在底层。这样看起来也清爽多了。

按照模块化布局，再移入板框中，首先从左边开始看，

USB供电进来，我把电池和时钟芯片放在这里，跟供电相关的部分，由于把下载端口放在右边了，所以单片机放在右边。看下图布局，电池，时钟芯片，晶振，三极管，还有电阻，电容。滤波电容放在管脚端，效果更好。这是正面布局哦。

接下来看下数码管驱动芯片，因为我把按键放在板子上端了，所以这个芯片放在中间比较合理，周边就是一些限流电阻、滤波和储能电容，先摆好吧，参考下呢

接下来看下就剩下单片机和蜂鸣器了，单片机管脚有跟数码管芯片连接，如果把蜂鸣器放在中间会比较难走线，所以单片机放在数码管驱动芯片旁边，接着是蜂鸣器和下载端口了，依次这样排开就可以方便走线了。

布局的大体过程就是这样的，具体还要根据走线再做调整。

接下来我跟大家分享下我的走线过程，走线需要注意的，其实走线是需要细致的过程，真的是需要一直调整器件，调整线，最终目的就是合理，正确。

首先走线大家可能都知道不能走直线，然后电源和地我选择粗线（0.4mm），其他线都是推荐值就可以了。地的部分是通过敷铜共地的，所以需要大过孔来共地，有的地方需要打过孔是为了铜皮电位平等。线尽量走的有规则些，所以在走线的过程先考虑好哪些在顶层，哪些在底层，否则过程中走的越来越乱，并且这个小闹钟看似简单，实际还是很需要下功夫的，具体的实现后面会有详细视频，因为走线还是需要实践的，我只能说下我的思路和一些需要注意的地方，具体的每条线的走向描述还是看视频来的直接点。当然后面要是出产品还有敷铜，DRC检测，出图等很多呢，再有提醒一点需要加的就是泪滴，这个是手动焊接对焊盘连接线的保护。这里我只分享设计过程，那些流程化的东西就可以省掉了，但是做事一定要认真，每个细节都要认真对待，每次你的认真都会得到回报的，我们的付出都在慢慢得到印证的。

最终的效果图大家看下呢，

做到这里所有布局和走线的思路都讲完了，其实纵观看下只要有条理，还需要细心，然后就都可以实现。PCB设计就这样完成了，大家看下我的设计有没有值得借鉴的地方或者有需要改进的，随时欢迎沟通交流。实现方法有很多，或者大家有更多更好的方法呢，欢迎来交流啊。后面会陆续更新，下面一篇会展现我的程序设计过程，感兴趣的持续关注

看完这篇，SPI其实也很简单嘛

首先我们来简单介绍一下SPI，SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface），简单来讲就是它一种高速的，全双工，同步的通信总线。

那么被各种总线搞的晕头转向的人来说就会问了，为什么要弄那么多种总线？太难了。一会I2C，一会SPI；一会内部总线，一会外部总线。

碰到总线这样的字眼，千万别急，通过接触你会发现都有各自的特点，通过实践了你才会真正理解这些总线的用途，那么我们今天就来聊一聊SPI。

下面我们来看一下SPI的框图，我们从框图上来介绍SPI通信的原理

1. SPI传输需要有一个时钟，因为他是同步通信，所以连接引脚有串行时钟SCK

2. SPI以主从方式工作，通常有一个或者多个从设备连接。所以MOSI，M是主机，S就是从机，从机输入，所以叫MOSI，I就是input输入的意思，那么MISO也是一样的原理。

3. NSS就是片选，是SPI从设备是否被选中的，只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此 SPI 从设备的操作才有效。如果从机没有被选中，主机发送数据从机是不会接收的。

4. Rx FIFO，Tx FIFO：发送缓冲和接收缓冲，当高速通信的时候，数据来不及处理就可以放在缓冲区里面，可以节省一定的时间去处理其他事情。

5. CRC controller：CRC校验，是一种数据检测方式。

6. Communication controller：SPI的主控模块，从框图中我们得到一些重点信息，就是关于寄存器的配置信息。时钟输出波特率受BR[2:0]，这3个位来控制。

以上就是单片机整个的SPI通信的架构，只有这些配合工作才能实现SPI通信。单片机SPI一般作为主机工作，那么参数配置就需要从机的一些信息了。那么看到这里大家可能觉得这不算讲了SPI啊，我还不懂怎么应用啊，没关系，上面只是简单介绍，知道基本信息了再去实现不就容易多了嘛。

首先既然有时钟，那么就存在时钟极性的问题，既然有从机，那么可以根据从机的时钟极性来设置主机的，保持一致就好了，相当于相约好规则。

SPI的时钟极性（哪种电平状态是有效的）：

CPOL为0的时候，空闲状态（不传输数据的时候）是低电平，CPOL为1的时候，空闲状态是高电平；两种时钟极性是相反的

其次时钟频率，波特率表示每秒钟发送多少位数据，可以根据波特率计算发送一位需要的时间。波特率由主机决定。

接着就是时钟相位，也就是时钟信号SCK的第一个边沿出现对应位置在数据传输周期的开始位置还是中央位置。是不是有点绕，那看图说话，直接理解了。

上面是开始位置，下面是中间位置，注意是第一个时钟信号的边沿啊。

这里还要注意就是时钟极性和相位主从机必须设置一致（如果从机是不可编程的，那么要根据从机时序决定）

那么对于从机来说是不是还要看个时序图，那什么是时序图？

就是根据时间做不同的动作，就是时序图会把大家搞晕吧。我们来看一个时序图：

根据上面对单片机SPI的分析，拿到这个从机的时序图你能分析出一些什么呢？

如果根据这个时序图让你来做模拟SPI通信，你是否可以实现呢？（平时设计项目或产品碍于各种问题不得不用普通管脚实现SPI通信，这是很常见的）