嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)提綱

什么是嵌入式系統(tǒng)？與通用計算機相比，嵌入式系統(tǒng)有哪些特點？嵌入式系統(tǒng)是嵌入到對象體中的專用計算機系統(tǒng)。它的三要素是嵌入、專用、計算機。嵌入式系統(tǒng)就是一個具有特定功能或用途的計算機軟硬件集合體，即以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為根底，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、本錢、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。特點：專用性，多樣性功耗低，體積小可靠性，健壯性實時性，操作系統(tǒng)內(nèi)核小創(chuàng)新性，生命周期長可裁剪性需要專門的開發(fā)環(huán)境和工具2、嵌入式處理器有哪幾類？試舉例說明SOC、SOPC?！?〕MCU微控制器價格低廉，功能優(yōu)良，處理能力非常有限。嵌入式工業(yè)的主流產(chǎn)品〔2〕MPU嵌入式微處理器和工業(yè)控制計算機相比，具有體積小、質(zhì)量輕、本錢低、可靠性高的優(yōu)點。〔3〕DSP數(shù)字信號處理是專門用于信號處理方面的處理器，在其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進行了特殊設(shè)計?！?〕SOC片上系統(tǒng)片上系統(tǒng)是IC設(shè)計的開展趨勢。采用SOC設(shè)計技術(shù)，可以大幅度的提高系統(tǒng)的可靠性，減小體統(tǒng)的面積，降低功耗和本錢，極大的提高了系統(tǒng)的性價比?！?〕SOPC他是片上系統(tǒng)，即由單個芯片可以完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能。其次，他是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計方式，可裁剪，可擴充、可升級、具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。3.嵌入式系統(tǒng)的硬件、軟件各由哪些局部組成？硬件：由基于ARM內(nèi)核的微處理器〔內(nèi)含外圍接口電路〕、電源電路、內(nèi)存儲器、看門狗及復(fù)位電路、人機交互和其他的輸入輸出接口電路組成。軟件組成：操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、驅(qū)動層軟件4、目前常見嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)WinCE操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)Symbian操作系統(tǒng)android操作系統(tǒng)iPhoneOS操作系統(tǒng)WebOS操作系統(tǒng)MeeGo操作系統(tǒng)5、ARM微處理器有何特點？ARM的體系結(jié)構(gòu)采用了RISC處理器設(shè)計技術(shù),執(zhí)行效率高.體積小，功耗低，本錢低，性能好多存放器結(jié)構(gòu)，多數(shù)操作在存放器中完成指令長度固定，尋址方式靈活高效兩種指令集〔16/32位〕具備在線仿真調(diào)試功能多處理器模式RISC處理器的特征與其指令特點。在相同的集成規(guī)模下，RISC的CPU核在芯片上占的面積要小的多有利于減小芯片的尺寸和降低功耗，有利于扇熱結(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)本錢低對于實時應(yīng)用，RISC指令具有均勻劃一并較小的執(zhí)行長度，因此有利于可預(yù)測性，并且有利于縮短中斷延遲特點：指令系統(tǒng)較少沒有較長執(zhí)行時間的指令編碼長度固定只能對存放器進行算術(shù)和邏輯操作，Load/Store體系結(jié)構(gòu)采用優(yōu)化編譯技術(shù)，生成高效的目標(biāo)代碼程序。6、ARM的thumb指令的特點。 Thumb指令為16為長度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價的ARM代碼相比擬，可節(jié)省30%-40%以上的存儲空間，同時具備32位代碼的所有優(yōu)點。7、ARM微處理器的工作狀態(tài)32位指令的ARM狀態(tài)和16位指令的Thumb狀態(tài)ARM和Thumb之間狀態(tài)的切換不影響處理器的模式或存放器的內(nèi)容。ARM指令集和Thumb指令集都有相應(yīng)的狀態(tài)切換命令。ARM處理器在開始執(zhí)行代碼時，只能處于ARM狀態(tài)。存儲格式ARM存儲器以8位為一個單元存儲數(shù)據(jù)，每個存儲單元分配一個存儲地址。用兩種方法存儲字?jǐn)?shù)據(jù)，稱為大端格式和小端格式。大端格式：字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)存放在高地址中小端格式：低地址存放字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)指令流水線。三級流水線ARM的組織〔取指級、譯碼級、執(zhí)行級〕五級流水線ARM的組織〔取值、譯碼、執(zhí)行、緩沖數(shù)據(jù)、回寫〕8、ARM七種處理器模式各有何屬性，切換的條件。用戶模式(usr)：ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài),大局部任務(wù)執(zhí)行在這種模式。快速中斷模式(fiq)：當(dāng)一個高優(yōu)先級(fast)中斷產(chǎn)生時將會進入這種模式,用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理外部中斷模式(irq)：當(dāng)一個低優(yōu)先級(normal)中斷產(chǎn)生時將會進入這種模式。用于通用的中斷處理管理模式(svc)：當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時將會進入這種模式,供操作系統(tǒng)使用的一種保護模式。中止模式〔abt〕：當(dāng)存取異常時將會進入這種模式，用于虛擬存儲及存儲保護。未定義模式〔und〕：當(dāng)執(zhí)行未定義指令時會進入這種模式，軟件仿真硬件協(xié)處理器。系統(tǒng)模式〔sys〕：供需要訪問系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)任務(wù)使用，運行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)由CPSR〔當(dāng)前程序狀態(tài)存放器〕的低5位表達當(dāng)前工作模式切換的條件：軟件控制主動切換、某事件發(fā)生引起切換9、ARM狀態(tài)下包括哪些通用存放器、狀態(tài)存放器。R13、R14、R15的作用?！策x擇題〕通用存放器包括R0-R15，可以分為三類。未分組存放器R0-R7分組存放器R8-R14程序計數(shù)器R15存放器R16用作CPSR即當(dāng)前程序狀態(tài)存放器，SPSR備份的程序狀態(tài)存放器R13常用作堆棧指針R14稱作子程序連接存放器或連接寄調(diào)用指令存器LR，當(dāng)執(zhí)行BL子程序調(diào)用指令時，R14中得到R15〔程序計數(shù)器PC〕的備份。R15用作程序計數(shù)器〔PC〕10、CPSR、SPSR存放器中各位的作用，怎樣對它們操作以及各位狀態(tài)。N，Z，C，V均為條件標(biāo)志位11、ARM有哪些異常？〔1〕復(fù)位異?！?〕未定義指令異常〔3〕軟件中斷異?！?〕指令預(yù)取中止異?！?〕數(shù)據(jù)訪問中止〔6〕外部中斷請求IRQ〔7〕快速中斷請求FIQARM微處理器如何處理異常？P40、41將下一條指令的地址存入相應(yīng)連接存放器LR，以便程序在處理異常返回時能從正確的位置重新開始執(zhí)行。將CPSR復(fù)制到相應(yīng)的SPSR中根據(jù)異常類型，強制設(shè)置CPSR中的運行模式位強制PC從相關(guān)的異常向量地址取下一條指令執(zhí)行，從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理程序處。12、異常向量表存放在哪里？存在內(nèi)存中，每個異常中斷對應(yīng)的中斷向量表的4個字節(jié)的空間中存放一個跳轉(zhuǎn)指令或者一個向PC存放器中賦值的數(shù)據(jù)訪問指令13、ARM指令格式。尋址方式有哪些？格式：指令類型名(條件名)(S)〈目標(biāo)操作數(shù)〉，〈源操作數(shù)1，2〉尋址方式：立即尋址存放器尋址存放器間接尋址基址加偏址尋址堆棧尋址塊拷貝尋址相對尋址14、什么是指令的條件域？ARM指令根據(jù)CPSR中的條件位自動判斷是否執(zhí)行指令，在條件滿足時，指令執(zhí)行，否那么指令被忽略。在ARM的指令編碼表中，統(tǒng)一占用編碼的最高四位[31：28]來表示“條件碼〞〔即“cond〞〕15、在ARM的立即尋址方式下其立即數(shù)如何在指令編碼中表示？第二個源操作數(shù)即為立即數(shù)，要求以“＃〞為前綴，對于以十六進制表示的立即數(shù)，還要求在“＃〞后加上“0x〞。16、ADR和ADRL偽指令的作用，二者的區(qū)別是什么？LDR偽指令的作用是什么？如何傳送立即數(shù)？P82附近小范圍的地址讀取偽指令，ADR指令將基于ＰＣ相對偏移的地址值讀取到存放器中，在匯編編譯過程中，ＡＤＲ偽指令被編譯器替代成為一條適宜的指令。ＡＤＲＬ偽指令，將基于ＰＣ相對偏移的地址值或基于存放器相對偏移的地址值讀取到存放器中，比ＡＤＲ偽指令可以讀取更大范圍的地址。在匯編編譯器編譯程序時，ＡＤＲＬ被編譯成兩條適宜的指令。ＬＤＲ，用于加載３２位立即數(shù)或一個地址值到指定的存放器。假設(shè)加載的常數(shù)未超過ＭＯＶ或ＭＶＮ的范圍，那么使用ＭＯＶ或者ＭＶＮ指令代替該ＬＤＲ偽指令，否那么匯編器將常量放入文字池，并使用一條程序相對偏移的LDR指令從文字池讀取常量。17、跳轉(zhuǎn)、加載／存儲命令、數(shù)據(jù)處理指令的常見使用方法。〔堆棧操作，MOV，LDR，STR，LDM，STM加減法，BX，ADR，LDR偽指令〕18、ATPCS根本規(guī)那么這些根本規(guī)那么包括子程序調(diào)用過程中存放器的使用規(guī)那么、數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)那么和參數(shù)的傳遞規(guī)那么了解。存放器的使用規(guī)那么子程序間通過存放器R0～R3來傳遞參數(shù)在子程序中，使用存放器R4～R11來保存局部變量。在Thumb程序中，通常只能使用存放器R4～R7來保存局部變量。存放器R12用作過程調(diào)用中間臨時存放器存放器R13用作數(shù)據(jù)棧指針，記作SP。存放器R14稱為鏈接存放器，記作LR。存放器R15是程序計數(shù)器，記作pc。數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)那么ATPCS規(guī)定數(shù)據(jù)棧為FD〔滿遞減〕類型，并且對數(shù)據(jù)棧的操作是8字節(jié)對齊的。 參數(shù)的傳遞規(guī)那么子程序參數(shù)傳遞規(guī)那么：當(dāng)參數(shù)不超過4個時，可以使用存放器R0~R3來傳遞參數(shù)；當(dāng)參數(shù)超過4個時，還可以使用數(shù)據(jù)棧來傳遞參數(shù)子程序結(jié)果返回規(guī)那么結(jié)果為一個32位的整數(shù)時，可以通過存放器R0返回；結(jié)果為一個64位整數(shù)時，可以通過存放器R0和R1返回，依次類推。19、畫出開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時，開發(fā)板與微機的連線圖，弄清各連線的用途。＊20、嵌入式軟件開發(fā)的交叉開發(fā)環(huán)境如何組成。＊21、嵌入式系統(tǒng)存儲器有哪幾種？存儲器有SRAM，DRAM，ROM，Namd-Flash和Nor-FlashNand-Flash與Nor-Flash的區(qū)別，NORflash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個字節(jié)。NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù)，各個產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。NORFlash的特點是芯片內(nèi)執(zhí)行〔XIP，eXecuteInPlace〕，這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時具有很高的本錢效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。NAND的結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以到達高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于Flash的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。通常讀取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的寫入速度比NOR快很多在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟件支持，在NAND器件上進行同樣操作時，通常需要驅(qū)動程序，也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動程序(MTD)，NAND和NOR器件在進行寫入和擦除操作時都需要MTD(MemoryTechnologyDevices)。SRAM與DRAM。SRAM不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部的數(shù)據(jù)，而DRAM每隔一段時間就要刷新充電一次，否那么內(nèi)部數(shù)據(jù)會喪失。SRAM集成度較低，相同容量的DRAM內(nèi)存設(shè)計為較小的體積，但SRAM體積較大，且功耗較低。22、s3c2410的引腳OM［1:0］的作用。其三種啟動方式不同點。OM【1:0】在產(chǎn)品測試的時候，可以將S3C2410置于測試模式下，他還決定了nGCS0使能區(qū)域的總線寬度。上拉或者下拉電阻器可以決定復(fù)位期間的邏輯電平具有三種啟動方式，由OM[l：0]管腳選擇：在00時處理器從NANDFlash啟動；在01時從16位寬的ROM啟動；在10時從32位寬ROM啟動。23、s3c2410存儲系統(tǒng)的特征，設(shè)置存儲器系統(tǒng)涉及的內(nèi)容。設(shè)置的內(nèi)容：24、s3c2410各個外圍接口的功能：iic，iis，jtag，lcd。iis：1)1通道音頻IIS總線接口，可基于DMA方式工作；2)串行，每通道8/16位數(shù)據(jù)傳輸；3)發(fā)送和接收具備128字節(jié)(64字節(jié)加64字節(jié))FIFO；4)支持IIS格式和MSB-justified數(shù)據(jù)格式。jtag：S3C2410X內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口的EmbeddedICE調(diào)試模塊。硬件仿真器可以通過JTAG接口對開發(fā)板進行在線仿真調(diào)試，也可以使用sjf2410等燒寫工具通過JTAG接口對其擴展的Flash存儲器進行編程。目前普遍使用標(biāo)準(zhǔn)的20針JTAG接口。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為測試模式選擇、測試時鐘、測試數(shù)據(jù)輸入和測試數(shù)據(jù)輸出。通過JTAG接口，可對芯片內(nèi)部的所有部件進行訪問，因而是開發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡潔高效的手段。目前JTAG接口的連接有兩種標(biāo)準(zhǔn)，即14針接口和20針接口。25、IIC總線有關(guān)知識的了解。I2C總線是飛利浦公司開發(fā)的一種常用于將微處理器連接到系統(tǒng)的串行總線。常將其用于連接串行存儲器和LCD控制器，D/A…等功能擴展芯片。使用I2C總線接口有4種操作模式：主傳送模式、主接收模式、從傳送模式、從接收模式。只使用兩條線：串行數(shù)據(jù)線〔SDL〕用于數(shù)據(jù)傳送，串行時鐘線〔SCL〕用于指示什么時候數(shù)據(jù)線上是有效數(shù)據(jù)。工作于全雙工通信形式。26、LCD有關(guān)知識的了解。LCD的驅(qū)動控制通常由兩種大類：一種是LCD顯示屏后邊有印刷板并在板上帶有驅(qū)動芯片的LCD模塊，顯示存放器。使用普通總線方式傳送顯示的數(shù)據(jù).直接使用微處理器芯片上的內(nèi)置LCD控制器來構(gòu)造顯示模塊.使用其專用LCD接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出像素:一個像素就是LCD上的一個點，是顯示屏上所能控制的最小單位。分辨率:指LCD上象素的數(shù)目，用“橫向點數(shù)×縱向點數(shù)〞，如：320×240、640×480等。27、電阻式觸摸屏有關(guān)知識的了解。最常見的觸摸屏是電阻式觸摸屏，其屏體局部是一塊與顯示屏外表非常配合的多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，外表涂有一層透明的導(dǎo)電層上面在蓋有一層外外表硬化處理，光華防刮的塑料層，它的內(nèi)外表也涂一層透明導(dǎo)電層。在兩個導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小〔小于千分之一英寸〕的透明隔離點把它們隔離絕緣。電阻式觸摸屏工作時，上下導(dǎo)體層相當(dāng)于電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)某一層電極加上電壓時，會在該網(wǎng)絡(luò)上形成電壓梯度。如有外力使得上下兩層在某一點接觸，那么在另一層未加電壓的電極上可以測的接觸點處的電壓。然后用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來測量電壓，以此得出位置。觸摸屏通過交替使用水平和垂直電壓梯度來獲得x和y的位置。具體常用的有四線電阻式觸摸屏。28、Bootloader的概念及其功能，系統(tǒng)上電之后，對系統(tǒng)進行初始化工作。關(guān)閉看門狗，改變系統(tǒng)時鐘，初始化存儲控制器，將更多的代碼復(fù)制到內(nèi)存中等。BootLoader程序的內(nèi)容：處理器時鐘，看門狗初始化異常向量表初始化存儲器系統(tǒng)初始化堆棧,中斷處理初始化有特殊要求的I/O端口、設(shè)備初始化C應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境,進入C代碼應(yīng)用程序加載啟動操作系統(tǒng)更新操作系統(tǒng)其他管理功能其初始化包含有哪些根本的操作？存儲器的類型，總線寬度存儲器的地址分布地址重映射存儲器時序配置Bootloader中進行內(nèi)存映射的目的。由于Flash的訪問速度大大低于RAM，每次產(chǎn)生異常后，都要從Flash的異常向量表跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序，會影響異常的響應(yīng)速度，因此，系統(tǒng)便提供一種靈活的地址重映射方法，加快訪問速度。29、Bootloader的燒寫方式。使用ADS軟件和ARM仿真器：先將編譯后的Flash燒寫程序加載到SDRAM中，運行Flash燒寫程序，在指定Flash燒寫的起始地址后，F(xiàn)lash燒寫程序?qū)碾娔X上把編譯好的Bootloader映像燒寫到Flash的指定位置使用專門的Flash編程器：將Bootloader寫入Flash，然后將燒寫完畢的Flash插入板子上，這是針對Flash還沒有插入板子的情形使用Bootloader：這是針對Bootloader已經(jīng)駐留在Flash的情形，可以通過Bootloader燒Bootloader，Bootloader之所以具有這種功能，是由Bootloader的分段執(zhí)行特性決定的，當(dāng)Bootloader在Flash中執(zhí)行時，主要是把自身剩余的代碼復(fù)制到SDRAM中，然后進入到SDRAM運行后就可以反過來更新Flash中的Bootloader映像了。如果Bootloader不分段一直在Flash中執(zhí)行，同時又更新Flash中的數(shù)據(jù)，這樣將造成邏輯錯誤。30、Bootloader啟動流程。啟動分為哪2個階段，每個階段主要完成的操作。由于BootLoader的實現(xiàn)依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)，大多數(shù)BootLoader都分為stage1和stage2兩個局部。依賴于CUP體系結(jié)構(gòu)的代碼，如設(shè)備初始化代碼等，通常是黨在stage1中，而且通常是用匯編語言實現(xiàn)的，已到達短小精悍的目的。而stage2那么通常是由C語言來實現(xiàn)的，這樣可以實現(xiàn)更復(fù)雜的功能，而且代碼帶具有更好的可讀性和可移植性。第一階段〔stage1〕： 硬件設(shè)備初始化 加載第二階段的程序在RAM中 設(shè)置堆棧 跳轉(zhuǎn)到第二階段的C程序入口點第二階段〔stage2〕：初始化本階段要使用的硬件設(shè)備檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射等待命令決定進入何種模式更新Linux：進入操作菜單，執(zhí)行用戶命令啟動Linux：將Kernel映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash拷貝到RAM中為內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)調(diào)用內(nèi)核31、嵌入式Linux應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)涉及的內(nèi)容。內(nèi)核配置內(nèi)核的編譯根文件系統(tǒng)的構(gòu)建內(nèi)核及文件系統(tǒng)的燒寫32、ARM中的存儲器管理單元MMU的作用是什么？MMU是存儲器管理單元的縮寫，是用來管理虛擬內(nèi)存系統(tǒng)的器件