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嵌入式复习笔记
嵌入式复习笔记奇世雅一1.1什么是嵌入式系统:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,且软硬件可裁减,适应应用系统对功能可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
1.2嵌入式组成:⏹嵌入式微处理器⏹外围硬件设备⏹嵌入式操作系统⏹特定的应用程序1.3嵌入式系统的特点:⏹应用的特定性和广泛性⏹技术、知识、资金的密集性⏹高效性⏹较长的生命周期⏹高可靠性⏹软硬一体,软件为主⏹无自举开发能力1.4嵌入式系统与PC的不同⏹一般专用于特定的任务,而PC是一个通用的计算机⏹使用多种类型的处理器和处理器体系结构⏹其关注成本⏹有实时约束⏹使用实时多任务操作系统⏹软件故障造成的后果比PC系统更严重⏹大多有功耗约束⏹经常在极端的环境下运行⏹系统资源比PC的少⏹通常所有的目标代码存放在ROM中⏹需要专用的工具和方法进行开发设计⏹嵌入式系统的数量远远超过PC1.5嵌入式系统的应用领域2.1嵌入式操作系统嵌入式操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台,嵌入式系统的出现,解决了嵌入式软件开发标准化难题,嵌入式系统具有操作系统的最基本的功能:⏹进程调度⏹内存管理⏹文件管理⏹操作系统接口(API调用)嵌入式操作系统具有的特点:⏹系统可裁减,可配置⏹系统具备网络支持功能⏹系统具有一定的实时性2.2嵌入式操作系统的分类:⏹按照对实时系统的定义,嵌入式系统可分为实时嵌入式系统与非实时嵌入式系统:⏹实时系统的定义:能够对外部事件做出及时响应的系统,响应时间要有保证。
⏹对外部事件响应包括:事件发生时要识别出来在给定时间约束内必须输出结果⏹实时操作系统:VxWorks,WinCE,QNX,Nucleus⏹非实时操作系统:嵌入式Linux2.3嵌入式实时操作系统的特点:⏹实时系统必须产生正确的结果⏹实时系统的响应必须在预定的周期内完成⏹这两点同样重要⏹实时系统是具有确定性的,在这些实时系统中,响应时间决定事件是有界的。
一个确定的实时系统意味着系统的没有部件都必须具有确定的行为,使得整个系统是确定性的。
(软考嵌入式系统设计师)基础知识复习笔记
嵌入式系统设计师考试笔记之嵌入式系统基础知识一、引言自《嵌入式系统设计师考试复习笔记之存储管理篇》在嵌入式在线的博客出现后,意外的得到很多朋友的关注和评论,收到不少朋友的邮件,问一些有关考试的问题,希望得到我的复习笔记的其他部分。
我非常感谢他们,他们的热切关注,使我有了继续往下写的无限动力,使我萌生了将我以前的复习笔记、考试经验结合大纲教程并重新按《教程》的章节顺序整理一份适合考生复习的笔记手册,笔记后面再分析历年的真题,按章节考点找出相关的考题进行分析,希望能和有兴趣的人们一起讨论讨论。
嵌入式系统设计师的一天考试分为上午和下午部分,两部分的考试方式、试题难度、考点分布和复习方法都是不同的。
这次我们讨论的是嵌入式系统基础知识,我本人觉得,这部分出下午大题的可能性不大,主要是分布在上午的75道选择题之中。
从历年的真题和考试大纲来看,上午的选择题主要考查一些基本概念,重要原理的理解,一些关键技术和一些重要的原理引申出来的简单计算。
根据这些考试特点,复习的时候可以采用适当的策略,当然每个人的方法都是不一样的,适合自己的办法才是最好的办法。
方法大家可以自己慢慢去体会,我的也不多说了,通过笔记和真题分析就可以体现处理。
对于很多关键的知识点和基本概念,除了记住之外还要彻底理解,否则出题的时候会进行一些变换,或者引申一些计算,那么就算你知道考那个考点,可能你也做不好。
在复习的过程中,你要记住:你不是要考一个很高的分数,而是要考一个通过的分数,在复习过程中可以放弃一些内容,只要保证在大部分基本概念,关键技术,重要原理和历年考点上都把握住,能够拿到需要的分数就可以了。
二、复习笔记1、嵌入式系统的定义(1)定义: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。
(2)嵌入式系统发展的4个阶段:无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段、面向Internet阶段。
(完整word版)嵌入式系统复习内容(答案整理)(word文档良心出品)
第一章嵌入式系统概述1.嵌入式系统是什么?目前,对嵌入式系统的定义多种多样:IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义为:用于对机器和设备进行控制,监视或者辅助操作的装置。
从技术的角度定义:以应用为中心,以计算机为基础,并且软硬件可裁剪,适用于对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。
从系统的角度定义:嵌入式系统是完成复杂功能的硬件和软件,并使之紧密耦合在一起的计算机系统。
嵌入式系统是指嵌入式操作系统和功能软件集成在以微控制器或微处理器为核心的微型计算机硬件体系中所形成的简单便捷,稳定可靠,机电一体化产品整体。
简单地说,嵌入式系统是软件体系和硬件体系紧密结合的一体化系统。
2.嵌入式系统由哪几个部分组成?嵌入式系统由硬件平台和系统软件组成。
硬件平台指嵌入式处理器和与之通过接口连接的外围硬件平台。
系统软件指实时操作系统和用户应用软件。
3.嵌入式微(?)处理器有几种类型?各有什么特点?嵌入式微处理器(EMPU):比较适合于大容量的数据计算和处理,具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。
与嵌入式控制器相比,速度快,运算功能强大,可对各类数据进行快速处理。
嵌入式微控制器(EMCU):比较适合于基于逻辑运算和简单数据计算结果的控制,最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降,可靠性提高。
嵌入式DSP(EDSP):对系统结构和指令的某些部分进行了特殊设计,使之适合于执行DSP 算法,编译效率较高,指令执行速度也较快。
总而言之,就是运算速度快。
嵌入式片上系统(ESOC):根据应用系统设计者定义,可以在一个硅片上集成一个更为复杂的系统。
整个嵌入式系统的大部分尽可集成到一块或几块芯片上,应用系统电路板将变得很整洁,对于减少体积和功耗,提高可靠性十分有益。
4.你能列举几种熟悉的操作系统吗?µCOS-Ⅱ,µCLinux,WinCE,VxWorks,TRON,µITRON,eCos,Nucleus,OSE等。
(完整word版)本科期末考试嵌入式系统原理及应用最终版整理复习要点(word文档良心出品)
嵌入式复习大纲第一章1、嵌入式系统定义及概念:嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统2、嵌入式系统的特点:(3个)1)嵌入式系统通常是面向特定应用的;2)嵌入式系统功耗低、体积小、集成度高、成本低;3)嵌入式系统具有较长的生命周期;4)嵌入式系统具有固化的代码;3、嵌入式处理器的分类:1)嵌入式微处理器(EMPU);2)嵌入式微控制器(EMCU);3)嵌入式DSP处理器(EDSP);4)嵌入式片上系统(ESoC)。
4、嵌入式系统的组成:由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。
(1)硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)(2)硬件层与软件层之间为中间层,也称为硬件抽象层,该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。
BSP具有以下两个特点。
(3)系统软件层由实时多任务操作系统、、文件系统、图形用户接口、网络系统及通用组件模块组成。
5、嵌入式操作系统:嵌入式实时操作系统µC/OS-II、嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks、pSOS、等,以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等6、嵌入式系统的设计方法:(需交叉编译和调试环境)(1)系统定义与需求分析(2)系统设计方案的初步确立(3)初步设计方案性价比评估与方案评审论证(4)完善初步方案、初步方案实施(5)软硬件集成测试(6)系统功能性能测试及可靠性测试第二章1、ARM的CISC、RISC ARM7~ARM9(1)CISC特点:复杂指令、各种类型的内存寻址方式、微程序结构、效率高(2)RISC特点:固定指令长度、指令流水线处理、简化内存管理、硬件接线式控制、单周期执行、复杂度存于编译程序内(3)冯诺依曼结构:输入输出设备、运算器、控制器、存储器主要贡献:提出并实现了“存储程序”的概念2、ARM7:采用3级流水线结构,采用冯诺依曼结构(程序存储与数据存储统一编址)ARM9:采用5流水线结构,采用哈弗体系结构(程序存储器与数据存储器分开独立编址)ARM10:采用6流水线结构,采用哈弗体系结构ARM11:采用8流水线结构,采用哈弗体系结构3、ARM体系结构的技术特征:(1)单调周期操作(2)采用加载/存储指令结构(执行速度快)(3)固定32位指令(结构简单、效率高)(4)地址指令格式(三地址指令格式,优化代码)(5)指令流水线技术(提高执行效率)4、ARM的三种工作状态,如何标记?(1)ARM状态:32位,ARM状态下执行字对准的32位ARM指令;(2)Thumb状态:16位,Thumb状态下执行半字对准的16位Thumb指令。
嵌入式系统设计读书笔记
嵌入式系统设计读书笔记目录第一章嵌入式系统基础知识 (1)1.1嵌入式系统定义及组成 (1)1.1.1嵌入式系统的定义 (1)1.1.2嵌入式系统发展概述 (1)1.1.3嵌入式系统的组成 (3)1.1.4实时系统 (5)1.2微处理器体系结构 (6)1.2.1冯.诺依曼与哈佛结构 (6)1.2.1.1冯.诺依曼结构 (6)1.2.1.2哈佛结构 (7)1.2.2 CISC与RISC (7)1.2.2.1复杂指令集计算机CISC (7)1.2.2.2精简指令集计算机RISC (9)1.2.2.3 CISC和RISC的特点 (10)1.2.3 流水线技术 (10)1.2.4 信息存储的字节顺序 (11)1.3嵌入式系统的硬件基础 (12)1.3.1 组合逻辑电路基础 (12)1.3.2时序逻辑电路 (13)1.3.3 总线电路及信号驱动 (14)1.3.3.1总线 (14)1.3.3.2 三态门 (15)1.3.3.3 总线的负载能力 (15)1.3.3.4 总线复用 (15)1.3.3.5总线通信协议 (16)1.3.3.6 总线仲裁 (16)1.3.4 电平转换电路 (17)1.3.4.1 数字集成电路的分类 (17)1.3.4.2 常用数字集成电路逻辑电平接口技术 (17)1.3.4.3 可编程逻辑器件基础 (18)1.3.4.4 现场可编程器件分类 (19)1.4嵌入式系统中信息表示与计算基础 (24)1.4.1 计算机中数的表示 (24)1.4.2 非数值数据编码 (25)1.4.3 语音编码 (25)1.4.4 差错控制码 (25)1.4.5 嵌入式系统的性能评价 (26)1.4.5.1 度量项目 (26)1.4.5.2 评估嵌入式系统处理器的主要指标 (26)第二章嵌入式微处理器与接口知识 (27)2.1嵌入式微处理器的结构和类型 (27)2.1.1 嵌入式微处理器的分类 (27)2.1.2 典型的8位微处理器的结构和特点 (28)2.1.3 典型的16位微处理器的结构和特点 (28)2.1.4 典型的32位微处理器的结构和特点 (29)2.1.5 DSP处理器的结构和特点 (30)2.1.6 多核处理器的结构和特点 (31)2.2嵌入式系统的存储体系 (32)2.2.1 存储器系统的概述 (32)2.2.1.1 存储器系统的层次结构 (32)2.2.1.2 高速缓存cache (32)2.2.1.3存储管理单元 (35)2.2.2嵌入式系统存储设备分类 (37)2.2.2.1存储器部件的分类 (37)2.2.2.2存储器的组织和结构 (38)2.2.3ROM的种类与选型 (38)2.2.3.1常见的ROM的种类 (38)2.2.3.2各类型ROM的特点和不同点 (38)2.2.4Flash Memory的种类与选型 (39)2.2.4.1Flash Memory的种类 (39)2.2.4.2NOR 和NAND 型的Flash Memory 各自的典型特征和不同点 (40)第一章嵌入式系统基础知识1.1嵌入式系统定义及组成1.1.1嵌入式系统的定义1.可以说除了桌面计算机和服务器外所有计算设备都属于嵌入式系统,例如从便携式音乐播放器到航天飞机上的实时系统控制都属于嵌入式。
2022年计算机软件水平考试嵌入式系统设计师辅导笔记
2022年计算机软件水平考试嵌入式系统设计师辅导笔记(一)1、嵌入式系统的定义(1)定义: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。
(2)嵌入式系统发展的4个阶段:无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段、面向Internet阶段。
(3)知识产权核(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。
(4)IP核模块有行为、结构和物理3级不同程度的设计,对应描述功能行为的不同可以分为三类:软核、固核、硬核。
2、嵌入式系统的组成:硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层(1)硬件层:嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器Cache:位于主存和嵌入式微处理器内核之间,存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。
它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈,使处理速度更快。
(2)中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP):它将系统上层软件和底层硬件分离开来,使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况,根据BSP层提供的接口开发即可。
BSP有两个特点:硬件相关性和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP需要完成两部分工作:A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。
片级初始化:纯硬件的初始化过程,把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。
板级初始化:包含软硬件两部分在内的初始化过程,为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化:以软件为主的初始化过程,进行操作系统的初始化。
B、设计硬件相关的设备驱动。
(3)系统软件层:由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
嵌入式系统复习笔记
嵌入式系统复习笔记-----增哥注意点:本复习指导基本已包括所有的程序设计以及分析题,每个考点后面均有例题,例题前的所有知识点我已经把他写的尽量通俗易懂,把程序分析的方法也写明,希望大家用几个小时时间来看看,通过考试绝对没有问题!PS:本材料后面所写的参考页码均是以新版书为标准,用旧版书的同学麻烦自己写上旧版书的页码,知识点都是一样的!!!本人能力有限,如有错误,请见谅!!1、状态寄存器CPSR各bit的意义:各位同学只需了解控制位bit0~bit7T:为状态:0表示ARM状态,1表示Thumb状态I、F表示IRQ中断FIQ中断的使能。
1时中断禁止,0时中断使能(允许该中断)。
2、三个特殊用途寄存器SP(R13) LR(R14) PC(R15)R13(SP):堆栈指针,保存当前处理器模式的堆栈栈顶。
R14(LR):链接R,保存子程序(含发生异常)的返回地址。
R15(PC):程序计数器,保存下一条指令的地址。
注意点:PC指针永远指向取值(什么意思?见第3点流水线)3、ARM7的流水线采用三级流水线,即取指→译码→执行例:假设一共有三条指令:0x4000 ADD PC,PC,#4 ;其中第二个PC指针的值为0x4008,将第二个PC+4=0x400C赋给第一个PC指针(回答上述PC指针永远指向取值的问题)0x4004 SUB0x4008 CMP那么CPU实际执行为:周期取指译码执行T1 ADDT2 SUB ADDT3 CMP SUB ADD解释:当第一CPU周期T1时先取址,取第一个指令的地址。
当第二CPU周期T2时取第二个指令的地址,然后译码,译的是第一个指令的码当第三CPU周期T3时取第三个指令的地址,译第二个指令的码,执行第一个指令所以:PC值=当前程序执行位置+8字节(如果CPSR中的T位为0,则+8;如果T位为1,则+4)4、PLL 频率的计算(P133)PLLCFG 寄存器的意义:一个8位的PLL 配置寄存器PLLCFG[4:0]为MSEL[4:0],存放的是PLL 倍频器值(即M 值); 例:MSEL[4:0]=00101 则表示5,M=5+1=6PLLCFG[6:5]为PSEL[1:0],存放的是PLL 的分频器值(即P 值;) 例:PSEL[1:0]=00 则表示P=1 01 则表示P=2 10 则表示P=4 11 则表示P=8 PLL 频率公式:)2()2(P F F M P F F C C L K CCO OSC CCO ⨯⨯=⨯⨯⨯=注意点:CCO F 的范围为156~320MHZ ;例题:晶振的频率为10MHZ ,需要输出的系统时钟为60MHZ ,请问如何配置? 答:OSC F =10MHZ ,所以6==OSCCCLKF F M ,所以 M-1=5,所以MSEL[4:0]=0b00101; 根据CCO F 的范围可知,)2(⨯=CCLK CCOF F P 所以,P 只能取2,即PSEL[1:0]=0b01;所以根据上述得:PLLCFG = (1<<5) | (5) ;这句话的意思是将2(也就是0b01)向左移5位,也就是将PESL 赋值了,然后与5逻辑或,也就是将0b00101赋值给MSEL 了。
嵌入式系统期末复习汇总.doc
嵌入式系统期末复习汇总1.简述bootloader的概念?答:简单地说,BootLoader就是在操作系统内核或用户应用程序运行之前运行的一段小程序。
通过这段小程序, 我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核或用户应用程序准备好正确的环境。
对于一个嵌入式系统来说,可能有的包括操作系统,有的小型系统也可以只包括应用程序,但是在这之前都需要BootLoader为它准备•个正确的环境。
2.在Linux系统中,驱动程序可以采用哪种方式加载?答:在Linux系统中,驱动程序可以采用两种方式进行加载。
1)可以和内核一起编译,在内核启动时自动加载该驱动;2)驱动程序模块动态加载方式,使用insmod和rmmod加载和卸载驱动程序模块。
3.与通用计算机相比,嵌入式系统有哪些特点?答:与通用计算机相比,嵌入式系统有以下特点:(1)嵌入式系统通常是面向特定应用的;(2)嵌入式系统的硬件和软件必须高效率地设计,做到量体裁衣、去除冗余;(3)有实时■操作系统的支持;(4)嵌入式系统具有较长的生命周期;(5)嵌入式系统中的软件-般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存储在磁盘等载体中;(6)具有专门的开发工具支持。
4.试比较单一内核和微内核的异同?答:单一内核是指操作系统中所有的系统相关功能都被封装在内核中,它们与外部程序处在不同的内存地址空间中,并通过各种方式防止外部程序直接访问内核中的数据结构,程序只有通过-套称作系统调用(System Call)的界面访问内核结构。
而在微内核结构中,操作系统的内核只需要提供最基本、最核心的一部分操作(如创建和删除任务、内存管理、中断管理等)即可,而其他管理程序(如文件系统、网络协议栈等)则尽可能放在内核以外,这些外部程序可以独立运行,并对外部用户程序提供操作系统服务,服务之间使用进程间通信机制(IPC)进行交互。
(整理)嵌入式系统复习终极版.
嵌入式系统复习重点一、题型填空题 2`×10单选题 2`×5名词解释 2`×5简答题 5`×6设计题 15`×2二、考点第一章嵌入式系统概述1、嵌入式系统从技术角度的定义及其特点(见PPT第一章)定义:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、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。
特点:嵌入性、内含计算机、专用性。
2、嵌入式系统的未来P3产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到6~9个月;全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间;互联现在是一个需求而不是辅助性的,包括用有线和刚刚显露头角的无线技术;基于电子的产品更复杂化;互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用;微处理器的处理能力按莫尔定律(Moore’s L aw)预计的速度在增加。
该定律认为集成电路和晶体管个数每18个月翻一番。
3、什么是嵌入式处理器及嵌入式系统的分类P5嵌入式处理器:为完成特殊应用而设计的特殊目的的处理器。
嵌入式系统可以分为以下几大类:嵌入式微处理器EMPU;嵌入式微控制器MCU;嵌入式DSP处理器;嵌入式片上系统SOC。
4、嵌入式操作系统相关的基本概念P7-10(可能考名词解释)前后台系统:对基于芯片的开发来说,应用程序一般是一个无限的循环,可称为前后台系统或超循环系统。
循环中调用相应的函数完成相应的操作,这部分可以看成后台行为,后台也可以叫做任务级,这种系统在处理的及时性上比实际可以做到的要差。
中断服务程序处理异步事件,这部分可以看成前台行为,前台也叫中断级,时间相关性很强的关键操作一定是靠中断服务程序来保证的。
操作系统:操作系统是计算机中最基本的程序。
操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与协调等并发的活动;操作系统提供用户接口,使用户获得良好的工作环境;操作系统为用户扩展新的系统功能提供软件平台。
实时操作系统:实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序,用户的应用程序是运行于RTOS之上的各个任务,RTOS根据各个任务的要求,进行资源(包括存储器、外设等)管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。
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嵌入式系统复习笔记-----增哥注意点:本复习指导基本已包括所有的程序设计以及分析题,每个考点后面均有例题,例题前的所有知识点我已经把他写的尽量通俗易懂,把程序分析的方法也写明,希望大家用几个小时时间来看看,通过考试绝对没有问题!PS:本材料后面所写的参考页码均是以新版书为标准,用旧版书的同学麻烦自己写上旧版书的页码,知识点都是一样的!!!本人能力有限,如有错误,请见谅!!1、状态寄存器CPSR各bit的意义:各位同学只需了解控制位bit0~bit7T:为状态:0表示ARM状态,1表示Thumb状态I、F表示IRQ中断FIQ中断的使能。
1时中断禁止,0时中断使能(允许该中断)。
2、三个特殊用途寄存器SP(R13) LR(R14) PC(R15)R13(SP):堆栈指针,保存当前处理器模式的堆栈栈顶。
R14(LR):链接R,保存子程序(含发生异常)的返回地址。
R15(PC):程序计数器,保存下一条指令的地址。
注意点:PC指针永远指向取值(什么意思?见第3点流水线)3、ARM7的流水线采用三级流水线,即取指→译码→执行例:假设一共有三条指令:0x4000 ADD PC,PC,#4 ;其中第二个PC指针的值为0x4008,将第二个PC+4=0x400C赋给第一个PC指针(回答上述PC指针永远指向取值的问题)0x4004 SUB0x4008 CMP那么CPU实际执行为:周期取指译码执行T1 ADDT2 SUB ADDT3 CMP SUB ADD解释:当第一CPU周期T1时先取址,取第一个指令的地址。
当第二CPU周期T2时取第二个指令的地址,然后译码,译的是第一个指令的码当第三CPU周期T3时取第三个指令的地址,译第二个指令的码,执行第一个指令所以:PC值=当前程序执行位置+8字节(如果CPSR中的T位为0,则+8;如果T位为1,则+4)4、PLL频率的计算(P133)PLLCFG 寄存器的意义:一个8位的PLL 配置寄存器PLLCFG[4:0]为MSEL[4:0],存放的是PLL 倍频器值(即M 值); 例:MSEL[4:0]=00101 则表示5,M=5+1=6PLLCFG[6:5]为PSEL[1:0],存放的是PLL 的分频器值(即P 值;) 例:PSEL[1:0]=00 则表示P=1 01 则表示P=2 10 则表示P=4 11 则表示P=8 PLL 频率公式:)2()2(P F F M P F F C C L K CCO OSC CCO ⨯⨯=⨯⨯⨯=注意点:CCO F 的范围为156~320MHZ ;例题:晶振的频率为10MHZ ,需要输出的系统时钟为60MHZ ,请问如何配置? 答:OSC F =10MHZ ,所以6==OSCCCLKF F M ,所以 M-1=5,所以MSEL[4:0]=0b00101;根据CCO F 的范围可知,)2(⨯=CCLK CCOF F P 所以,P 只能取2,即PSEL[1:0]=0b01;所以根据上述得:PLLCFG = (1<<5) | (5) ;这句话的意思是将2(也就是0b01)向左移5位,也就是将PESL 赋值了,然后与5逻辑或,也就是将0b00101赋值给MSEL 了。
北航嵌入式复习最终版
ARM寄存器组织:ARM微处理器共有37个32位寄存器,分成两大类:31个通用32位寄存器;6个状态寄存器。
但是这些寄存器不能被同时访问,具体哪些是可编程访问的取决于微处理器的工作状态及具体的运行模式。
但在任何时候,通用寄存器R0~R14、程序计数器PC、一个或两个状态寄存器都是可访问的。
ARM的通用寄存器包括R0~R15分三类:1.未分组寄存器R0~R7。
2.分组寄存器R8~R14。
3.程序计数器PC(R15)。
在汇编语言中寄存器R0~R13为保存数据或地址值的通用寄存器。
它们是完全通用的寄存器,不会被体系结构作为特殊用途,并且可用于任何使用通用寄存器的指令。
其中R0~R7为未分组的寄存器,也就是说对于任何处理器模式,这些寄存器都对应于相同的32位物理寄存器。
寄存器R8~R14为分组寄存器。
它们所对应的物理寄存器取决于当前的处理器模式,几乎所有允许使用通用寄存器的指令都允许使用分组寄存器。
寄存器R8~R12有两个分组的物理寄存器。
一个用于除FIQ模式之外的所有寄存器模式,另一个用于FIQ模式。
这样在发生FIQ中断后,可以加速FIQ的处理速度。
寄存器R13、R14分别有6个分组的物理寄存器。
一个用于用户和系统模式,其余5个分别用于5种异常模式。
寄存器R13常作为堆栈指针(SP)。
在ARM指令集当中,没有以特殊方式使用R13的指令或其它功能,只是习惯上都这样使用。
但是在Thumb指令集中存在使用R13的指令。
R14为链接寄存器(LR),在结构上有两个特殊功能:(1)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;(2)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)。
寄存器R15用作程序计数器(PC)。
当处理器执行在ARM状态:所有指令 32 bits 宽,所有指令必须 word 对齐,所以 pc值由bits [31:2]决定, bits [1:0] 未定义 (所以指令不能halfword / byte对齐);当处理器执行在Thumb状态:所有指令 16 bits 宽,所有指令必须 halfword 对齐,所以 pc值由bits [31:1]决定, bits [0] 未定义 (所以指令不能 byte对齐);当处理器执行在Jazelle 状态:所有指令 8 bits 宽,处理器执行 word 存取一次取4条指令;寄存器R15为程序计数器(PC),它指向正在取指的地址。
嵌入式系统设计师考试笔记之嵌入式系统基础知识
嵌入式系统设计师考试笔记之嵌入式系统基础知识欧浩源(ohy3686@)20080818一、引言自《嵌入式系统设计师考试复习笔记之存储管理篇》在嵌入式在线的博客出现后,意外的得到很多朋友的关注和评论,收到不少朋友的邮件,问一些有关考试的问题,希望得到我的复习笔记的其他部分。
我非常感谢他们,他们的热切关注,使我有了继续往下写的无限动力,使我萌生了将我以前的复习笔记、考试经验结合大纲教程并重新按《教程》的章节顺序整理一份适合考生复习的笔记手册,笔记后面再分析历年的真题,按章节考点找出相关的考题进行分析,希望能和有兴趣的人们一起讨论讨论。
嵌入式系统设计师的一天考试分为上午和下午部分,两部分的考试方式、试题难度、考点分布和复习方法都是不同的。
这次我们讨论的是嵌入式系统基础知识,我本人觉得,这部分出下午大题的可能性不大,主要是分布在上午的75道选择题之中。
从历年的真题和考试大纲来看,上午的选择题主要考查一些基本概念,重要原理的理解,一些关键技术和一些重要的原理引申出来的简单计算。
根据这些考试特点,复习的时候可以采用适当的策略,当然每个人的方法都是不一样的,适合自己的办法才是最好的办法。
方法大家可以自己慢慢去体会,我的也不多说了,通过笔记和真题分析就可以体现处理。
对于很多关键的知识点和基本概念,除了记住之外还要彻底理解,否则出题的时候会进行一些变换,或者引申一些计算,那么就算你知道考那个考点,可能你也做不好。
在复习的过程中,你要记住:你不是要考一个很高的分数,而是要考一个通过的分数,在复习过程中可以放弃一些内容,只要保证在大部分基本概念,关键技术,重要原理和历年考点上都把握住,能够拿到需要的分数就可以了。
二、复习笔记1、嵌入式系统的定义(1)定义: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。
(2)嵌入式系统发展的4个阶段:无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段、面向Internet阶段。
嵌入式系统开发笔记总结
嵌入式系统开发笔记总结
嵌入式系统开发是一个涉及硬件和软件的复杂过程,需要一定的技术知识和经验。
以下是我嵌入式系统开发笔记总结的一些关键点。
1.确定需求
在任何嵌入式系统的开发过程中,首先需要确定系统的需求,包括系统的功能和性能要求。
在此基础上,制定硬件和软件设计的计划,包括芯片选择和硬件平台搭建。
2.硬件设计
在嵌入式系统的设计过程中,硬件设计非常重要。
你需要考虑芯片的性能、功耗、尺寸和接口等关键因素。
为了保证系统的可靠性和稳定性,还需要设计相应的测试和验证方案。
3.软件设计
嵌入式系统的软件设计分为两个部分:内核和用户空间。
内核是系统的核心,负责处理系统中的各种任务和逻辑。
用户空间则负责与用户交互,提供各种服务和应用程序。
在软件设计过程中,需要考虑到系统的可靠性和效率。
为了提高系统的性能,可以采用一些技术,如使用多线程、提高内存和I/O的利用率等。
4.调试和测试
在系统开发的过程中,难免会出现各种问题和错误。
因此,调试和测试是必不可少的环节。
在调试过程中,可以利用工具进行定位和修复问题。
在测试过程中,可以采用不同的测试方案,包括单元测试、集成测试和压力测试等,验证系统的稳定性和性能。
嵌入式系统开发需要充分考虑系统的需求和性能,在硬件和软件设计和开发过程中,需要注意设计的可维护性和兼容性。
同时,调试和测试也是非常重要的环节,可以帮助开发尽早发现系统中的问题和错误,从而提高系统的可靠性和稳定性。
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1.嵌入式系统目前被大多数人接受的一般性定义是什么?举例说明嵌入式系统的应用。
嵌入式系统是“以应用为中心,以计算机为技术基础,软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统”。
2.嵌入式系统三要素?嵌入性:嵌入到对象体系中,对对象环境有要求专用性:软、硬件按对象要求裁剪计算机:实现对象的智能化功能3.嵌入式系统与单片机的区别?单片机属于嵌入式系统,但只有嵌入式系统的部分结构和部分功能:1.单片机数据处理能力有限、处理速度有限,不能够用于所有的嵌入式系统。
目前嵌入式系统的主流是以32位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和基于实时操作系统(RTOS)的软件设计。
2.单片机系统多为4位、8位、16位机,不适合运行操作系统,难以进行复杂的运算及处理功能。
3.嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计,单片机大多采用软硬件流水设计。
4.嵌入式系统设计的核心是软件设计(占70%左右的工作量),单片机系统软硬件设计所占比例基本相同。
5.单片机无网络功能。
4.嵌入式系统与PC机的区别?1.嵌入式系统一般专用于特定任务,而PC是通用计算机。
2.嵌入式系统使用多种类型的处理器,系统硬件资源比PC机少的多,但种类远远超过PC机。
3.嵌入式系统常有实时约束,常使用实时多任务操作系统,另外还有有功耗、成本约束,且常在极端环境下运行,故障造成的后果比PC系统更严重。
4.嵌入式系统得到多种微处理器体系的支持5,嵌入式系统需要专用工具和方法进行开发设计5.嵌入式处理器分为哪几类,说明定义及特点?(1)、嵌入式微处理器(MPU)嵌入式微处理器就是和通用计算机的处理器对应的CPU,可以认为是“增强型”通用微处理器。
•特点:1)功能和微处理器基本一样,但为了缩小体积、降低功耗,只保留和嵌入式应用相关的功能。
2)在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。
(2)、嵌入式微控制器(MCU)嵌入式微控制器就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块芯片中,芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、Watchdog、I/O、串行口、A/D等各种必要功能和外设。
•特点:1)一个系列的微控制器具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是存储器和外设的配置及封装,这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配,从而减少功耗和成本。
2)单片化、体积大大减小、功耗和成本降低、可靠性提高(3)、嵌入式DSP嵌入式DSP是专门用于信号处理方面的处理器。
•特点:1)其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计,具有很高的编译效率和指令执行速度。
(4)、嵌入式SOC嵌入式SOC是追求产品系统最大包容的集成器件。
绝大多数系统构件都在一个系统芯片内部。
•特点:1)结构简洁2)体积小、功耗低3)可靠性高4)设计生产效率高(5)、嵌入式SOPC嵌入式SOPC是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上。
它是片上系统(SOC),即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能;它是可编程系统,系统功能可裁减、易扩充、可重构,结合了SOC和CPLD、FPGA的优点。
•特点:1)采用超深亚微米工艺技术2)使用一个或以上的嵌入式处理器3)设计方式灵活4)可裁减、可扩充、可升级5)具有软硬件在系统可编程的功能。
6.嵌入式实时操作系统的定义、特点和分类?定义:能够对外部事件做出及时响应的系统。
响应时间要有保证。
特点:1)多任务2)有线程优先级(是否为进程)3)多种中断级别分类:1)硬实时系统:对系统响应时间有严格的要求,如果系统响应时间不能满足,就会引起系统崩溃或致命的错误。
2)软实时系统:对系统响应时间有要求,但是如果系统响应时间不能满足, 它并不会导致系统出现致命的错误或崩溃,只是降低系统的吞吐量。
7.嵌入式系统的特点?1)嵌入式系统是面向具体应用的产品。
2)嵌入式软件特征:实时性、高质量、高可靠、程序固化。
3)需要软、硬件开发工具和系统软件。
4)需要应用专家参与开发。
5)嵌入式系统分散而不可垄断。
8.举5个嵌入式系统应用的例子1,办公设备:打印机、扫描仪2,消费电子产品:手机、数码相机3,网络通信设备:路由器、交换机4,工业:数控机床、机器人5,航空航天:航电设备,星载计算机9.按表现形式和实时性嵌入式系统的分类?•按表现形式(硬件范畴)1)芯片级嵌入(含程序和算法的处理器、单片机)2)模块级嵌入(系统中的某个核心模块)3)系统级嵌入(系统中的电路板)•按实时性要求(软件范畴)1)非实时系统(PDA)2)软实时系统(消费类产品)3)硬实时系统(工业和军工系统)10.软硬件协同设计的目的?其涉及的内容有哪些?•目的:为软件和硬件的协同描述、验证和综合提供一种集成环境。
•内容:设计描述、设计建模、设计空间的研究和划分、合成与优化、设计验证、设计实现。
11.用框图简述嵌入式开发的流程?12.冯•诺依曼结构与哈佛结构的区别?冯•诺依曼结构其特点是程序和数据共用一个存储空间。
统一编址依靠指令计数器提供的地址来区分是指令数据还是地址。
由于对数据和程序进行分时读写, 执行速度慢,数据吞吐量低,不适合于进行具有高度实时要求场合。
哈佛结构是一种并行体系结构,特点是程序和数据存储在不同的存储空间,每个存储器独立编址、独立访问。
与之对应的是系统中设置的两条总线(程序总线和数据总线),使数据吞吐量大大提高。
13.嵌入式硬件系统包括那些部分,与一般的计算机处理系统有什么区别?•包括:嵌入式处理器、存储器、总线、通信接口、输入输出设备、电源及辅助设备。
•区别:相比一般的计算机处理系统,集成度高、非标准化、接口非常复14.总线的定义及主要参数,举至少三个总线例子。
•定义:总线是把处理器与存储器、I/O设备相连接的信息通道,是数据、地址和控制信息的公共通路,总线并不仅仅指的是一束信号线,而应包含相应的通信协议。
•主要参数:带宽、位宽、工作时钟频率。
• 总线例子:系统总线:PCI-express;外部总线:I2C;现场总线:CAN;嵌入式系统总线:AMBA、Avalon> CoreConnect 等。
15.按编程工艺分FPGA分为哪几类,简要说明其各自特点?•熔丝或反熔丝编程器件>体积小,集成度高,速度高,易加密,抗干扰,耐高温>只能一次编程,在设计初期阶段不灵活•SRAM>可反复编程,实现系统功能的动态重构>每次上电需重新下载,实际应用时需外挂EEPR0M用于保存程序•EEPR0M>可反复编程>不用每次上电重新下载,但相对速度慢,功耗较大16.IP资源复用的定义,IP Core的分类•定义:•IP资源复用(IPReuse)是指在集成电路设计过程中,通过继承、共享或购买所需的部分或全部智力产权内核(IPCore),进行设计、综合和验证,从而加速流片设计过程的设计方法-IP Core是一种商品,是可编程逻辑器件设计工程师价值体现的主要途径•分类:按形式分为:软核、固核、硬核按用途分为:•微处理器IP Core,处理器外设IP Core・DSP算法IP Core•通信控制器IP Core•图像处理IP Core17.常见的通信接口有哪些?他们的主要特点是什么?至少举3个接口为例进行描述。
•串口常用于嵌入式系统使用上位机实现系统的调试,及现场数据的采集和控制。
•RS-232――传输速率低、传输距离近、抗共模干扰能力差--RC232C的最高传输速率为20 kb/s,最大传输线长为30米•RS-485--高抗共模干扰驱动能力,并且提供多点应用,同一线上最多可接32个驱动器和接收器--最大传输速率10Mb/s (12m),最大传输距离为1200m (10kb/s)•USB (2. 0)--480 Mb/s高速串行总线--即插即用--最多可支持127个外部设备--主机供电•小功率设备主机可以直接供电・大功率设备仍然需要外部供电•IEEE-1394b (FireWire)多用于MPU与多媒体设备连接接口•800M bps,高速串行总线・传输距离可达100米・支持63个设备•热插拔,即插即用18.为什么在FPGA中嵌入处理器?・FPGA适合用于逻辑控制、接口控制、规则数据处理,设计具有复杂算法和逻辑控制系统时,需要结合使用嵌入式处理器-对系统集成度要求较高,将处理器嵌入FPGA能最大限度地提高系统集成度,降低系统设计复杂度,加快上市时间。
-对需求变化提供较大的灵活性,在FPGA中嵌入处理器较为合适。
FPGA 与芯片处理器的结合的优点是无须重做一块新PCB或采用新的处理器就能够对软、硬件进行调试,对变更进行测试。
19.FPGA与CPLD的优点・随着VLSI工艺的不断提高,单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管,FPGA/CPLD芯片的规模也越来越大,其单片逻辑门数已达到上百万门,可以替代多至几千块通用IC芯片,它所能实现的功能也越来越强,同时也可以实现系统集成。
•FPGA / CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试,不需要设计人员承担投片风险和费用,设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。
所以,FPGA / CPLD的资金投入小,节省了许多潜在的花费。
-用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。
所以,FPGA / CPLD试制样片,能以最快的速度占领市场。
・具有完善先进的开发工具-提供语言、图形等设计方法,十分灵活-通过仿真工具来验证设计的正确性-灵活地定义管脚功能,减轻设计工作量,缩短系统开发时间•保密性好Verilog硬件描述语言的语法和使用方法PPT都需掌握,题型编程(特别关注PPT 上的例子)。
1.FPGA设计的一般流程?每一步的功能?2.FPGA配置的三种方式分别是什么?配置的三个阶段是什么?•方式:1.FPGA主动串行(AS)方式2.JTAG方式3.FPGA 被动(Passive)方式•阶段:复位、配置、初始化3.Quartus环境下生成的用于直接配置FPGA和配置芯片(EPCS)的文件分别是什么?直接配置FPGA: .sof配置PROM: .pof4.构成SOPC的三种方案是什么?•基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统•基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统•基于HardCopy技术的SOPC系统5.Nios II处理器系列包括哪三种内核?各自特点?•Nios II/f (快速):性能最高,但占用的逻辑资源最多。
•Nios II/e (经济):占用的逻辑资源最少,但性能最低。
•Nios II/s (标准):平衡的性能和尺寸。
6.Nios II处理器包括哪些寄存器?各自的功能?有哪三种运行模式?有32个通用寄存器和6个控制寄存器。