哈理工(荣成)嵌入式系统复习资料.doc

嵌入式系统：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积 、功耗严格要求的专用计算机系统。 IP核：具有知识产权的、功能具体、接口规范、可在多个集成电路设计中重复使用的功能模块，是实现系统芯片（SOC）的基本构件。 嵌入式系统的特点：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性的操作系统软件、嵌入式软件开发使用多任务的操作系统、嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境。 嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器。 Cache是一种容量小、速度快的存储器阵列，它位于主存和嵌入式处理器内核之间，存放的是最近一段时间处理器使用最多的程序代码和数据。 硬件层和软件层之间为中间层，也成为硬件抽象层（HAL）或板级支持包（BSP）。 系统软件层由实施多任务操作系统（RTOS）、文件系统、图形用户接口（GUI）、网络系统及通用组件模块组成。 嵌入式处理器的特点：对实施多任务操作系统具有很强的支持能力；具有功能很强的存储区保护功能；处理器结构可扩展；低功耗。 嵌入式处理器分成4类：嵌入式微处理器（MPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式DSP处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SOC）。 嵌入式微控制器的典型代表是单片机。DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器。嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。片上系统SOC是追求产品系统最大包容的集成器件。 目前嵌入式系统的软件主要有两大类：实时系统和分时系统。其中实时系统又分为两类：硬实时系统和软实时系统。 硬实时系统：系统对响应时间有严格的要求，如果响应时间不能满足，这是绝对不允许的，可能会引起系统的崩溃或致命的错误。 软实时系统：系统对响应时间有要求，如果响应时间不能满足，将带来额外的代价，不过这种代价通常能够接受。 嵌入式系统技术应用领域：工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境监测、机器人。 冯·诺依曼体系结构：一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。 哈佛体系结构：一种将程序指令存储和数据存储分开的体系结构。 小端字节顺序存储法：低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处。 大端字节顺序存储法：高字节数据存放在低地址处，第字节数据存放在高地址处。 无操作系统的嵌入式软件主要有两种实现方式，即循环轮转和前后台系统。 有操作系统的嵌入式软件开发方式的有点：1.提高了系统的可靠性2.提高里系统的开发效率，降低了开发成本，缩短了开发周期3.有利于系统的扩展和移植。 内核：指系统当中的一个组件，它包含了操作系统（OS）的主要功能，即OS的各种特性及其相互之间的依赖关系。这些功能包括任务管理、存储管理、输入输出（I/O）设备管理和文件系统管理。 商用型实时嵌入式操作系统：VxWorks、Windows Embedded、pSOS、Palm OS、OS-9、LynxOS、QNX。 免费型实时操作系统：嵌入式Linux、μC/OS。 嵌入式系统的调试有四种基本方法：模拟调试、软件调试、BDM/JTAG调试、全仿真调试。 ARM采用32位的地址总线，所支持的最大寻址空间为4GB（2^32字节）。 ARM微处理器的工作状态有两种：ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令；Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。 ARM微处理器共有37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，6个状态寄存器。 寄存器R13在ARM指令中常用做堆栈指针。在Thumb指令集中，某些指令强制性要求使用R13作为堆栈指针。 R14也称作子程序链接寄存器或连接起存期LR。当执行BL自程序调用指令时，从R14中得到R15（程序计数器PC）的备份。 程序计数器PC（R15）：寄存器R15用作程序计数器（PC）。 ARM体系结构包含一个当前程序状态寄存器（CPSR）和5个备份的程序状态寄存器（SPSR）。 ARM微处理器7种运行模式：1.用户模式（USR）2.快速中断模式（FIQ）3.外部中断模式（IRQ）4.管理模式（SVC）5.数据访问终止模式（ABT）6.系统模式（SYS）7.未定义指令终止模式（UND）。 对异常的响应：1.将下一条指令的地址保存到响应连接寄存器LR，一边程序在异常处理反悔时能从正确的位置重新开始执行。若异常是从ARM状态进入，LR寄存器中保存的是下一条指令地址；若异常是从Thumb状态进入，则在LR寄存器中保存当前PC的偏移量。2.将CPSR复制到相应的SPSR中。3.根据一场类型，强制设置CPSR的运行模式位。4.强制PC从相关的一场响亮地址去下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。 从异常返回：1.将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中