軟考嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師筆記歸納總結(jié)

1、軟考嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師筆記1.嵌入式系統(tǒng)的組成：硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層(1)硬件層：嵌入式微處理器、存儲器、通用設(shè)備接口和 I/O接口。嵌入式核心模塊=微處理器+電源電路+時鐘電路+存儲器Cache：位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最 多的程序代碼和數(shù)據(jù)。它的主要目標是減小存儲器給微處理器內(nèi)核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快。(2)中間層(也稱為硬件抽象層HAL或者板級支持包BSP :它將系統(tǒng)上層軟件和底層硬 件分離開來，使系統(tǒng)上層軟件開發(fā)人員無需關(guān)系底層硬件的具體情況，根據(jù)BSP層提供的接口開發(fā)即可。BSP有兩個特點：硬件相關(guān)性和操作系統(tǒng)相

2、關(guān)性。設(shè)計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：A嵌入式系統(tǒng)的硬件初始化和BSP功能。片級初始化：純硬件的初始化過程， 把嵌入式微處理器從上電的默認狀態(tài)逐步設(shè)置成系 統(tǒng)所要求的工作狀態(tài)。板級初始化：包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過程，為隨后的系統(tǒng)初始化和應(yīng)用程序建立硬件和軟件的運行環(huán)境。系統(tǒng)級初始化：以軟件為主的初始化過程，進行操作系統(tǒng)的初始化。日 設(shè)計硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。(3)系統(tǒng)軟件層：由 RTOS文件系統(tǒng)、GUI、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。(4)應(yīng)用軟件：由基于實時系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成。2.嵌入式系統(tǒng)的定義(1)定義：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為

3、基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對 功能、 可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。(2)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4個階段：無操作系統(tǒng)階段、簡單操作系統(tǒng)階段、實時操作系統(tǒng) 階段、面向Internet 階段。(3)知識產(chǎn)權(quán)核(IP核廣具有知識產(chǎn)權(quán)的、 功能具體、接口規(guī)范、可在多個集成電路設(shè) 計中重復(fù)使用的功能模塊，是實現(xiàn)系統(tǒng)芯片(SOC)的基本構(gòu)件。(4)IP 核模塊有行為、結(jié)構(gòu)和物理3級不同程度的設(shè)計，對應(yīng)描述功能行為的不同可以分為三類：軟核、固核、硬核。3.實時系統(tǒng)的調(diào)度(1)調(diào)度：給定一組實時任務(wù)和系統(tǒng)資源，確定每個任務(wù)何時何地執(zhí)行的整個過程。(2)搶占式調(diào)度：通常是 優(yōu)先級驅(qū)動的調(diào)度，

4、如uCOS優(yōu)點是實時性好、反應(yīng)快，調(diào)度 算法相對簡單，可以保證高優(yōu)先級任務(wù)的時間約束；缺點是上下文切換多。(3)非搶占式調(diào)度：通常是按 時間片分配的調(diào)度，不允許任務(wù)在執(zhí)行期間被中斷，任務(wù) 一旦占用處理器就必須執(zhí)行完畢或自愿放棄，如WinCE優(yōu)點是上下文切換少；缺點是處理器有效資源利用率低，可調(diào)度性不好。(4)靜態(tài)表驅(qū)動策略：系統(tǒng)在運行前根據(jù)各任務(wù)的時間約束及關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用某種搜索策略生成一張運行時刻表，指明各任務(wù)的起始運行時刻及運行時間。(5)優(yōu)先級驅(qū)動策略：按照任務(wù)優(yōu)先級的高低確定任務(wù)的執(zhí)行順序。(6)實時任務(wù)分類：周期任務(wù)、偶發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù)。(7)實時系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)模型：數(shù)據(jù)采集任務(wù)實

5、現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)處理任務(wù)處 理采集的數(shù)據(jù)、并將加工后的數(shù)據(jù)送到執(zhí)行機構(gòu)管理任務(wù)控制機構(gòu)執(zhí)行。4.實時系統(tǒng)(1)定義：能在指定或確定的時間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和對外部或內(nèi)部、同步或異步時間做 出響應(yīng)的系統(tǒng)。(2)區(qū)別：通用系統(tǒng)一般追求的是系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間和用戶的使用方便；而實時系統(tǒng)主要考慮的是在最壞情況下的系統(tǒng)行為。(3)特點：時間約束性、可預(yù)測性、可靠性、與外部環(huán)境的交互性。(4)硬實時(強實時)：指應(yīng)用的時間需求應(yīng)能夠得到完全滿足，否則就造成重大安全事 故，甚至造成重大的生命財產(chǎn)損失和生態(tài)破壞，如：航天、軍事。(5)軟實時(弱實時)：指某些應(yīng)用雖然提出了時間的要求，但實時任務(wù)偶爾違反這種

6、需 求對系統(tǒng)運行及環(huán)境不會造成嚴重影響，如：監(jiān)控系統(tǒng)、實時信息采集系統(tǒng)。(6)任務(wù)的約束包括：時間約束、資源約束、執(zhí)行順序約束和性能約束 。5.嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)(1)馮諾依曼結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)共用一個存儲空間 ，程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址 指向同一個存儲器的不同物理位置，采用 單一的地址及數(shù)據(jù)總線，程序和數(shù)據(jù)的寬度相同。 例如：8086、ARM7 MIPS-(2)哈佛結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址、獨立訪問,是一種將程序存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)。例如：AVR ARM9 ARM10-(3)CISC 與RISC的特點比較(參照教程22頁)。類別CISCRI

7、SC指令未統(tǒng)指令數(shù)量很多較少.通常少于】執(zhí)行時間有些指令執(zhí)行時間很長,如整塊的存儲器內(nèi)容復(fù)制；或?qū)⒍鄠€寄存器的內(nèi)容復(fù)制到存依步?jīng)]有費長執(zhí)行時間的指令-鮮四珍編碼長反可他.字節(jié)_編婦長度固定，通常為4個字節(jié)尋址方式尋址方式理:管單尋法一操作可儲q寄存整行算空和愛鑫條作只能標存需與&算術(shù)和理悵操脩編詳建以用優(yōu)化編譯器生成效的目標代碼程序關(guān)注優(yōu)化輛甘按札4成3效劉同機代碼程序計算機執(zhí)行程序所需要的時間P可以用下面公式計算：P=|XCPIXTI :高級語言程序編譯后在機器上運行的指令數(shù)。CPI:為執(zhí)行每條指令所需要的平均周期數(shù)。T:每個機器周期的時間。(4)流水線的思想：在CPU中把一條指令的

8、串行執(zhí)行過程變?yōu)槿舾芍噶畹淖舆^程在CPU中重疊執(zhí)行。(5)流水線的指標:吞吐率：單位時間里流水線處理機流出的結(jié)果數(shù)。如果流水線的子過程所用時間不一樣長，則吞吐率應(yīng)為最長子過程的 倒數(shù)。建立時間：流水線開始工作到達最大吞吐率的時間。若m個子過程所用時間一樣，均為t ,則建立時間 T=mt。(6)信息存儲的字節(jié)順序A、存儲器單位：字節(jié)(8位)日 字長決定了微處理器的尋址能力，即虛擬地址空間的大小。C 32位微處理器的虛擬地址空間位2A32 ,即4GBD小端字節(jié)順序： 低字節(jié)在內(nèi)存低地址處，高字節(jié)在內(nèi)存高地址處。E、大端字節(jié)順序： 高字節(jié)在內(nèi)存低地址處，低字節(jié)在內(nèi)存高地址處。F、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的存儲順序問

9、題取決于OSI模型底層中的數(shù)據(jù)鏈路層 。6 .邏輯電路基礎(chǔ)(1)根據(jù)電路是否具有存儲功能，將邏輯電路劃分為：組合邏輯電路和時序邏輯電路(2)組合邏輯電路：電路在任一時刻的輸出，僅取決于該時刻的輸入信號，而與輸入信 號作用前電路的狀態(tài)無關(guān)。常用的邏輯電路有譯碼器和多路選擇器等。(3)時序邏輯電路：電路任一時刻的輸出不僅與該時刻的輸入有關(guān)，而且還與該時刻電 路的狀態(tài)有關(guān)。因此，時序電路中必須包含記憶元件。觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基礎(chǔ)。常用的時序邏輯電路有寄存器計數(shù)器等。(4)真值表、布爾代數(shù)、摩根定律、門電路的概念。(教程28、29頁)實現(xiàn).布爾代數(shù)中有3史整型的攜您and和not"謖

10、輯和(logical sum),如/小四 若.和萬卬生少相一位為1時，則結(jié)果為 A少)操作符，記為“ ”，也稱為邏輯乘施product如/ 露 僅當琳值都為I時.其結(jié)果才為L*/fNOT 少以)操作符.記為“彳”，也稱為邏輯韭.當輸入川為。時，輸出為1時，輸出為oBAi R反演律摩根定律)度輯代數(shù)的特殊規(guī)律.不1司于普通代敷1(5)NOR(或非)和NAND與非)的門電路稱為 全能門電路，可以實現(xiàn)任何一種邏輯函數(shù)。(6)譯碼器：多輸入多輸出的組合邏輯網(wǎng)絡(luò)。每輸入一個n位的二進制代碼，在 m個輸出端中最多有一個有效。當m=2n是，為全譯碼；當m<2n時，為部分譯碼。(7)由于集成電路的 高電

11、平輸出電流小，而低電平輸出電流相對比較大 ，采用集成門電 路直接驅(qū)動LED時，較多采用低電平驅(qū)動方式。液晶七段字符顯示器 LCD利用液晶有外加 電場和無外加電場時不同的光學(xué)特性來顯示字符。(8)時鐘信號是時序邏輯的基礎(chǔ)，它用于決定邏輯單元中的狀態(tài)合適更新。同步是時鐘控制系統(tǒng)中的 主要制約條件。(9)在選用觸發(fā)器的時候，觸發(fā)方式是必須考慮的因素。觸發(fā)方式有兩種：電平觸發(fā)方式：具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，常用來組成暫存器。邊沿觸發(fā)方式：具有很強的抗數(shù)據(jù)端干擾能力，常用來組成寄存器、計數(shù)器等。7 .總線電路及信號驅(qū)動(1)總線是各種信號線的集合，是嵌入式系統(tǒng)中各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息 的公共通路。

12、在同一時刻，每條通路線路上能夠傳輸一位二進制信號。按照總線所傳送的信息類型，可以分為：數(shù)據(jù)總線 (DB)、地址總線(AB)和控制總線(CB)。(2)總線的主要參數(shù)：總線帶寬：一定時間內(nèi)總線上可以傳送的數(shù)據(jù)量，一般用 MByte/s表示?？偩€寬度：總線能同時傳送的數(shù)據(jù)位數(shù) (bit),即人們常說的32位、64位等總線寬度 的概念，也叫總線位寬?？偩€的位寬越寬，總線每秒數(shù)據(jù)傳輸率越大，也就是總線帶寬越寬?？偩€頻率：工作時鐘頻率以 MHz為單位，工作頻率越高，則總線工作速度越快，也即 總線帶寬越寬。總線帶寬=總線位寬X總線頻率/8 ,單位是MBps常用總線：ISA總線、PCI總線、IIC 總線、SP

13、I總線、PC104總線和CAN總線等。(3)只有具有三態(tài)輸出的設(shè)備才能夠連接到數(shù)據(jù)總線上，常用的三態(tài)門為輸出緩沖器。(4)當總線上所接的負載超過總線的負載能力時，必須在總線和負載之間加接緩沖器或 驅(qū)動器，最常用的是三態(tài)緩沖器，其作用是驅(qū)動和隔離。(5)采用總線復(fù)用技術(shù) 可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)總線和地址總線的共用。但會帶來兩個問題：A需要增加外部電路對總線信號進行復(fù)用解耦，例如：地址鎖存器。以總線速度相對非復(fù)用總線系統(tǒng)低。(6)兩類總線通信協(xié)議：同步方式、異步方式。(7)對總線仲裁問題的解決是以 優(yōu)先級(優(yōu)先權(quán))的概念為基礎(chǔ)。8 .電平轉(zhuǎn)換電路(1)數(shù)字集成電路可以分為兩大類：雙極型集成電路(TTL)、金

14、屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)(2)CMOS電路由于其靜態(tài)功耗極低，工作速度較高，抗干擾能力較強，被廣泛使用。(3)解決TTL與CMOS電路接口困難白辦法是在 TTL電路輸出端與電源之間接一上拉電 阻R,上拉電阻R的取值由TTL的高電平輸出漏電流IOH來決定，不同系列的 TTL應(yīng)選用 不同的R值。9 .差錯控制編碼(1)根據(jù)碼組的功能，可以分為 檢錯碼和糾錯碼 兩類。檢錯碼是指能自動發(fā)現(xiàn)差錯的碼， 例如奇偶檢驗碼；糾錯碼是指不僅能發(fā)現(xiàn)差錯而且能自動糾正差錯的碼，例如 循環(huán)冗余校驗 碼。(2)奇偶檢驗碼、海明碼、循環(huán)冗余校驗碼(CRC)o (教程70到77頁)10 .嵌入式系統(tǒng)的度量項目(1)性能指標

15、：分為部件性能指標和綜合性能指標，主要包括：吞吐率、實時性和各種 利用率。(2)可靠性與安全性可靠性是嵌入式系統(tǒng)最重要、最突出的基本要求，是一個嵌入式系統(tǒng)能正常工作的保證，一般用平均故障間隔時間MTBF來度量。(3)可維護性：一般用 平均修復(fù)時間 MTTR表示。(4)可用性(5)功耗(6)環(huán)境適應(yīng)性(7)通用性(8)安全性(9)保密性(10)可擴展性性價比中的價格，除了直接購買嵌入式系統(tǒng)的價格外，還應(yīng)包含安裝費用、若干年的運行維修費用和軟件租用費。11 .嵌入式系統(tǒng)中信息表示與運算基礎(chǔ)(1)進位計數(shù)制與轉(zhuǎn)換：這樣比較簡單，也應(yīng)該掌握怎么樣進行換算，有出題的可能。(2)計算機中數(shù)的表示：源碼、反

16、碼與補碼。正數(shù)的反碼與源碼相同，負數(shù)的反碼為該數(shù)的源碼除符號位外按位取反。正數(shù)的補碼與源碼相同，負數(shù)的補碼為該數(shù)的反碼加一。例如-98的源碼：11100010B反碼：10011101B補碼：10011110B(3)定點表示法：數(shù)的小數(shù)點的位置人為約定固定不變。浮點表示法：數(shù)的小數(shù)點位置是浮動的，它由尾數(shù)部分和階數(shù)部分組成。任意一個二進制 N總可以寫成：N=2P< So S為尾數(shù)，P為階數(shù)。漢字表示法(教程67、68頁)，搞清楚GB2318-80中國標碼和機內(nèi)碼的變換。當某一種輸入碼輸入一個漢字到計算機之后，漢字管理模塊立刻將它轉(zhuǎn)換成2字節(jié)長 的GB23葭一加國標碼，同時將國標碼的每個字節(jié)

17、的最高位置為L作為漢字的標識符， 即將國標碼轉(zhuǎn)換為機器內(nèi)部的代碼一漢字內(nèi)部碼。如：”啊仲的國標碼是：OOH QOOO 0001 0010 (3012H)生成的漢字內(nèi)碼為110!1 0000 1001 0010 (B0A1H)(5)語音編碼中波形量化參數(shù)(可能會出簡單的計算題目哦)采樣頻率：一秒內(nèi)采樣的次數(shù)，反映了采樣點之間的間隔大小。人耳的聽覺上限是 20kHz,因此40kHz以上的采樣頻率足以使人滿意。CD唱片采用的采樣頻率是 44.1kHz。測量精度：樣本的量化等級，目前標準采樣量級有8位和16位兩種。聲道數(shù)：單聲道和立體聲雙道。立體聲需要兩倍的存儲空間。12 .嵌入式系統(tǒng)的評價方法：測量

18、法和模型法(1)測量法是最直接最基本的方法，需要解決兩個問題：A、根據(jù)研究的目的，確定要測量的系統(tǒng)參數(shù)。日 選擇測量的工具和方式。(2)測量的方式有兩種：采樣方式和事件跟蹤方式。(3)模型法分為分析模型法和模擬模型法 。分析模型法是用一些數(shù)學(xué)方程去刻畫系統(tǒng)的 模型，而模擬模型法是用模擬程序的運行去動態(tài)表達嵌入式系統(tǒng)的狀態(tài)，而進行系統(tǒng)統(tǒng)計分析，得出性能指標。(4)分析模型法中使用最多的是 排隊模型，它包括三個部分：輸入流、排隊規(guī)則和服務(wù)機構(gòu)。(5)使用模型對系統(tǒng)進行評價需要解決3個問題：設(shè)計模型、解模型、校準和證實模型。13.1. 嵌入式微處理器的基本結(jié)構(gòu)(1)嵌入式硬件系統(tǒng)一般由 嵌入式微處理

19、器、存儲器和輸入 /輸出部分組成。(2)嵌入式微處理器是嵌入式硬件系統(tǒng)的核心，通常由控制單元、算術(shù)邏輯單元和寄存器3大部分組成：A、控制單元：主要負責 取指、譯碼和取數(shù)等基本操作并發(fā)送主要的 控制指令。日算術(shù)邏輯單元：主要處理數(shù)值型數(shù)據(jù)和進行邏輯運算工作。C寄存器：用于暫存臨時性的數(shù)據(jù)。2 .嵌入式微處理器的分類(根據(jù)用途)(1)嵌入式微控制器(MCU):又稱為單片機，片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制。最大的特點是單片化，體積小，功耗和成本低，可靠性高。目前約占70%勺市場份額。(2)嵌入式微處理器(EMPU：又稱為單板機，由通用計算機中的 CPU發(fā)展而來，它的特 征是具有32位以上的處理

20、器，具有較高的性能。通常嵌入式微處理器把CPU ROM RAM及I/O等模塊做到同一個芯片上。(3)嵌入式DSP處理器(DSP):專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令 算法方面進行了特殊設(shè)計，使其處理速度比最快的CPU還快1050倍，在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等方面獲得了大量的應(yīng)用。(4)嵌入式片上系統(tǒng)(SOC):追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，其最大的特點是成功實現(xiàn)了軟硬件的無縫結(jié)合，直接在微處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。3 .典型8位微處理器(具有8位數(shù)據(jù)總線)的結(jié)構(gòu)和特點該部分參考教程8694頁，以8051為重點，徹底搞清楚 8位單片機的工作原理， 外設(shè)控制、存儲分布、

21、尋址方式以及典型應(yīng)用。2007年11月下午的第一道題目就考查了8051的定時器使用、外部時鐘連接、實際應(yīng)用的流程設(shè)計以及典型的尋址方式。這些考點幾乎可以在教程上找到，例如外部時鐘連接那個問題的答案就是教程89頁上面的原圖。4 .典型16位微處理器的結(jié)構(gòu)和特點該部分參考教程9497頁。典型的微處理器可以參考MSP430找一本這方面的書看看關(guān)于MSP430勺結(jié)構(gòu)原理以及典型應(yīng)用。目前16位微控制器以皿司公司的MCS-96/196系歹kTI公司的MSP430系列和Motomla 司的6SH12系列為主,它們主要應(yīng)用于便攜式設(shè)備、工非控制及智能儀器儀表等.下面5 .典型32位微處理器的結(jié)構(gòu)和特點該部分

22、參考教程97112頁。32位處理器采用32位的地址和數(shù)據(jù)總線，其地址空 間達到了 2A32=4GR目前主流的32位嵌入式處理器系統(tǒng)主要有 ARM系列、MIPS系列、PoewrPC系列等。 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)目前被公認為是嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先的32位嵌入式RISC處理器結(jié)構(gòu)。按照目前的發(fā)展形式， ARM幾乎成了嵌入式應(yīng)用的代名詞。按照我個人的意見，作為嵌 入式系統(tǒng)設(shè)計師考試，逐漸增加考查ARM體系結(jié)構(gòu)與編程方面的題目是大勢所趨。2006年沒有一道關(guān)于 ARM的題目，2007年出了少量題目，可能在2008年會繼續(xù)增加。在下午題方 面，2006年考查了 X86方面的應(yīng)用、2007年考查了 8051

23、方面的應(yīng)用，這個可能是一個過度 過程，以目前ARM在嵌入式領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和普及程度，下午題目考查ARM應(yīng)用方面或者32位其他的微處理器方面的應(yīng)用題目可能在不就將來的考試中就會出現(xiàn)。14 .單片機系統(tǒng)的基本概念(1)單片機組成：中央處理器、存儲器、 I/O設(shè)備。(2)存儲器：物理實質(zhì)是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入/輸出和數(shù)據(jù)存儲功能的集成電路，用于充當設(shè)備緩存或保存固定的程序及數(shù)據(jù)。A、ROM公讀存儲器)：一般用于存放固定的程序或數(shù)據(jù)表格等，數(shù)據(jù)在掉電后仍然會保留下來。日RAM隨機存儲器廠用于暫存程序和數(shù)據(jù)、中間計算結(jié)果，或用作堆棧用等，數(shù)據(jù)在 掉電后就會丟失。(3)I/O 端口：單片機與外界聯(lián)系的通

24、道，它可以對各類外部信號(開關(guān)量、模擬量、頻率信號)進行檢測、判斷、處理，并可控制各類外部設(shè)備?，F(xiàn)在的單片機I/O 口已經(jīng)集成了更多的特性和功能，對 I/O端口的功能進行了拓展和復(fù)用，例如外部中斷、ADC檢測以及PWM輸出等等。(4)輸出電平：高電平電壓(輸出“ 1”時)和低電平電壓(輸出“0”時)A、TTL電平：正邏輯，5V為邏輯正，0V為邏輯負，例如單片機的輸出。日RS232電平：負邏輯，-12V為邏輯正，+12V為邏輯負，例如 PC的輸出。注：因此在單片機和 PC進行通訊的時彳矣需要一個MAX23犯片進行電平轉(zhuǎn)換。(5)堆棧：它是一種線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一個只有一個進出口的一維空間。A、堆

25、棧特性：后進先出(LIFO)以堆棧指針：用于 指示棧頂?shù)奈恢茫ǖ刂罚敯l(fā)生壓?；蛘叱鰲２僮鲿r，導(dǎo)致棧頂位 置變化時，堆棧指針會隨之變化。C堆棧操作：壓棧操作（PUSH）和出棧操作（POP）。D堆棧類型：“向上生長”型堆棧，每次壓棧時堆棧指針加1； “向下生長”型堆棧，每次壓棧堆棧時指針減 1。E、堆棧應(yīng)用：調(diào)用子程序、 響應(yīng)中斷時，堆棧用于保護現(xiàn)場；還可以用作臨時數(shù)據(jù)緩沖 區(qū)來使用。F、使用注意：堆棧溢出問題，壓棧和出棧的匹配問題。（6）定時/計數(shù)器：實質(zhì)都是計數(shù)器。用作定時器時是對單片機內(nèi)部的時鐘脈沖進行計數(shù)， 而在用作計數(shù)器時是對單片機外部的輸入脈沖進行計數(shù)，其作用如下：A、計時、定時或

26、延時控制；B脈沖技術(shù)；C測量脈沖寬度或頻率（捕獲功能）（7）中斷：優(yōu)先級更高的事件發(fā)生，打斷優(yōu)先級低的時間進程 。引起中斷的事件稱為中斷源。一個單片機可能支持多個中斷源，這些中斷源可以分為可屏蔽中斷和非可屏蔽中斷， 而這些中斷源并不都是系統(tǒng)工作所需的，我們可以根據(jù)系統(tǒng)需求屏蔽那些不需要的中斷源。A、中斷嵌套：當一個低級中斷尚未執(zhí)行完畢，又發(fā)生了一個高級優(yōu)先級的中斷，系統(tǒng) 轉(zhuǎn)而執(zhí)行高級中斷服務(wù)程序，待處理完高級中斷后再回過頭來執(zhí)行低級中斷服務(wù)程序。日中斷響應(yīng)時間是指 從發(fā)出中斷請求到進入中斷處理所用的時間；中斷處理時間是指中斷處理開始到中斷處理結(jié)束的時間。C中斷響應(yīng)過程：a、保護現(xiàn)場：將當前地址

27、、累加器 ACC狀態(tài)寄存器保存到堆棧中。b、切換PC指針：根據(jù)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，切換到相應(yīng)的入口地址。c、執(zhí)行中斷服務(wù)處理程序。d、恢復(fù)現(xiàn)場：將保存在堆棧中的主程序地址、累加器ACC狀態(tài)寄存器恢復(fù)。e、中斷返回：從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行。D中斷入口地址：單片機為每個中斷源分配了不同的中斷入口地址，也稱為中斷向量。（8）復(fù)位：通過外部電路給單片機的復(fù)位引進一個復(fù)位信號，讓系統(tǒng)重新開始運行。A、復(fù)位發(fā)生時的動作：a、PC指針從起始位置開始執(zhí)行 （大多數(shù)單片機都時從 0x0000處開始執(zhí)行）。b、I/O 端口設(shè)置成缺省斗犬態(tài)（高阻態(tài)、或者輸出低電平）。c、部分專用控制寄存器 SFR恢復(fù)

28、到缺省狀態(tài)。d、普通RAM不變（如果時上電復(fù)位，則是隨即數(shù) ）。以兩種不同的復(fù)位啟動方式：a、冷啟動：也叫上電復(fù)位，指在斷電狀態(tài)下給系統(tǒng)加電，讓系統(tǒng)開始正常運行。b、熱啟動：在不斷電的狀態(tài)下，給單片機復(fù)位引進一個復(fù)位信號，讓系統(tǒng)重新開始。C兩種類型的復(fù)位電路：高電平復(fù)位和低電平復(fù)位。D注意事項：a、注意復(fù)位信號的電平狀態(tài)及持續(xù)時間必須滿足系統(tǒng)要求。b、注意避免復(fù)位信號抖動。（9）時鐘電路：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖電路才能正常工作。時鐘電路相當于單片機的心臟，它的每一次跳動（振動節(jié)拍）都控制著單片機的工作節(jié)奏。振蕩得慢時，系統(tǒng)工作速度就慢，振蕩得快時，系統(tǒng)工作速度就快（功耗也增大）。A

29、、振蕩周期：振蕩源的振蕩節(jié)拍。以機器周期：單片機完成一個基本操作需要的振蕩周期（節(jié)拍）。C指令周期：執(zhí)行一條指令需要幾個機器周期。不同的指令需要的機器周期數(shù)不同。15 .地址映射地址映射也叫地址重定位。邏輯地址和物理地址是完全不同的，不能用邏輯地址來直接訪問內(nèi)存單元。為了保證CPU在執(zhí)行指令的時候，可以正確地訪問內(nèi)存單元，需要將用戶程序中的邏 輯地址轉(zhuǎn)換為運行時由機器直接尋址的物理地址。這個過程稱為：地址映射。地址映射由存儲管理單元 MMUpe完成。地址映射主要有兩種方式：靜態(tài)地址映射和動態(tài)地址映射。靜態(tài)地址映射：當用戶程序被裝入內(nèi)存時，直接對指令代碼進行修改，一次性地實現(xiàn)邏輯地址到物理地址的

30、轉(zhuǎn)換。動態(tài)地址映射：當用戶程序被裝入內(nèi)存時，不對指令代碼做任何修改，而是在程序的運行過程中，當它需要訪問內(nèi)存單元的時候，再來進行地址轉(zhuǎn)換。在具體實現(xiàn)時，這項轉(zhuǎn)換工作一般是由硬件的地址映射機制來完成的。通常設(shè)置一個基地址寄存器，或者叫重定位寄存器。當一個任務(wù)被調(diào)度運行時，就把它所在分區(qū)的起始地址裝入到整 個寄存器中。然后，在程序運行的過程中，當需要訪問某個內(nèi)存單元時，硬件就會自動地將 其中的邏輯地址加上基地址寄存器中的內(nèi)容，從而得到實際的物理地址，并且按照這個物理地址區(qū)執(zhí)行。這個基地址寄存器位于 MMU的內(nèi)部，整個地址映射過程是自動運行的。從理論上說， 每訪問一次內(nèi)存都要進行一次地址映射。16

31、. ARM系結(jié)構(gòu)的基本概念A(yù)RM： Advanced RISC Machine 。(2)ARM體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。(3)ARM內(nèi)核有T、D M I四個功能模塊：A、T模塊：表示16位Thumb可以在兼顧性能的同時減少代碼尺寸。日D模塊：表示Debug,內(nèi)核中放置了用于 調(diào)試的結(jié)構(gòu)，通常為一個邊界掃描鏈 JTAGC M模塊：表示8位乘法器。D I模塊：表示EmbeddedICE Logic,用于實時斷點觀測及變量觀測的邏輯電路部分(4)ARM處理器有7種運行模式:A用戶模式(User):正常程序執(zhí)行模式，用于應(yīng)用程序。D快速中斷模式(FIQ):快速中斷處理，

32、用于 高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理 。C外部中斷模式(IRQ):用于通用的中斷處理。D管理模式(SVE):供操作系統(tǒng)使用的一種保護模式。E、數(shù)據(jù)訪問中止模式(Abort):用于虛擬存儲及存儲保護。F、未定義指令中止模式(Undefined):當未定義指令執(zhí)行時進入該模式。G系統(tǒng)模式(System):用于運行特權(quán)級的操作系統(tǒng)任務(wù)。除了用戶模式之外的其他 6種處理器模式稱為特權(quán)模式，在這些模式下，程序可以訪問 所有的系統(tǒng)資源，也可以任意地進行處理器模式切換，其中，除了系統(tǒng)模式外，其他的5種特權(quán)模式又稱為異常模式 。處理器模式可以通過軟件控制進行切換，也可以通過外部中斷或異常處理過程進行切 換。大多數(shù)的用

33、戶程序運行在用戶模式下，這時，應(yīng)用程序不能訪問一些受操作系統(tǒng)保護的系統(tǒng)資源，應(yīng)用程序也不能直接進行處理器模式切換。當需要進行處理器模式切換時，應(yīng)用程序可以產(chǎn)生異常處理，在異常處理中進行處理器模式的切換。這種體系結(jié)構(gòu)可以使操作系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的資源。當應(yīng)用程序發(fā)生異常中斷時，處理器進入相應(yīng)的異常模式。在每一種異常模式種都有一 組寄存器，供相應(yīng)的異常處理程序使用，這樣就可以保證進入異常模式時，用戶模式下的寄存器不被破壞。系統(tǒng)模式并不是通過異常過程進入的，它和用戶模式具有完全一樣的寄存器，但是系統(tǒng)模式屬于特權(quán)模式，可以訪問所有的系統(tǒng)資源，也可以直接進行處理器模式切換， 它主要供操作系統(tǒng)任務(wù)使用。17

34、 .嵌入式操作系統(tǒng)概述(1)內(nèi)核內(nèi)核是指操作系統(tǒng)中的一個組件，它包含了OS的主要功能，即 OS的各種特性及其相互之間的依賴關(guān)系，這些功能主要包括：A任務(wù)管理：對系統(tǒng)中運行的軟件進行描述和管理，并完成處理器資源分配和調(diào)度以 存儲管理：提高內(nèi)存的利用率，方便用戶使用，提供足夠的存儲空間。C設(shè)備管理：方便設(shè)備的使用，提高 CPU和I/O設(shè)備的利用率。D文件管理：解決文件資源存儲、共享、保密和保護等問題。注：不同嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核設(shè)計各不相同，取決于系統(tǒng)設(shè)計和實際需求。(2)嵌入式操作系統(tǒng)分類：A、按系統(tǒng)類型：商業(yè)系統(tǒng)、專用系統(tǒng)、開源系統(tǒng)。以按響應(yīng)時間：硬實時系統(tǒng)、軟實時系統(tǒng)。C 按軟件結(jié)構(gòu)： 單體

35、結(jié)構(gòu)(uCOS)、分層結(jié)構(gòu)(MS-DOS)、微內(nèi)核結(jié)構(gòu)(Vxworks)。18 .嵌入式軟件基礎(chǔ)(1)嵌入式軟件的特點：A規(guī)模較小。日開發(fā)難度大。C實時性和可靠性要求高。D要求固化存儲。(2)嵌入式軟件分類：A、系統(tǒng)軟件：控制和管理嵌入式系統(tǒng)資源，如 嵌入式操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序、中間件 等。以 應(yīng)用軟件：定義嵌入式設(shè)備的主要功能和用途，負載與用戶進行交互。C支撐軟件：輔助軟件開發(fā)的工具軟件。(3)無操作系統(tǒng)的嵌入式軟件的兩種實現(xiàn)方式：A循環(huán)輪轉(zhuǎn)優(yōu)點：簡單、直觀、開銷小、可預(yù)測。缺點：過于簡單，所有代碼 順序執(zhí)行，無法處理異步事件，缺乏并行處理能力。日前后臺系統(tǒng)（在循環(huán)輪轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上增加了中斷處理功

36、能）前臺（事件處理級）：中斷服務(wù)程序，負載處理異步事件。后臺（任務(wù)級）：一個無限循環(huán)，負載資源分配、任務(wù)管理和系統(tǒng)調(diào)度。（4）有操作系統(tǒng)的三大優(yōu)點：A、提高系統(tǒng)的可靠性。以提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率，降低了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)周期。C有利于系統(tǒng)的擴展與移植。（5）設(shè)備驅(qū)動層（也叫板級支持包BSP包含了嵌入式系統(tǒng)中所有與硬件相關(guān)的代碼）大多數(shù)的嵌入式硬件設(shè)備都需要某種類型軟件的初始化和管理。這部分工作由設(shè)備驅(qū)動層來完成的，它負責直接與硬件大交道， 對硬件進行管理和控制， 為上層軟件提供所需的驅(qū) 動支持，類似PC系統(tǒng)中的BIOS和驅(qū)動程序。19 .設(shè)備管理（1）設(shè)備管理基礎(chǔ)一個I/O單元通常由兩個部分組

37、成：A機械部分：I/O設(shè)備本身。以電子部分：設(shè)備控制器或設(shè)備適配器。硬件寄存器的編址方式有三種：A、I/O獨立編址：對于各種設(shè)備控制器中的每一個寄存器，分配一個唯一的I/O端口編號，也叫I/O 端口地址，然后用專門的I/O指令對這些端口進行操作。這些端口地址構(gòu)成的地址空間是完全獨立的，與內(nèi)存地址空間沒有任何關(guān)系 。日內(nèi)存映象編址：把各種設(shè)備控制器當中的每一個寄存器都映射為一個內(nèi)存單元，這 內(nèi)存單元專門用于I/O操作。端口地址空間與內(nèi)存地址空間是統(tǒng)一編址的，端口地址空間 是內(nèi)存地址空間的一部分。C混合編址：對于設(shè)備控制器當中的寄存器采用獨立編址的方法，每個寄存器有一個 獨立的I/O端口地址；而對

38、于設(shè)備的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，則采用內(nèi)存映象編址的方法，把他們統(tǒng)一 到內(nèi)存地址空間當中。(2)I/O控制方式：A、程序循環(huán)檢測：要一直占用 CPU浪費CPU的時間。以中斷驅(qū)動方式：前后臺系統(tǒng)。C直接內(nèi)存訪問：DMA控制，減少了中斷的次數(shù)。20 .任務(wù)管理(1)嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)管理可以分為：A、單道程序技術(shù)：操作系統(tǒng)中，任何時候只能有一個程序在運行。以 多道程序技術(shù)：操作系統(tǒng)中，允許多個程序同時存在并運行。(2)進程進程，簡單的說，是 一個正在運行的程序。進程與程序既有聯(lián)系又有區(qū)別，主要表現(xiàn)為下面結(jié)構(gòu)方面：A、程序由數(shù)據(jù)和代碼兩部分內(nèi)容組成，它是一個靜態(tài)的概念。而進程是正在執(zhí)行的程 序，它也由兩部分組

39、成：程序和該程序的運行上下文 。它是一個動態(tài)的概念。以程序和進程之間并不是一一對應(yīng)的。一個進程在運行的時候可以啟動一個或多個程 序。反之，同一個程序也可能由多進程同時執(zhí)行。C程序可以作為一種軟件資源長期保存，以文件的形式存放在光盤或硬盤上，而進程 則是一次執(zhí)行的過程，它是暫時的，是動態(tài)的產(chǎn)生和終止。一個進程至少應(yīng)包括三個方面：相應(yīng)的程序、CPU上下文、一組系統(tǒng)資源。進程有三個特性：A、動態(tài)性：進程是正在運行的程序，而程序的運行狀態(tài)是不斷變化的。以獨立性：進程是系統(tǒng)資源的使用單位 ，每個進行有自己的運行上下文和內(nèi)部狀態(tài)。C并發(fā)性：宏觀來看，系統(tǒng)中同時有多個進程存在，它們相互獨立地運行。注：對于并

40、發(fā)的理解。在單CPU的情況下，所謂的并發(fā)性指的是 宏觀上的并發(fā)運行，而微觀上還是順序進行，各個進程輪流去使用 CPU資源。在單核 CPU中，真正的、物理上的 PC寄存器只有一個， 進程在輪流執(zhí)行的時候，物理PC的取值也在不斷變化。 而邏輯PC其實就是一個內(nèi)存變量。每個進程都有一個邏輯 PC,當一個進程要運行的時候，就把它的邏輯 PC裝載到物理PC中 去；反之，當一個進程暫不運行的時候，就把物理PC中的值保存在它的邏輯 PC當中。(3)線程線程就是進程當中的一條執(zhí)行流程 。進程其實包含兩個部分：資源平臺和執(zhí)行流程(線程)。在一個進程當中，或者說在一個資源平臺上，可以同時存在多個線程；可以用線程作

41、為CPU的基本調(diào)度單位，使得各個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行；對于同一個進程當中的各個線程來說，他們可以共享該進程的大部分資源。每個線程都有自己獨立的 CPLU!行上下文和棧， 這是不能共享的。21 .文件系統(tǒng)(1)嵌入式文件系統(tǒng)概述文件系統(tǒng)就是操作系統(tǒng)中用以 組織、存儲、命名、使用和保護 文件的一套 管理機制。常見的嵌入式文件系統(tǒng) 有：A、FAT： VxWorks、QNX WindowsCE 等日NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，基于遠程調(diào)用和擴展數(shù)據(jù)表示。C FFS:用于Flash存儲器的文件系統(tǒng)。(2)文件和目錄A、當一個文件被創(chuàng)建時，必須給它指定一個名字，用戶就是通過文件名來訪問這個文 件的。以文件命是一個

42、 有限長度的字符串，由兩部分組成：文件名和擴展名。C文件的邏輯結(jié)構(gòu)主要有三種：無結(jié)構(gòu)、簡單的記錄結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代文件系統(tǒng)通常采用的是無結(jié)構(gòu)的形式 。D除了文件名之外，操作系統(tǒng)會給每個文件附加一些其他信息，稱為文件的屬性。E、文件的存取方法有兩種：順序存取和隨機存取。F、目錄也稱為文件夾，它是一張表格，記錄了在該目錄下每個文件名和其他的一些管 理信息。G在多級目錄結(jié)構(gòu)中，訪問文件或目錄主要有兩種方法：絕對路徑名和相對路徑名。22 .存儲器系統(tǒng)的層次架構(gòu)計算機系統(tǒng)的存儲器被組織城一個金字塔的層次結(jié)構(gòu)。自上而下為：CPU內(nèi)部寄存器、芯片內(nèi)部高速緩存 （cache）、芯片外部高速緩存（SRAM S

43、DRAM DRAMI）主存儲器（FLASH EEPROM）外部存儲器（磁盤、光盤、 CF卡、SD卡）和遠 程二級存儲器（分布式文件系統(tǒng)、 WEB服務(wù)器），6個層次的結(jié)構(gòu)。上述設(shè)備從上而下， 依次速度更慢、容量更大、訪問頻率更小，造價更便宜。23 .高速緩存（cache）工作原理（參照教程126頁，博客畫不了圖 廣主要利用了程序的局部性特點。圖3遍詠he_L作原事圖地址映象 是指把主存地址空間映象到cache的地址空間。地址變換是指當程序或數(shù)據(jù)已經(jīng)裝入到cache后，在實際運行過程中，把主存地址如何編程cache空間的地址。常用的地址映象和地址變換的方式有：（教程127頁）常用的地址映像和變換方

44、式有，全相聯(lián)地斗映像和變換，組相聯(lián)地址映像和變換、算 接映像和變攜X直接映象和變換：速度快，造價低，但有局限性，不能充分利用cache的好處。組相聯(lián)地址映象和變換：速度稍慢但是命中率高。全相聯(lián)地址映象和變換：可以任意映射。常用的cache替換算法：輪轉(zhuǎn)法和隨機替換算法 。高速緩存的分類：統(tǒng)一 cache和獨立的數(shù)據(jù)/指令cache寫通 cache 和寫回 cache讀操作分配cache和寫操作分配cache24 .存儲管理單元（MMU）MMU& CPU和物理內(nèi)存之間進行地址轉(zhuǎn)換，將地址從邏輯空間映射到物理空間，這個過程稱為內(nèi)存映射。MMU主要完成下面的工作：A.虛擬存儲空間到物理空間的

45、映射。B.存儲器訪問權(quán)限的控制。C.設(shè)置虛擬存儲空間的緩沖特性。嵌入式系統(tǒng)中常常采用 頁式存儲管理。為了管理這些頁引入了 頁表的概念。頁表是位于內(nèi)存中的表，它的每一行對應(yīng)虛擬存儲空間的一個頁，該行包含了該虛擬內(nèi)存頁對應(yīng)的物理內(nèi)存頁的地址、該頁的訪問權(quán)限和該頁的緩沖特性等。從虛擬地址到物理地址的變換過程就是查詢頁表的過程。由于頁表存儲在內(nèi)存中的， 整個查詢過程需要付出很大的代價。根據(jù)程序局部性的特點，增加了一個小容量、高速度的存儲部件來存放當前訪問需要的地址變換條目，這個存儲部件稱為：地址轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)。當CPU訪問內(nèi)存時，首先在TLB中查找需要的地址變換條目，如果該條目不存在，CPU

46、再從內(nèi)存中的頁表中查詢，并把相應(yīng)的結(jié)果添加到TLB中，更新它的內(nèi)容。嵌入式系統(tǒng)中虛擬存儲空間到物理空間的映射以內(nèi)存塊為單位進行。即虛擬存儲空間中一塊連續(xù)的存儲空間被映射到物理存儲空間中同樣大小的一塊連續(xù)存儲空間。在頁表和TLB中，每一個地址變換條目實際上記錄了一個虛擬存儲空間的內(nèi)存塊的基 地址與物理存儲空間相對應(yīng)的一個內(nèi)存塊的基地址之間的對應(yīng)關(guān)系。在MMU中實現(xiàn)虛擬地址到物理地址的映射是通過兩級頁表來實現(xiàn)的。禁止MMU寸，所有物理地址和虛擬地址相等，即使用平板存儲模式。24.內(nèi)存保護操作系統(tǒng)通常利用 MMUpe實現(xiàn)操作系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的隔離，以及應(yīng)用程序與 應(yīng)用程序之間的隔離。內(nèi)存保護包

47、含兩個方面的內(nèi)容：A.防止地址越界，每個應(yīng)用程序都有自己獨立的地址空間。B.防止越權(quán)操作，每個應(yīng)用程序都有自己的訪問權(quán)限。25.實模式與保護模式在嵌入式系統(tǒng)中，常見的 存儲管理方案 可以分為兩大類： 實模式和保護模式。實模式：內(nèi)存的平面使用模式。特點有：A.不劃分“系統(tǒng)空間”與“用戶空間”，無須進行地址映射。B.操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間不再有物理的邊界。C.系統(tǒng)中的“任務(wù)”或“進程”，實際上全是內(nèi)核線程。在實模式下，內(nèi)存布局可以分為5個段:A.代碼段：包含操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的所有代碼。B.數(shù)據(jù)段：所有帶有初始值的全局變量。C. BSS段：所有未帶初始值的全局變量。D.堆空間：動態(tài)分配的內(nèi)存空間。

48、E.棧空間：保存上下文以及函數(shù)調(diào)用時的局部變量和形參。在實模式存儲管理方案下， 主要的工作在于堆空間的管理，即如何來管理空閑的堆空間、如何來分配內(nèi)存、如何來回收內(nèi)存等等。保護模式：處理器中必須有 MMUM件并啟用。特點有：A.系統(tǒng)內(nèi)核和用戶程序都有各自獨立的地址空間。B.每個應(yīng)用程序只能訪問自己的地址空間，不能去破壞操作系統(tǒng)和其他應(yīng)用程序的代 碼和數(shù)據(jù)。26.分區(qū)存儲管理為了實現(xiàn)多道程序系統(tǒng)而采用的最簡單的內(nèi)存管理?；舅悸罚喊颜麄€內(nèi)存劃分為兩大區(qū)域，即系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)， 然后再把用戶區(qū)劃分為若干個分區(qū)，每個任務(wù)占有其中的一個分區(qū)。這樣，在內(nèi)存當中就同時保留多個任務(wù)，讓他們共享整個用戶區(qū)，從而實

49、現(xiàn)多個任務(wù)的并發(fā)運行。分區(qū)存儲管理又可以分為兩類：固定分區(qū)和可變分區(qū)。固定分區(qū)：各個用戶分區(qū)的個數(shù)、位置和大小一旦確定后，就固定不變，不能再修改。優(yōu)點：易于實現(xiàn)，系統(tǒng)開銷較小。缺點：內(nèi)存利用率不高，分區(qū)總數(shù)固定?？勺兎謪^(qū)：動態(tài)創(chuàng)建，在裝入一個程序時，系統(tǒng)將根據(jù)它的需求和內(nèi)存空間的使用情況 來決定是否分配。優(yōu)點：動態(tài)變化，非常靈活。缺點：可能存在外碎片。在實現(xiàn)可變存儲管理技術(shù)的時候，需要考慮三個方面的問題：A.內(nèi)存管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)8 .內(nèi)存的分配算法C.內(nèi)存的回收算法27 .嵌入式系統(tǒng)的特點、分類、發(fā)展與應(yīng)用，熟悉嵌入式系統(tǒng)的邏輯組成。（1）特點：專用性隱蔽性（嵌入式系統(tǒng)是被包裝在內(nèi)部 ）資源受限

50、（要求小型化、輕型化、低功耗及低成本，因此軟硬件資源受到限制）高可靠性（任何誤動作都可能會產(chǎn)生致命的后果 ）軟件固化（軟件都固化在只讀存儲器 ROW,用戶不能隨意更改其程序功能）實時性（2）邏輯組成硬件：1）處理器（運算器、控制器、存儲器）目前所有的處理器都是微處理器中央處理器（CPU）和協(xié)助處理器（數(shù)字信號處理器DSR圖像處理器、通信處理器 ）2）存儲器（隨機存儲器RAMF口只讀存儲器 ROM）RAM為動態(tài)DRA防口靜態(tài)SRA曬種。DRAMfe路簡單、集成度高、功耗小、成本低，但 速度稍慢慢；SRAM電路較復(fù)雜、集成度低、功耗較大、成本高，但工作速度很快，適合用作指令和數(shù)據(jù)的高速緩沖存儲器R

51、A2關(guān)機或斷電時，其中的信息都會消失，屬于易失性存儲器ROM1于不易失性存儲器。分為電可擦可編程只讀存儲器（存放固件）和閃速存儲器（Flash ROM簡稱內(nèi)存）。內(nèi)存的工作原理：在低壓下，存儲的信息可讀但不可寫，這類似于ROM在較高的電壓下，所存儲的信息可以更改和刪除，這有類似于RAM3）I/O設(shè)備與I/O接口4）數(shù)據(jù)總線軟件（3）分類按嵌入式系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)復(fù)雜程度進行分類：1）低端系統(tǒng) 采用4位或8位單片機，在工控領(lǐng)域和白色家電領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，如計算 器、遙控器、充電器、空調(diào)、傳真機、BP機等。2）中端系統(tǒng) 采用8位/16位/32位單片機，主要用于普通手機、 攝像機、錄像機、電子 游戲機等

52、。3）高端系統(tǒng)采用32位/64位單片機，主要用于智能手機、調(diào)制解調(diào)器、掌上計算機、 路由器、數(shù)碼相機等。（4）發(fā)展20世紀60年代初，第一個工人的現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)（阿波羅導(dǎo)航計算機）20世紀60年代中期，嵌入式計算機批量生產(chǎn)20世紀70年代，微處理器出現(xiàn)20世紀80年代中期，外圍電路的元器件被集成到處理器芯片中，昂貴的模擬電路元件 能被數(shù)字電路替代20世紀90年代中期SOCH現(xiàn)，集成電路進入超深亞微米乃至納米加工時代。28 .嵌入式系統(tǒng)的組成與微電子技術(shù)（集成電路、EDA SoC IP核等技術(shù)的作用和發(fā)展）（1）集成電路IC集成電路的制造大約需要幾百道工序，工藝復(fù)雜。集成電路是在硅襯底上制作而成

53、的。硅襯底是將單晶硅錠經(jīng)切割、研磨和拋光后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片，它的厚度不足 1mm其直徑可以是6、8、12英寸甚至更大這種硅片稱為硅拋光片，用于集成電路的制造。制造集成電路的工藝技術(shù)稱為硅平面工藝，包括氧化、光刻、摻雜等多項工序。把這些工序反復(fù)交叉使用，最終在硅片上制成包含多層電路及電子元件的集成電路。集成電路的特點：體積小、重量輕、可靠性高。其工作速度主要取決于 邏輯門電路的晶體管的尺寸 。尺寸越小， 工作頻率就越高，門電路的開關(guān)速度就越快。(2) EDA (電子信號自動化)(3) SoC芯片(片上系統(tǒng))既包含數(shù)字電路，也可以包含模擬電路，還可以包含數(shù)?；旌想娐泛蜕漕l電路。SoC

54、芯片可以是一個CPU單核SoQ也可以由多個 CPU口/或DSP即多核SoG開發(fā)流程：(1)總體設(shè)計 可以采用系統(tǒng)設(shè)計語言 System C (或稱IEEE 1666,它是C+的擴充)或 System Vetilog 語言對SoC芯片的軟硬件作統(tǒng)一的描述，按照系統(tǒng)需求說明書確定SoC的性能能參數(shù)，并據(jù)此進行系統(tǒng)全局的設(shè)計。(2)邏輯設(shè)計將總體設(shè)計的結(jié)果用 RTL (寄存器傳輸級描述語言)語言進行描述(源文件)后，在使用邏輯綜合將源文件進行綜合生成，生成最簡的布爾表達式核心好的連接關(guān)系(以類型為EDF的EDAT業(yè)標準文件表示)(3)綜合和仿真(4)芯片制造借助EDA中的布局布線工具(4) IP 核

55、IC設(shè)計文件：邏輯門級，包括各種基本的門電路；寄存器傳輸級，如寄存器、譯碼器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；行為級，如 CPU DSP存儲器、總線與接口電路等。核庫中的設(shè)計文件均屬于知識產(chǎn)權(quán)IP保護的范疇，所以稱為“知識產(chǎn)權(quán)核”或“ IP核”。IP核是開發(fā)SoC的重要 保證。按IC設(shè)計文件的類型，IP通常分為：軟核、固核、硬核。IP核的復(fù)用可以減少研發(fā) 成本，縮短研發(fā)時間，是實現(xiàn)SoC的快速設(shè)計，盡早投放市場的有效途徑。目前主要的 CPU內(nèi)核有 ARM MIPS PowerPC Coldfile 、x86、8051 等。ARlM核占所有 32位嵌入式RISC處理器的90姒上。29.嵌入式系統(tǒng)與數(shù)字媒體（文本、圖像和音頻/視頻等數(shù)字媒體的表示與處理）（1）文本含義：在計算機中的文字信息，最常用的一種數(shù)字媒體。字符集及其編碼1 ）西方字符的編碼ASCII字符集和ASCII編碼，基本的 ASCII字符集共128個字符，每個字符使