《嵌入式系统设计》期末考试复习重点课件
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❖ IEEE对嵌入式系统的定义：嵌入式系统是“用于控 制、监视或者辅助操作的机器、设备或装置”。
❖ 嵌入式实时系统除具有嵌入式系统的基本特征外， 还具实时性和可靠性的重要特点。
❖ 微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多， 高速缓存可以提高内存的平均性能。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
❖ 微处理器是整个系统的核心，通常由3大部分组成： 控制单元、算术逻辑单元和寄存器组。
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8
5. 堆栈寻址
• 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 一个称作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。
6. 重调度过程
❖ 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。
嵌入式系统设计
参考课件
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1
问题1. 嵌入式系统介绍
• 嵌入式系统硬件的核心是嵌入式微处理器
• 嵌入式处理器指令的执行周期包括取指令、指 令译码、执行指令、存储
• 嵌入式发展的四个阶段：
• 第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有 与监测、伺服、指示设备相配合的功能。
• 第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式 系统。
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问题11. 综合例题
例一：写一段 ARM汇编程序：循环累加队列myarray 中的所有元素，直到碰上零值元素，结果放在r4中。 程序框架如下，补充代码完成上述功能。
AREA total, CODE READONLY ENTRY start MOV r4, #0 ADR r0, myarray （在此补充代码）
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6
问题5. 嵌入式系统设计细节
1.优先级驱动
• 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。
2.相对寻址
❖ 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。
❖ 一场出现后处理器强制从异常类型所对应的固定存 储器地址开始执行程序，这些存储器地址称为异常 向量。
❖ 总线定时方式有三种：同步定时、异步定时、半同 步定时。
❖ GCC的编译流程分为4个步骤，分别为：预处理、编 译、汇编、链接。
❖ ARM核有多个寄存器，其中大部分用于通用寄存器， 有小部分作为专用寄存器，R15寄存器用于存储PC， R13通常用来存储SP。
问题3. PowerPC架构嵌入式微处理器的 主要特点
❖ 独特的分支出来单元可以让指令预期效率大大提 高
❖ 超标量的设计 ❖ 可处理“字节非对齐”的数据存储
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3
问题4.嵌入式系统设计应用
❖ 嵌入式系统一般定义：以应用为中心、以计算机 技术为基础，可裁剪，应用系统对功能、可靠性、 成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的 专用计算机系统。
4）GUI消息驱动模块：该模块是GUI系统的通信模 块，负责GUI的消息接收和与其他任务的通信以及消 息队列的维护。
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问题9.嵌入式开发环境主要包括哪些组件？
• 嵌入式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境，主 要包括：
• 宿主机 • 目标机（评估电路板） • 基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器
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❖ 在Windows CE 中可使用CreateThread()函数创建 一个新线程。
❖ 嵌入式系统的开发由于受到系统资源开销的限制， 通常采用交叉开发环境。
❖嵌入式系统的软件通常固态化存储在ROM、 FLASH或NVRAM中。
❖ UpdateDate，顾名思义是用来刷新数据的。语句 UpdateDate(TRUE)刷新控件的值到对应的变量，语 句UpdateDate(FALSE)拷贝变量值到控件显示。
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3.中断延迟
• 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。
4. 实时执行体
❖ 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。
ICE • 运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或
软件开发环境嵌入式操作系统
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问题10. Qtopia Core的底层图形接口是什么？ 它的驱动程序的实现分为哪两个方面？
1）FrameBuffer 2）一方面是对LCD以及其相关部件的初始化，包括画 面缓冲区的创建和对DMA通道的设置。另一方面是对 画面缓冲区的读写。
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9
问题6.目前使用的嵌入式操作系统主要有哪些？请举 出六种较常用的。
Windows CE/Windows Mobile、
VxWork、
Linux、uCos、
Symbian、QNX（任选六）
问题7. Boot Loader在嵌入式系统中主要起什么作 用？完成哪些主要的工作？
Boot Loader是在嵌入式系统复位启动时，操作系 统内核运行前，执行的一段程序。通过Boot Loader，初始化硬件设备，建立内存和I/O空间映 射图，为最终加载操作系统内核调整好适当的系统 软硬件环境。
• 第三阶段是实时操作系统的嵌入式系统的嵌入式系统阶段。 • 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅
速发展的阶段。
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2
问题2. VxWorks的优势
• 操作系统是WindRiver公司推出的一种32位嵌入式 实时操作系统它的优点是VxWorks源码开源，用户 的开发成本低。
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问题8.嵌入式GUI的实现一般要划分为几个模
块？简述各个模块的功能
1）GUI用户接口模块：为上层应用软件开发人员提 供方便、易用的API接口函数。
2）GUI对象模块：GUI对象模块对窗口环境中的逻 辑对象进行组织管理。
3）GUI基本图形模块：在该模块中实现了对显示 输出设备的操作，如画点、画线、画矩形等基本功 能，还有对字符的解析输出以及对图形的解析输出。
❖ 嵌入式实时系统除具有嵌入式系统的基本特征外， 还具实时性和可靠性的重要特点。
❖ 微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多， 高速缓存可以提高内存的平均性能。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
❖ 微处理器是整个系统的核心，通常由3大部分组成： 控制单元、算术逻辑单元和寄存器组。
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5. 堆栈寻址
• 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 一个称作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。
6. 重调度过程
❖ 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。
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问题1. 嵌入式系统介绍
• 嵌入式系统硬件的核心是嵌入式微处理器
• 嵌入式处理器指令的执行周期包括取指令、指 令译码、执行指令、存储
• 嵌入式发展的四个阶段：
• 第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有 与监测、伺服、指示设备相配合的功能。
• 第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式 系统。
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问题11. 综合例题
例一：写一段 ARM汇编程序：循环累加队列myarray 中的所有元素，直到碰上零值元素，结果放在r4中。 程序框架如下，补充代码完成上述功能。
AREA total, CODE READONLY ENTRY start MOV r4, #0 ADR r0, myarray （在此补充代码）
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问题5. 嵌入式系统设计细节
1.优先级驱动
• 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。
2.相对寻址
❖ 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。
❖ 一场出现后处理器强制从异常类型所对应的固定存 储器地址开始执行程序，这些存储器地址称为异常 向量。
❖ 总线定时方式有三种：同步定时、异步定时、半同 步定时。
❖ GCC的编译流程分为4个步骤，分别为：预处理、编 译、汇编、链接。
❖ ARM核有多个寄存器，其中大部分用于通用寄存器， 有小部分作为专用寄存器，R15寄存器用于存储PC， R13通常用来存储SP。
问题3. PowerPC架构嵌入式微处理器的 主要特点
❖ 独特的分支出来单元可以让指令预期效率大大提 高
❖ 超标量的设计 ❖ 可处理“字节非对齐”的数据存储
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问题4.嵌入式系统设计应用
❖ 嵌入式系统一般定义：以应用为中心、以计算机 技术为基础，可裁剪，应用系统对功能、可靠性、 成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的 专用计算机系统。
4）GUI消息驱动模块：该模块是GUI系统的通信模 块，负责GUI的消息接收和与其他任务的通信以及消 息队列的维护。
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问题9.嵌入式开发环境主要包括哪些组件？
• 嵌入式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境，主 要包括：
• 宿主机 • 目标机（评估电路板） • 基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器
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❖ 在Windows CE 中可使用CreateThread()函数创建 一个新线程。
❖ 嵌入式系统的开发由于受到系统资源开销的限制， 通常采用交叉开发环境。
❖嵌入式系统的软件通常固态化存储在ROM、 FLASH或NVRAM中。
❖ UpdateDate，顾名思义是用来刷新数据的。语句 UpdateDate(TRUE)刷新控件的值到对应的变量，语 句UpdateDate(FALSE)拷贝变量值到控件显示。
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3.中断延迟
• 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。
4. 实时执行体
❖ 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。
ICE • 运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或
软件开发环境嵌入式操作系统
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问题10. Qtopia Core的底层图形接口是什么？ 它的驱动程序的实现分为哪两个方面？
1）FrameBuffer 2）一方面是对LCD以及其相关部件的初始化，包括画 面缓冲区的创建和对DMA通道的设置。另一方面是对 画面缓冲区的读写。
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问题6.目前使用的嵌入式操作系统主要有哪些？请举 出六种较常用的。
Windows CE/Windows Mobile、
VxWork、
Linux、uCos、
Symbian、QNX（任选六）
问题7. Boot Loader在嵌入式系统中主要起什么作 用？完成哪些主要的工作？
Boot Loader是在嵌入式系统复位启动时，操作系 统内核运行前，执行的一段程序。通过Boot Loader，初始化硬件设备，建立内存和I/O空间映 射图，为最终加载操作系统内核调整好适当的系统 软硬件环境。
• 第三阶段是实时操作系统的嵌入式系统的嵌入式系统阶段。 • 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅
速发展的阶段。
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问题2. VxWorks的优势
• 操作系统是WindRiver公司推出的一种32位嵌入式 实时操作系统它的优点是VxWorks源码开源，用户 的开发成本低。
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问题8.嵌入式GUI的实现一般要划分为几个模
块？简述各个模块的功能
1）GUI用户接口模块：为上层应用软件开发人员提 供方便、易用的API接口函数。
2）GUI对象模块：GUI对象模块对窗口环境中的逻 辑对象进行组织管理。
3）GUI基本图形模块：在该模块中实现了对显示 输出设备的操作，如画点、画线、画矩形等基本功 能，还有对字符的解析输出以及对图形的解析输出。