嵌入式系统期末复习

第一章嵌入式系统概述
1.写出下列英文缩写的英文原文及中文含义。

RAM 随机存储器DRAM动态随机存储器ROM只读存储器PROM可编程只读存储器EPROM可插除可编程只读存储器
FLASH多媒体存储RTOS 实时操作系统SOPC 片上可编程系统IP IP盒OS 操作系统BSP 板级支持包ICE 硬件调试器EEPROM 电可插除可编程只读存储器API应用程序接口
RISC精简指令集计算机SPI 串行万维指令MMU 存储管理单元UART 异步接受发送装置ARM 先进RISC存储器SWI软件终端指令FIQ 快速终端请求CAN CAN总线DMA直接内存存取
FPGA可编程们阵列GPIO
2.什么是嵌入式系统？与通用计算机相比，它有哪些特点？其应用范围包括哪些？
嵌入式系统：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：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
应用范围：常用在系统实时高效性，软件固态化以及应用的专用性等方面。

3.嵌入式系统的组成结构包括哪几个部分？
嵌入式系统主要包括硬件和软件两个部分。

具体包括：应用层，OS层，BSP（板级支持包），和硬件层。

4.简述嵌入式系统的硬件组成，并解释什么是嵌入式微处理器，嵌入式微控制器，DSP和SOC/SOPC。

以嵌入式微处理器为中心，配置存储器。

I/O设备，通讯模块以及电源等。

嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

5.简述IP盒的基本概念，它和SOC的关系是什么？
6.简述嵌入式系统软件的组成和功能？
组成：应用层，OS层，BSP层
第二章ARM微处理器及其开发应用
1.比较CISC体系结构和RISC体系结构的特点，ARM为何采用RISC结构？
CISC指令集设计的主要趋势是增加指令集的复杂度。

RISC的中心思想是精简指令集的复杂度，精简指令的硬件设计，硬件只执行很贱的那部分指令，大部分指令有简单指令完成。

RISC体系结构的特点：指令格式和长度固定，且指令类型很少，指令功能简单；RISC指令系统强调对称，均匀，简单，程序的编译效率更高；大多数指令单周期完成；具有分开的Load/Store结构的存储结构；基于多个通用寄存器堆操作。

ARM的优点：处理器管芯面积小；开发时间短，开发成本降低；容易实现高性能，低成本的处理器。

ARM主要采用RISC的主要特点有：Load/Store体系结构；固定的32位指令；3地址指令格式。

2.简述ARM体系结构的特点。

主要特点有：Load/Store体系结构；固定的32位指令；3地址指令格式。

３.什么是Thumb技术？其优点是什么？与ARM指令集相比，Thumb指令集具有哪些局限？Thumb是ARM体系结构中一种16位的指令集。

Thumb不仅仅是另一个混合指令集的概念，它使设计者得到ARM32位指令的性能，又能享受Thumb指令集产生的代码方面的优势。

有以下局限：完成相同的操作时，Thumb通常需要更多的指令；Thumb
指令没有包括进行异常处理时需要的指令，在异常中断时还需要调用ARM指令。

4.ARM处理器支持哪几种工作模式？各个模式各有什么特点？
ARM处理器共支持7种处理器模式：
用户模式：正常用户模式，程序正常执行
FIQ：处理快速中断，支持高速数据传输或通道处理
IRQ：处理普通中断
SVC：操作系统保护模式，处理软件中断
中止：处理存储器故障，实现虚拟存储器和存储器保护
未定义：处理为定义的指令陷阱，支持硬件协处理器的软件仿真
系统：运行特权操作系统任务
5.简述ARM状态下分组寄存器R13,R14,R15的功能和R15的注意事项。

R13:在Thumb指令中，有一些强制性的使用R13作为堆栈指针
R14：但程序执行程序调用指令BL，BLX时，当前的PC保存在R14寄存器中，R14还用于异常处理的返回
R15：用于程序计数
6.简述ARM程序状态寄存器各位的功能。

所有处理器模式都可以访问当前状态寄存器CPSR，CPSR包括条件码标志，终端禁止位，当前处理器模式以及其他状态和信息。

7.试分析Thumb状态和ARM状态下的寄存器的关系。

Thumb状态的R0—R7与ARM状态的R0—R7是一致的
Thumb状态的CPSR和SPSR与ARM状态的CPSR和SPSR是一致的
Thumb状态的SP映射到ARM状态的R13
Thumb状态的LR映射到ARM状态的R14
Thumb状态的PC 映射到ARM状态的R15
8.简述ARM 的存储层次
ARM的存储层次由多级构成：
○1寄存器组，典型的RISC处理器大约有32个32位的寄存器
○2片上RAM，它和片上寄存器组具有同级的读/写速度
○3片上Cache
○4主存储器
○5硬盘，作为后援存储器
9.ARM寻址方式有几种？
立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址变址寻址、多寄存器寻址、相对寻址10.ARM指令集
跳转指令、数据处理指令、乘法指令与乘加指令、程序状态寄存器访问指令、加载/存储指令、批量数据加载/存储指令、数据交换指令、移位操作、协处理器指令
第三章嵌入式系统的操作系统及软件开发
1、嵌入式操作系统定义及嵌入式系统对操作系统的要求
（1）市场进入时间
（2）可移植性
（3）可利用资源
（4）系统定制能力
（5）成本
（6）中文内核支持
2、嵌入式实时操作系统定义及发展过程
3、RTOS的几个评价指标：任务调度基址、内存管理和最小内存开销、最大中断禁止时间、任务切换时间
4、实时操作系统的选择须考虑的以下几个问题：
（1）使用RTOS的必要性
（2）自建还是购买
（3）调试工具和工具间的相互关系
（4）选择准则
（5）性能和供应商的技术支持
（6）标准或兼容性
（7）许可方面
5、嵌入式系统开发时需要的工具及开发过程
第四章Linux操作系统
1、Linux的起源
Linux具有UNIX系统的全部特征，包括多任务、虚拟内存、共享库、需求装载、共享的写时复制程序执行、优秀的内存管理及TCP/IP网络支持等。

Linux亦被称为UNIX克隆（UNIX Clone）或UNIX风格（UNIX Alike）的操作系统，是UNIX OS的一个版本，它的源头是BSD（加州大学伯克利分校软件，Berkly Software Distribution）和System V这两种久经考验的UNIX OS。

它在源代码级上兼容绝大部分UNIX标准（例如，IEEE POSIX、System V、BSD），已被证明是一个支持多用户、多进程、多线程、实时性较好、功能强大而稳定的操作系统，可以运行在X86 PC、Sun Sparc、Digital Alpha、680x0、PowerPC、MIPS等平台上，是目前运行硬件平台最多的操作系统。

2、Linux和GNU
当前流行的软件按其提供方式可以划分为三种模式：商业软件（Commercial software）、共享软件（Shareware）和自由软件（Freeware或Free software）。

商业软件由开发者出售拷贝并提供技术服务，用户只有使用权，但不得非法拷贝、扩散、修改或添加新功能。

共享软件由开发者提供软件试用程序拷贝授权，用户在试用该程序拷贝一段时间之后，必须向开发者交纳使用费用，开发者则提供相应的升级和技术服务。

自由软件则由开发者提供软件全部源代码，任何用户都有权使用、拷贝、扩散、修改该软件，同时用户也有义务将自己修改过的程序源代码公开。

1984年，曾和Bill Gates同为哈佛大学学生的Richard Stallman开发了一个完全基于自由软件的软件体系计划，被称之为GNU（Gnu’s Not UNIX），是免费软件基金会（FSF，Free Software Foundation）提供的一套应用程序及实用程序，用来替代UNIX操作系统，并拟定了一份称为公共版权许可（GPL，General Public License）的文件。

GNU计划的宗旨是：消除对于计算机程序拷贝、分发、理解和修改的限制。

也就是说，每一个人都可以在前人工作的基础上加以利用、修改或添加新内容，但必须公开源代码，允许其他人在此基础上继续工作。

Linux从产生到发展一直遵循的是“自由软件”的思想，在其发展历程上，加入GNU 并遵循GPL是一件非常重要的事情。

3、Linux内核情况
Linux内核在整个操作系统中的位置
Linux内核子系统及其之间的关系
4、嵌入式Linux
定义：嵌入式Linux（Embedded Linux）是指对Linux经过小型化裁剪后，能够固化在容量为几十万字节至数千万字节的存储器芯片或单片机中，应用于特定嵌入式场合的专用Linux操作系统，它的开发和研究是目前操作系统领域的一个热点。

Linux应用于嵌入式系统的优势：
（1）开放源代码，软件资源丰富
（2）内核功能强大
（3）支持多种体系结构
（4）完善的网络通信和成熟的文件图形系统
（5）丰富的驱动程序
（6）完备的开发工具链
Linux的不足：
（1）软件开发的效率和功能
（2）软件的实时性问题
（3）内存及其管理问题
5、uClinux操作系统及其开发环境
●uClinux
uClinux或 Clinux是小型化了的Linux，其中u或 表示Micro，即微小的意思，C是Control的缩写。

从字面上看，uClinux就是微控制Linux。

嵌入式uClinux操作系统主要由3个基本部分组成：引导程序、uClinux内核（由
内存管理、进程管理和中断处理等构成）和文件系统。

●嵌入式uClinux内核结构
uClinux内核结构●uClinux建立交叉开发环境的步骤：
（1）安装交叉编译工具
（2）安装uClinux内核
（3）安装应用程序库
（4）安装其他工具
（5）设备驱动程序及实时模块等
●Linux常见术语
POSIX、GNU、GPL
●Linux常用命令
（1）基本命令，如Is ，Is-a等
（2）文件目录匹配搜索的使用
（3）ncftp工具的使用
（4）编程时获取帮助man
（5）取消root密码
（6）配置PCIP地址
（7）压缩/解压缩
（8）查找文件
（9）Vi（m）用法
（10）软、硬盘及光驱的使用
（11）Linux下的硬盘分区
●gcc编译器和Makefile。