嵌入式考试 名词解释

名词解释：
（1）硬实时：通常将采用优先级驱动的、具有时间确定性的、可抡占调度的RTOS而设计的实时系统称为硬实时系统。

(2)优先级驱动：在一个多任务系统中，正在运行的任务总是优先级最高的任务。

在任何给定的时间内，总是把处理器分配给最高优先级的任务。

(3)优先级反转：当一个任务等待比它优先级低的任务释放资源而被阻塞时，就会发生优先级反转。

优先级继承技术可以解决优先反转问题。

(4)优先级继承：当优先级反转发生时，较低优先级任务的优先级被暂时提高，以匹配较高优先任务的优先级。

这样，就可以使较低优先级任务尽快地执行、并且释放较高优先级所需要的资源。

(5)实时执行体：实时执行程序包括一套支持实时系统所必需的机制，如多任务支持、CPU 调度、通信和存储分配等。

在嵌入式应用中，这一套机制被称为实时操作系统或实时执行体或实时内核。

VxWorks就是一个实时执行体，编程人员根据实时执行体基础构造自己的应用。

(6)重调度过程：重调度过程是一段系统程序，用于判定任务优先级和任务的执行状态。

一旦任务的状态发生变化，就会引起切换
(7)任务：RTOS中的任务相当于一般操作系统的进程，一个任务就是RTOS的一个可以独立运行的例程。

在程序设计时，任务被设计成无限循环程序（过程）
(8)任务上下文：任务上下文是指一个未运行的任务的状态，如堆栈指针、计数器、内存字段和通用寄存器等。

(9)高度延迟：(调度延时)
(10)可伸缩的体系结构：可伸缩的体系结构是指一个软系统能够支持多种应用而无需在接口上做很大的变动。

这种结构往往提供可选用的系统组件，供开发者量体裁衣。

（11）中断延迟：中断延迟是指中断发生到开始执行中断处理程序的这一段时间。

（12）互斥：互斥是用于控制多任务对共享数据进行顺序访问的同步机制。

在多任务应用中，当两个或更多的任务同时访问一数据区时，就会造成访问冲突。

互斥能使它们依次访问共享数据而不引起冲突。

（13）抢占：抢占是指当系统在处于核心态的内核运行时，允许任务重新调度。

也就是说，一个正在执行的任务可以被打断而让另外一个任务运行，这提高了应用对外部中断的响应性。

许多RTOS都是以抢占方式运行，但不是说调度在任何时候都是可以发生的。

例如，当RTOS的一个任务正在通过系统调用访问共享数据时，重新调度和中断都是不允许的。

（14）RISC体系结构：
RISC的基本设计思想是为了使计算机的结构更简单，运算速度更快，保留最基本的,去掉复杂、使用频度不高的指令；采用Load/Store结构，以减少指令格式，统一存储器访问方式；采用硬接线控制代替微程序控制
RISC体系结构有如下特点：
a具有大量的寄存器，大多操作都在寄存器中完成；
b寻址方式灵活简单，执行效率高；
c通过载入和存储指令访问存储器；
d采用固定长度的指令格式；
e所有的指令都可以条件执行，以提高指令执行效率；
f同一条数据处理指令中包含算术逻辑单元处理和移位处理；
g使用地址自动增加（减少）来优化程序中的循环处理；
h载入和存储指令可以批量传输数据，从而提高数据传输效率。

（15）立即寻址：操作数本身就在指令中给出，只要取出指令也就取到了操作数，这个操作数被称为立即数。

如：ADD R0,#1
（16）寄存器寻址：利用寄存器中的数值作为操作数。

如：ADD R0,R1,R2
（17）寄存器间接寻址：以寄存器中的值作为操作数的地址，而操作数本身存放在存储器。

如：ADD R0，R1，【R2】；R0=R1+【R2】
（18）基址变址寻址：将寄存器（该寄存器一般称做基址寄存器）的内容与指令中给出的地址偏移量相加，从而得到一个操作数的有效地址。

变址寻址方式常用于访问某基地址附近的地址单元。

如：LDR R0，【R1，#4】；R0=【R1+4】
（19）多寄存器寻址：一条指令可以完成多个寄存器值的传送。

（20）相对寻址：以程序计数器PC的当前值为基地址，指令中的地址标量作为偏移量，将两者相加后得到操作数的有效地址。

（21）堆栈寻址：堆栈是一种数据结构，按先进后出（FILO，First In Last Out）的方式工作，使用一个称做堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作位置，堆栈指针总是只向栈顶。

（22）进度调试：
（23）内存管理：在LINUX内核中，内存管理子系统允许多个进程安全地共享主内存区域。

逻辑上分为两部分：硬件无关：提供进程的映射和虚拟内存的对换。

硬件相关：为内存管理硬件提供了虚拟接口。

（24）虚拟文件系统：在LINUX内核中，VFS避开了各种硬件的具体细节，为所有硬件提供统一的接口。

（25）信号：用于通知接收进程有某种事件发生。

（26）管理：（管道）管道就是一种把一个进程的标准输出与另一个进程的标准输入相连接的方法。

（27）报文队列：是消息的链接表，包括POSIX消息队列、System V消息队列等。

有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读取队列中的消息。

（28）共享存储段：即允许一个或多个进程通过在它们的虚地址空间中同时出现的存储区进行通信。

（29）信号量：主要作为进程之间及同一进程不同线程之间的同步手段。

（30）TCP（传输控制协议）：是基于连接的协议，是在需要通信的两个应用程序之间建立起一条虚拟的连接线路，而在这条线路间可能会经过很多子网、网关和路由器。

TCP协议保证在两个应用程序之间可靠地传送和接收数据，并且可以保证没有丢失的或者重复的数据包。

（31）IP（网际协议）：IP工作在网络层，是TCP/IP协议族中最为核心的协议，其他的协议可以利用IP协议来传输数据。

TCP和UDP数据都以IP数据包格式传输，IP信息封装在IP数据包中。

每一个IP数据包都有一个IP数据头，其中包括源地址和目的地址，一个数据校验和，以及其他一些有关的信息，
（32）UDP：UDP协议是一种无连接、不可靠的传输层协议。

使用该协议只是把应用程序传来的数据加上UDP头包括端口号、段长等字段，作为UDP数据包发送出去，但是并不保证数据包能到达目的地，其可靠性由应用层来提供。

（33）软实时：软实时系统并不要求限定某一任务必须在一定的时间内完成，只要求各任务运行得越快越好。

问答题:
1．着重学习有关：嵌入式系统的概念、组成及特点。

嵌入式系统是以应用为中心、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。

嵌入式系统包括硬件和软件两个部分，硬件包括处理器、存储器、外设2器件、I/O端口和图形控制器等。

软件包括嵌入式操作系统和应用软件编程两大部分和4个层次即设备驱动接口、实时操作系统、可编程应用接口、应用软件。

⏹嵌入式系统的主要特点
a通常含有面向特定应用的嵌入式CPU。

b是计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业的具体应用相结合的产物。

c其硬件和软件的设计效率要高。

d与具体应用紧密结合，其升级换代也与具体产品同步进行，因此生命周期较长。

e其软件均固化在存储芯片或单片机中，因此，速度和可靠性较高。

f不具备独立开发能力，必须借助外部开发工具或系统进行设计，因此用户不能对其中的程序功能进行修改。

2．着重学习有关：嵌入式系统的软件组成部分，以及它们之间的相互关系。

嵌入式系统分为两大部分，4个层次。

嵌入式操作系统：如VRTX、pSOS、VxWorks、Windows CE、EPOC、Linux、PALM、OS9、Java CHORUS OS、QNX、NAVIO
应用软件:为不同应用而编写的软件。

4个层次：
（1）设备驱动接口（DDI，Device Driver Interface）--负责嵌入式系统与外部设备的信息交互；（2）实时操作系统（RTOS，Real Time Operation system）
基本模块：是操作系统的核心，负责整个系统的任务高度，存储分配、时钟管理和中断管理，提供文件、图形用户界面（GUI，Graphics User Interface）等基本服务。

扩展模块：提供操作的扩展功能，包括网络、数据库等。

（3）可编程应用接口（API，Application Programmable Interface）
也称为编程中间件、应用中间软件，是为编制应用程序提供的各种编程接口库。

（4）应用软件-----针对不同就用而由开发者自己编写的软件。

3．着重学习有关：在嵌入式系统中，嵌入式微处理器子系统与存储器系统之间的连接信号。

4．着重学习有关：R14寄存器的作用，以及在使用时应该注意的问题。

R14为链接寄存器（LR），在结构上有两个特殊功能：
▪在每种模式下，模式自身的R14版本用于保存子程序返回地址；
▪当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址（有些异常有一个小的固定偏移量）。

注意的问题：当发生异常嵌套时，这些异常之间可能会发生冲突，R14寄存器中的PC 值将被覆盖，导致程序不能返回。

5．着重学习有关：R13寄存器的作用。

R13寄存器在ARM指令中常用作堆栈指针。

当程序的运行进入异常模式时，可以将需要保护的寄存器放入R13所指向的堆栈；而当程序从异常模式返回时，则从对应的堆栈中恢复，采用这种方式可以保证异常发生后程序的正常执行。

6．着重学习有关：嵌入式操作系统中所采用的任务控制方式。

不同嵌入式操作系统中，任务可为进程或者是线程。

操作系统采用任务控制块（TCB）对任务进行操作控制。

所谓TCB，就是在操作系统中用来描述和管理一个任务的数据结构。

系统为每个任务都维护了一个相应的TCB，用来保存该任务的各种相关信息。

TCB内容包括任务的管理信息、CPU上下文信息和资源管理信息。

对整个任务的管理就是通过对每个任务的
TCB操作实现的，具体来说，当需要创建一个新任务时，就为它生成一个TCB，并初始化这个TCB的内容；当要终止一个任务时，回收其TCB即可。

7．着重学习有关：嵌入式处理器的ARM状态和Thumb状态的切换方式。

状态切换方法：
⏹进入Thumb状态：当操作数寄存器的状态位（位0）为1时，执行BX指令，使微
处理器从ARM状态切换到Thumb状态。

此外，当处理器从Thumb状态进入异常，一旦异常返回，自动切换到Thumb状态。

⏹进入ARM状态：当操作数寄存器的状态位（位0）为0时，执行BX指令，使微处
理器从Thumb状态切换到ARM状态。

此外，在进行异常处理时，将PC指针放入异常模式链接寄存器中，并从异常向量地址开始执行程序，也可以使处理器切换到ARM 状态。

8．着重学习有关：比较在ARM中系统调用和中断的差异。

中断方式才是多任务操作系统中最有效利用处理器的方式。

当CPU进行主程序操作时，外设的数据已存入端口的数据输入寄存器，或端口的数据输出寄存器已空，此时由外设通过接口电路向CPU发出中断请求信号。

CPU在满足一定条件下，暂停执行当前正在执行的主程序，转入执行相应能够进行输入/输出操作的子程序，待输入/输出操作执行完毕之后，CPU 再返回并继续执行原来被中断的主程序。

这样，CPU就避免了把大量时间耗费在等待、查询外设状态的操作上，使其工作效率得以大大提高。

操作系统将所有的设备全部看成文件，并通过文件的操作界面进行操作,一般对文件进行操作由相关功能函数完成，每个函数即对应于一种系统调用如可以通过系统调用open()打开设备文件。

在驱动程序结构中，包含了中断服务程序，由Linux系统来接收硬件中断，再由系统调用中断服务子程序。

9．着重学习有关：中断处理的主要流程。

异常中断的响应过程和返回过程
(1）异常中断响应过程
①保存CPSR到将要执行的异常中断的SPSR；
②设置CPSR的值：设置CPSR相应位的值使处理器进入特定的处理器模式，按要求屏蔽中断；
③设置LR寄存器：将中断相应模式的LR寄存器的值设置为异常中断的返回地址；
④处理程序计数器PC：将PC值设为相应的中断向量的地址。

（2）异常中断返回过程
①恢复CPSR：将保存在中断模式中的SPSR值赋给当前的CPSR；
②将返回地址复制到PC：这样程序将返回到异常中断产生的下一条指令或出现问题的指令处执行。

10．着重学习有关：S3C44B0X上的PWM定时器的工作原理。

11．着重学习有关：有关S3C44B0X芯片中UART的自动流控制和非自动流控制方式。

编程题：
着重了解有关：CMN、CMP、B、SUB和SBC指令。