嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、第一章1、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍：軍事國防、消費(fèi)電子、信息家電、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)限制.2、嵌入式系統(tǒng)定義：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中央,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底,軟件與硬件可裁剪,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、本錢、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng).嵌入式的三要素：嵌入型、專用性與計(jì)算機(jī)系統(tǒng).3、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)：1專用性強(qiáng)；2實(shí)時(shí)約束；3;4高可靠性；5低功耗；6專用的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境；7系統(tǒng)精簡；4、嵌入式系統(tǒng)的組成：1處理器：、；2外圍接口及設(shè)備：存儲(chǔ)器、通信接口、接口、輸入輸出設(shè)備、電源等；3嵌入式操作系統(tǒng)：、；4應(yīng)用軟件：5、嵌入式系統(tǒng)的硬件：嵌入式微處理器、,外圍電路,外部設(shè)備；嵌入式系統(tǒng)的軟

2、件：無操作系統(tǒng),小型操作系統(tǒng)軟件,大型操作系統(tǒng)軟件注：處理器三大部件：、限制器、存放器.6、嵌入式處理器特點(diǎn)：1實(shí)時(shí)多任務(wù)；2結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展；3很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能；4低功耗；7、處理器兩種工作方式：1經(jīng)過單片機(jī)的可單獨(dú)構(gòu)成處理器；2作為協(xié)處理器,具有單片機(jī)功能和數(shù)字處理功能；第二章1、核分類：軟核、固核、硬核；2、處理器系列：17系列三級(jí)流水,指令集,7;29系列處理水平,920T3增強(qiáng)4系列提供解密平安方案；5系列產(chǎn)權(quán)；6系列產(chǎn)權(quán)；7系列A:性能密集型；R:要求實(shí)時(shí)性；M:要求低本錢3、系列的變量后綴：1T:指令集；2D:調(diào)試器；3快速乘法器；4E:增強(qiáng)指令；5J:加速器4、XYZTDMIEJ

3、F務(wù)系列號(hào),y內(nèi)部存儲(chǔ)治理和保護(hù)單元,Z含有局速緩存.5、x86:1具有大量的指令和尋址方式300500條；28/2原那么：80%的程序只用20%的指令；3大多說程序只使用少量指令就能運(yùn)行；6、處理器核的性能指標(biāo)：1馮諾依曼哈佛；23流水線結(jié)構(gòu)；4超標(biāo)量執(zhí)行；5高速緩存；7、流水線所有的處理器：每個(gè)時(shí)鐘脈沖都接收下一條處理數(shù)據(jù)的指令,只是不同局部做不同的事情,提升系統(tǒng)處理速度和效率；73級(jí)流水線,4;9-5級(jí)流水線4*3;106級(jí)；一8級(jí)；一8級(jí)；8、4種異常：中斷、陷阱、故障、終止；9、處理器的7種工作模式：1用戶態(tài)；2快中斷；3中斷；4治理態(tài)；5終止態(tài)；6未定義；7系統(tǒng)；10的兩種工作狀態(tài)

4、：1狀態(tài)32位指令集,字對(duì)齊取指2狀態(tài)16位指令集,半字對(duì)齊取指.11存放器：37個(gè)存放器,其中31個(gè)通用存放器,6個(gè)狀態(tài)存放器,存放器位32位存放器.影子存放器：是為處理器的不同工作模式配備的專用物理存放器,在異常模式下,它們將代替用戶或者系統(tǒng)模式下使用的局部存放器.1一堆棧指針R132鏈接存放器R143程序計(jì)數(shù)器R15當(dāng)前取指指令地址狀態(tài)存放器：1保存當(dāng)前操作信息2限制允許和禁指中止3設(shè)置處理器操作模式.標(biāo)志位：1N結(jié)果為負(fù)數(shù),12Z結(jié)果為0,13C加法進(jìn)位1,減法置錯(cuò)位04V一帶符號(hào)溢出,15I-1禁止中斷6F1禁止中斷70一執(zhí)行；1,執(zhí)行.12存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)類型：8位字節(jié)加速器；16位字節(jié)

5、處理器；32位字節(jié)處理器；13.大端序：高字節(jié)一低地址；小端序：高字節(jié)一高地址.14的存儲(chǔ)體系1片內(nèi)存儲(chǔ)器：存放器,片上,可控,片內(nèi)2片外存儲(chǔ)器：主存儲(chǔ)器片外、,外部存儲(chǔ)器,后備存儲(chǔ)器.15.存儲(chǔ)治理單元的作用：1虛擬存儲(chǔ)空間到物理存儲(chǔ)空間的映射2存儲(chǔ)器保護(hù)功能3設(shè)置虛擬存儲(chǔ)空間的緩沖特性.16、是位于主存儲(chǔ)器和之間的一塊高速存儲(chǔ)器高速可控統(tǒng)一：馮諾伊曼結(jié)構(gòu)中指令和數(shù)據(jù)存放在一起,統(tǒng)一編址.別離:哈佛結(jié)構(gòu)中,指令和數(shù)據(jù)存放各存儲(chǔ)體,分開編址.邏輯放在處理器內(nèi)核與之間.邏輯在序列地址空間存儲(chǔ)數(shù)據(jù),處理器可以直接通過邏輯訪問數(shù)據(jù),而無需通過.物理放在和物理存儲(chǔ)器之間.物理使用物理地址存儲(chǔ)數(shù)據(jù),當(dāng)處

6、理器訪問存儲(chǔ)器時(shí),必須先把虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址,才能向內(nèi)核提供數(shù)據(jù).地址映射方法：直接映射電路簡單效率低,全相聯(lián)映射適合小,組想聯(lián)映射.17快速上下文切換擴(kuò)展：是硬件電路,加快進(jìn)程切換速度,減小切換開銷2寫緩存區(qū)改善了的性能18寫緩存區(qū)容量很小：位于處理核與主存之間1當(dāng)輸出數(shù)據(jù)時(shí),假設(shè)總線恰好被占用而無法輸出時(shí),那么可以把數(shù)據(jù)寫入寫緩存區(qū).當(dāng)總線上沒有比寫緩存區(qū)優(yōu)先級(jí)更高的掌控者時(shí),寫緩存區(qū)可以通過總線將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存2.19 .哈佛結(jié)構(gòu)在中的具體實(shí)現(xiàn)方式：1.程序指令和數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ),分開編址；23.哈佛結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)和指令是分開的,各有一套地址和數(shù)據(jù)總線,使取指和取數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行.20 .筒形移位

7、存放器；處理器內(nèi)部有筒形移位存放器,可以進(jìn)行移位操作.21 .看門狗定時(shí)器：引導(dǎo)嵌入式微處理器脫離死鎖工作狀態(tài).22 .邊界對(duì)準(zhǔn)：指處理器一次性的或者周期性的讀寫內(nèi)存的起始地址.提升數(shù)據(jù)傳輸速度,加快訪問速度,簡化了編譯器設(shè)計(jì),優(yōu)化了程序代碼.23 .總線：高性能片上總線；先進(jìn)外圍片上總線24地址空間編址方法：1獨(dú)立編址法8086,需要設(shè)置指令；2統(tǒng)一編址法3混合編址第三章1的指令集包括六類指令：分支指令,數(shù)據(jù)處理指令,狀態(tài)存放器存取指令,數(shù)據(jù)存取指令,協(xié)處理器指令,異常處理指令.3指令集和指令集具有兩個(gè)共同點(diǎn),一是他們都有較多的存放器,可以用于多種用途；而是對(duì)存儲(chǔ)的訪問只能通過指令進(jìn)行.4.

8、正交指令集具有如下特征1指令集中的絕大多數(shù)指令長度相同2指令的操作碼和操作數(shù)尋址字段的長度相對(duì)穩(wěn)定.3在尋址字段中,所有存放器的尋址都可以替換.5處理器有三個(gè)指令集：32位的指令集,16位的指令集和8位的指令集.6 .多存放器傳送指令的優(yōu)點(diǎn)：在數(shù)據(jù)塊操作,上下文切換,棧操作方面比單存放器傳送指令效率更高,但缺點(diǎn)是增加了中斷延遲.7 .簡述進(jìn)入異常時(shí)處理器的響應(yīng),退出異常時(shí)需要執(zhí)行哪些操作,處理器響應(yīng)1將的內(nèi)容保存到將要執(zhí)行的異常中斷模式的中2設(shè)置當(dāng)前程序狀態(tài)存放器中的模式字段位3將異常發(fā)生時(shí)程序的下一條指令地址保存到新的異常模式的R14存放器中4強(qiáng)制對(duì)程序計(jì)數(shù)器賦值,使程序從異常所對(duì)應(yīng)的向量地

9、址開始執(zhí)行中斷效勞子程序o退出異常時(shí)操作如下：1所有修改正的用戶存放器必須從處理程序的保護(hù)棧中恢復(fù)2恢復(fù)被中斷程序在被中斷時(shí)刻的存放器3返回到發(fā)生異常中斷的指令位置或者異常中斷的下一條指令處執(zhí)行.4去除中的中斷禁止標(biāo)志位.8 .指令集有何特點(diǎn)1指令集都是32位的2指令集都采用架構(gòu)3所有指令都可以條件執(zhí)行9 .簡述指令有幾種尋址方式存放器尋址,立即數(shù)尋址,存放器移位尋址,存放器間接尋址,基址尋址,多寄存器尋址,棧尋址,塊拷貝尋址,相對(duì)尋址.10 .處理器進(jìn)入治理模式1保存指令地址22設(shè)置模式,中斷,狀態(tài)3R14保存返回地址4異常入口地址11 .從異常中斷返回過程：1從恢復(fù)2從恢復(fù)3出棧12 .匯

10、編方法：1內(nèi)嵌匯編2匯編和C變量回訪3匯編和C相互調(diào)用第四章1.嵌入式系統(tǒng)常用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器：1:容量小,只讀,非易失一一用作載體；2:容量較大,儲(chǔ)存密度低,讀寫快；3:密度高,讀寫快,本錢低,2刷新一次；4:密度高,容量8512,與一致,本錢低,一一用作外部存儲(chǔ)器；5:大容量,中低密度,集成度高,本錢低,速度快一一用作外部存儲(chǔ)器.2、存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)：易失性、只讀性、位容量、速度、功耗、可靠性、價(jià)格.3、和容技術(shù)特點(diǎn)：共同特點(diǎn)一一先擦除:132M以下,可擦寫10萬次；2以“字節(jié)為單位；3可以做到芯片內(nèi)執(zhí)行；4讀取速度快；5與處理器總線連接:132M以下,可擦寫100萬次；2以“頁為單位；3不

11、能芯片內(nèi)執(zhí)行；4寫速度快；5連接方式；4、1八2總線：1同步串行總線；2連接和外設(shè),等；3雙向兩線結(jié)構(gòu)；4適合近距離非常性數(shù)據(jù)通信；5主從、多主分布通信網(wǎng)絡(luò).總線：1同步串行接口；2連接和外設(shè)；34線；4主從分布式通信網(wǎng)絡(luò)；總線：1串行現(xiàn)場(chǎng)總線；2應(yīng)用與汽車電子；3限制器集成在內(nèi)部；5的主要功能有：1可進(jìn)行傳輸波特率設(shè)定2將接收到的串行數(shù)據(jù)變換為主機(jī)內(nèi)部的并行數(shù)據(jù)3把機(jī)內(nèi)并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出串行數(shù)據(jù)4設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷?對(duì)輸入輸出的串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行奇偶校驗(yàn)處理,以及進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā),緩沖處理等.6.C語言程序?qū)Φ淖x寫標(biāo)準(zhǔn)：1在頭文件中對(duì)限制的存放器進(jìn)行宏定義2使用限定符7接口的主要特點(diǎn)1用行外設(shè)連接

12、2支持即插即用3連接容易,使用方便4獨(dú)立供電,降低外設(shè)本錢5速度快8.為嵌入式系統(tǒng)配備以太網(wǎng)接口有以下兩種方法1嵌入式處理器+以太網(wǎng)芯片對(duì)處理器沒有特殊要求,只要求正確把以太網(wǎng)接口芯片接到嵌入式總線上,編寫該接口芯片的驅(qū)動(dòng)程序.優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng),適合各種處理器,缺點(diǎn)是速度慢,可靠性不高2內(nèi)部集成了以太網(wǎng)限制器的嵌入式限制器特點(diǎn)：要求嵌入式處理器有通用的網(wǎng)絡(luò)接口,處理器是面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)的,處理器和網(wǎng)絡(luò)通過內(nèi)部總線交換數(shù)據(jù),速度快且可靠性高.9 .以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼方案,802.3標(biāo)準(zhǔn)10 .非編碼式鍵盤識(shí)別按鍵的方法有兩種：1行掃描法讓一個(gè)行線引腳發(fā)出低電平信號(hào),使該引腳對(duì)應(yīng)的鍵盤上某一

13、行線為低電平,而其余行線為高電平,然后讀行線值,如果行值中有某位為低電平,那么說明行列交點(diǎn)處的鍵被按下；否那么掃描下一行,直到掃描完全部行線為止.換言之,如果該航線所連接的鍵沒有按下,那么列線所接的端口得到的是全“1信號(hào)；如果有鍵按下,那么得到非全“1信號(hào).2線反轉(zhuǎn)法先將行線作為輸出線,列線作為輸入線,行線輸出全“0信號(hào),讀出列線的值,然后將行線列線輸入輸出關(guān)系互換,并且將剛剛獨(dú)到的列線所接的端口輸出,再讀出行線的輸入值,那么在閉合鍵所在的行線上的值必為00這樣,當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí),必定可讀到一對(duì)唯一的行列值.11 .液晶顯示器采用一種數(shù)字顯示技術(shù),通過液晶和彩色過濾器過濾光源,在平面面板上產(chǎn)生

14、圖像.12有兩種類型,一種是帶有驅(qū)動(dòng)電路的顯示模塊,這種可以與各種低檔單片機(jī)進(jìn)行接口,如8051系列單片機(jī)；另一種是顯示屏,它需要配接驅(qū)動(dòng)電路才能使用.連接方式：第一種嵌入式處理器可通過數(shù)據(jù)總線,存放器選擇,使能信號(hào)與模塊連接；第二種有限制器的潛入式處理器可通過限制信號(hào)線與顯示屏連接.13.觸摸屏方式：電阻式,電容式,外表聲波式,紅外線掃描,近場(chǎng)成像式觸摸屏組成局部：1觸摸檢測(cè)裝置：安裝在顯示屏幕前面,檢測(cè)觸摸位置,接收后送到觸摸屏限制器2觸摸屏限制器：接收觸摸信息,轉(zhuǎn)換為觸點(diǎn)坐標(biāo)送給處理器第五章1 .調(diào)試方法：1直接測(cè)試法2調(diào)試3軟件調(diào)試4模擬調(diào)試5全仿真調(diào)試2 .直接測(cè)試法：1在主機(jī)上編寫

15、源程序2編譯文件3下載/掛載4在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行程序5重復(fù)2測(cè)試時(shí)間長,效率低3 .調(diào)試：特點(diǎn)：是一種在線調(diào)試接口,需要一個(gè)接口與通信,完全非插入式調(diào)試,該方式有一個(gè)硬件調(diào)試體調(diào)試器.該硬件調(diào)試體與目標(biāo)板通過調(diào)試接口相連,與主機(jī)通過串口/網(wǎng)口口/并口相連.待調(diào)試軟件通過調(diào)試器下載到目標(biāo)板上運(yùn)行.功能：1讀出/寫入的存放器,訪問限制處理器內(nèi)核,2讀出/寫入內(nèi)存,訪問系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器.3訪問系統(tǒng)；4訪問系統(tǒng)；5限制程序單步執(zhí)行和實(shí)時(shí)執(zhí)行.4 .軟件調(diào)試：特點(diǎn)：宿主機(jī)上有調(diào)試器,目標(biāo)機(jī)上有監(jiān)控器,預(yù)先被固化到目標(biāo)機(jī)中,目標(biāo)機(jī)復(fù)位后被首先執(zhí)行,等待宿主機(jī)命令,主機(jī)和目標(biāo)板通過用口、網(wǎng)口、并口連接,主機(jī)上提供

16、調(diào)試界面,待調(diào)試軟件下載到目標(biāo)板上運(yùn)行.功能：實(shí)現(xiàn)嵌入式軟件調(diào)試,單步執(zhí)行目標(biāo)程序.5 .模擬調(diào)試：特點(diǎn)：模擬器是運(yùn)行在宿主機(jī)上的一個(gè)純軟件系統(tǒng)工具,它通過模擬目標(biāo)機(jī)的指令系統(tǒng)或目標(biāo)機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用到達(dá)在宿主機(jī)上運(yùn)行和調(diào)試嵌入式程序的目的.調(diào)試工具和待調(diào)試的嵌入式軟件都在宿主機(jī)上運(yùn)行,由主機(jī)提供一個(gè)模板的目標(biāo)運(yùn)行環(huán)境.功能：主要是用作用戶程序的模擬運(yùn)行,用來檢查語法和程序的結(jié)構(gòu)等簡單錯(cuò)誤.6 .全仿真調(diào)試：特點(diǎn)：是一種用于替代目標(biāo)板上的的設(shè)備,仿真器通過仿真頭連接到目標(biāo)板,通過用口、網(wǎng)口或口與主機(jī)連接.7 .簡述嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境：選擇主要芯片,確定編程語言,選擇開發(fā)環(huán)境,的使用,測(cè)試工

17、具與其他輔助設(shè)備8集成開發(fā)環(huán)境特點(diǎn)：1可在以及,上運(yùn)行；2支持所有的系列處理器.組成局部：1代碼生成工具；2集成開發(fā)環(huán)境；3調(diào)試器；4指令集模擬器；5開發(fā)包；6應(yīng)用庫.第六章1、嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)：非通用性；實(shí)時(shí)性；功耗、本錢、可靠性嚴(yán)格要求；有限存儲(chǔ)空間實(shí)行；可裁剪.2、搶占性內(nèi)核：優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)能夠立即執(zhí)行,從而能夠保證系統(tǒng)具有高度實(shí)時(shí)性能.含義：當(dāng)任務(wù)位于內(nèi)核空間時(shí),有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)出現(xiàn)時(shí),如果當(dāng)前內(nèi)核允許搶占,那么可以將當(dāng)前任務(wù)掛起,執(zhí)行優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù).3、不可搶占式內(nèi)核：要求每個(gè)任務(wù)在程序代碼執(zhí)行完畢后自行放棄的所有權(quán).含義：高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程不能終止正在內(nèi)核中運(yùn)行的低優(yōu)先級(jí)的任

18、務(wù)而搶占運(yùn)行,除非任務(wù)自愿放棄,否那么該任務(wù)將一直運(yùn)行下去,直至完成或退出內(nèi)核.4、嵌入式操作系統(tǒng)按內(nèi)核結(jié)構(gòu)分為：單內(nèi)核型和微內(nèi)核型.單內(nèi)核型：整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)可執(zhí)行文件包含所有的操作系統(tǒng)組件；系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就是無結(jié)構(gòu),由一組函數(shù)組相互之間可以隨意的調(diào)用；剪裁,修改后重新編譯；通信開銷小.典型代表一一嵌入式微內(nèi)核型：操作系統(tǒng)內(nèi)核只包含最小的功能,其他的操作系統(tǒng)組件以中問件的形式存在于內(nèi)核之外；設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完全從內(nèi)核中剝離,獨(dú)立成為一層；方便增加新功能組件；易于擴(kuò)展和調(diào)試,運(yùn)行速度慢.典型代表：,等許多嵌入式操作系統(tǒng).5、實(shí)時(shí)系統(tǒng)的定義：對(duì)外來事件能在限定的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)做出預(yù)定質(zhì)量處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng).及時(shí)、準(zhǔn)確根本屬性：可預(yù)測(cè)性、可靠性6、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間：計(jì)算機(jī)從識(shí)別一個(gè)外部事件到做出反響的時(shí)間.7、實(shí)時(shí)系統(tǒng)根據(jù)響應(yīng)時(shí)間分為：強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)、普通實(shí)時(shí)系統(tǒng)、弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)根據(jù)時(shí)限響應(yīng)性能分為：硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)、軟實(shí)時(shí)系統(tǒng).8、強(qiáng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)常用的調(diào)度算法：基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法：基于使用比例的共享式調(diào)度算法；基于時(shí)間的進(jìn)程調(diào)度算法.9、優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)