嵌入式系统概述

第一章嵌入式系统概述
1.嵌入式系统的概念
从技术的角度概念：以应用为中心、以运算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、靠得住性、本钱、体积、功耗严格要求的专用运算机系统。

从系统的角度概念：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一路的运算机系统。

术语嵌入式反映了这些系统一般是更大系统中的一个完整的部份，称为嵌入的系统。

嵌入的系统中能够共存多个嵌入式系统。

2.嵌入式处置器的分类
①嵌入式微处置器；
②嵌入式微控制器；
③嵌入式DSP处置器；
④嵌入式片上系统（SOC）
3.嵌入式操作系统的大体概念及特点
一般实时操作系统应用于实时处置系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统，而且提供了开发、调试、运用一致的环境。

嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高的实时控制系统，而且应用程序的开发进程是通过交叉开发来完成的，即开发环境与运行环境是不一致。

嵌入式实时操作系统具有规模小(一般在几K～几十K 内)、可固化利用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点
4.实时操作系统的大体概念及特点
总的来讲实时操作系统是事件驱动的，能对来自外界的作用和信号在限定的时刻范围内作出响应。

它强调的是实时性、靠得住性和灵活性, 与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用, 由它来管理和协调各项工作,为应用软件提供良好的运行软件环境及开发环境。

从实时系统的应用特点来看实时操作系统能够分为两种：一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统
IEEE 的实时UNIX分委会以为实时操作系统应具有以下的几点:
异步的事件响应；切换时刻和中断延迟时刻肯定；优先级中断和调度；抢占式调度；内存锁定；持续文件；同步；
5.操作系统的内核有哪两种，各自的特点
①非占先式内核：非占先式内核要求每一个任务自我舍弃CPU 的所有权。

非占先式调度法也称作合作型多任务，各个任务彼此合作共享一个CPU。

异步事件仍是由中断服务来处置。

中断服务能够使一个高优先级的任务由挂起状态变成就绪状态。

但中断服务以后控制权仍是回到原来被中断了的那个任务，直到该任务主动舍弃CPU的利用权时，那个高优先级的任务才能取得CPU的利用权。

②占先式内核：最高优先级的任务一旦就绪，总能取得CPU的控制权。

当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪状态，当前任务的CPU利用权就被剥夺了，或说被挂起了，那个高优先级的任务立刻取得了CPU的控制权。

若是是中断服务子程序使一个高优先级的任务进入就绪态，中断完成时，中断了的任务被挂起，优先级高的那个任务开始运行。

6.任务优先级的概念
任务的优先级是表示任务被调度的优先程度。

7.常见的嵌入式操作系统举例
①嵌入式Linux ②Win CE ③VxWorks ④μC/OS-II
第二章ARM7体系结构
1.RISC特点
①具有大量的通用存储器；②独特的装载/保留（load-store）结构；③简单的寻址模式;④统一和固定长度的指令格式。

2.ARM体系结构特点
①每条数据处置指令可同时包括算术逻辑单元（ALU）的运算和移位处置，实现ALU和移位器的最大利用；
②利用地址自增和自减的寻址方式优化程序循环；
③装载/保留指令对数据的批量传输，实现最大数据吞吐量;
④大多数指令的条件执行，实现最快速的代码执行。

3.常常利用的ARM处置器核系列
ARM7、ARM九、ARM9E、ARM10E、ARM1一、Cortex、Xscale
4.ARM7，ARM9系列的特点和主要应用领域
ARM7：该系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、带有高速缓存处置器宏单元的ARM720T和扩充了Jazelle的ARM7EJ-S。

该系列处置器提供Thumb 16位紧缩指令集和EmbededICE软件调试方式，适用于更大规模的SoC设计中。

ARM7系列普遍应用于多媒体和嵌入式设备，包括Internet设备、网络和调制解调器设备，和移动电话、PDA等无线设备。

ARM9:该系列包括ARM9TDMI、ARM920T和带有高速缓存处置器宏单元的ARM940T。

除兼容ARM7系列，而且能够加倍灵活的设计。

ARM9系列主要应用于引擎管理、仪器仪表、安全系统和机顶盒等领域。

5.ARM7TDMI流水线
ARM处置器利用流水线来增加处置器指令流的速度，如此可使几个操作同时进行，并使处置和存储器系统持续操作，能提供MHz的指令执行速度。

取指：从寄放器装载一条指令。

译码：识别将要被执行的指令。

执行：处置指令并将结果写回寄放器。

节试探题
看PPT吧....
7.ARM处置器状态及相关心换方式
ARM状态：32位，处置器执行字方式的ARM指令，处置器默以为此状态；
Thumb状态：16位，处置器执行半字方式的Thumb指令。

利用BX指令将ARM内核的操作状态在ARM状态和Thumb状态之间进行切换。

8.ARM处置器模式
ARM体系结构支持7种处置器模式，别离为：用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未概念模式和系统模式。

9.异样模式的特点
10. ARM内部寄放器组织
在ARM处置器内部共有37个用户可访问的寄放器，别离为31个通用32位寄放器和6个状态寄放器。

11.寄放器R14功能，CPSR与SPSR
寄放器R14称为链接寄放器（LR），在结构上有两个特殊功能：
①当利用BL指令挪用子程序时，返回地址将自动存入R14中；
②当发生异样时，将R14对应的异样模式版本设置为异样返回地址。

寄放器CPSR为当前程序状态寄放器，在异样模式中，另外一个寄放器“程序状态保留
寄放器（SPSR）”能够被访问。

每种异样都有自己的SPSR，在进入异样时它保留CPSR的当前值，异样退出时可通过它恢复CPSR。

12.thumb状态各模式下可直接访问的寄放器
Thumb状态寄放器集是ARM状态集的子集，程序员能够直接访问的寄放器为：
8个通用寄放器R0～R7；程序计数器（PC）；堆栈指针（SP）；链接寄放器（LR）；当前程序状态寄放器（CPSR）。

13.CPSR的具体内容
14.发生异样致使模式切换时，内核处置流程
将异样处置程序的返回地址（加固定的偏移量）保留到相应异样模式下的LR；将CPSR的当前值保留到相应异样模式下的SPSR；设置CPSR为相应的异样模式；设置PC为相应异样处置程序的中断入口向量地址，跳转到相应的异样中断处置程序执行；
第三章ARM7TDM2指令系统
指令集的特点
可条件执行、可选择影响标志位、具有超级灵活的第二操作数；
2.寄放器移位寻址，多寄放器寻址及举例
寄放器移位寻址是ARM指令集特有的寻址方式。

当第2个操作数是寄放器移位方式时，第2个寄放器操作数在与第1个操作数结合之前，选择进行移位操作。

寄放器移位寻址指令举例如下：
MOV R0,R2,LSL #3 ;R2的值左移3位，结果放入R0，;即是R0=R2×8
ANDS R1,R1,R2,LSL R3 ;R2的值左移R3位，然后和R1相“与”操作，结果放入R1 多寄放器寻址一次可传送几个寄放器值，允许一条指令传送16个寄放器的任何子集或所有寄放器。

多寄放器寻址指令举例如下：
LDMIA R1!,{R2-R7,R12} ;将R1指向的单元中的数据读出到;R2～R7、R12中(R1自动加1) STMIA R0!,{R2-R7,R12} ;将寄存器R2～R7、R12的值保;存到R0指向的存储; 单元中;(R0自动加1)
3.堆栈寻址的四种方式（类型）
满递增：堆栈向上增加，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。

空递增：堆栈向上增加，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置。

满递减：堆栈向下增加，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。

空递减：堆栈向下增加，堆栈指针向堆栈下的第一个空位置。

4.处置器执行简单指令后的结果
5.满递减压栈，出栈指令的执行及结果
指令：STMFD SP!,{R0-R7,LR} 结果：执行压栈操作指令保留R0-R7和LR
指令：LDMFD SP!,{R0-R7,PC} 结果：执行出栈操作指令恢复R0-R7和PC
与LDR指令的区别
MOV指令用于将数据从一个寄放器传送到另一个寄放器中，或将一个常数传送到一个寄放器中，可是不能访问内存。

LDR指令用于从内存中读取数据放入寄放器中。

7.试探与练习，寄放器内容替换代码段
AND R1，R1，#0x000000FF
AND R2，R2，#0xFFFFFF00
ORR R2，R2，R1
中实现程序跳转的两种方式
1.直接向PC寄放器赋值实现跳转；例：MOV PC,R14
2.利用分支指令直接跳转。

指令，BX指令
BL:带链接的分支指令——BL指令除具有跳转功能，还能在跳转之前将下一条指令的地址拷贝到R14(即LR) 链接寄放器中，它适用于子程序挪用。

跳转范围限制在当前指令的±32M 字节地址内。

BX:带状态切换的分支指令——BX指令除具有跳转功能，还能在跳转的同时切换处置器状态。

其跳转范围不受限制。

10.执行软中断指令后，处置器流程
①切换到管理模式②将CPSR备份到管理模式下的SPSR寄放器③程序跳转到软件中断入口
11.MSR与MRS指令简单应用，试探练习
状态寄放器读指令MSR：MRS R1,CPSR ; 读取CPSR状态寄存器到R1
MRS R2,SPSR ; 读取SPSR状态寄存器到R2
状态寄放器写指令MRS: 示例，将R0的内容写入CPSR寄放器的控制位域
MSR CPSR_c,R0
试探与练习看PPT！
12.Thumb指令集的限制
Thumb指令集较ARM指令集有如下限制：
只有B指令能够条件执行，其它指令都不能条件执行；分支指令的跳转范围有更多限制；数据处置指令的操作结果必需放入其中一个；单寄放器访问指令，只能操作R0～R7；LDM 和STM指令能够对R0～R7的任何子集进行操作；
第四章
1.IPC2000系列微控制器的组成（四部份）
2.片内Flash编程的三种方式
①利用JTAG的仿真/调试器，通过芯片的JTAG接口下载程序②利用在系统编程技术，通过UART0接口下载程序③利用在应用编程技术。

3.片外Flash编程方式
4.存储器映射的概念
存储器本身不具有地址的信息，他们在芯片中的地址是由芯片厂家或用户分派的，所以给存储器分派地址的进程成为存储器映射。

5.ARM处置器的预取指中止和数据中止异样
若是试图访问一个保留地址或未分派区域的地址，LPC2000系列ARM将产生预取指中止或数据中止异样。

6.存储重视映射
为了增加系统的灵活性，系统中有部份存储单元能够同时出此刻不同的地址上，这称为存储重视映射。

7.引导块的功能
其功能主如果判断运行哪个存储器上的程序，检查用户代码是不是有效，判断芯片复位后被第一运行，芯片的在应用编程和在系统编程功能。

8.异样向量表及其重映射
系列芯片的两个复位源
外部复位和看门狗复位
11.唤醒按时器的功能
确保振荡器和芯片所需要的电路在处置器开始执行指令之前有足够的时刻能够让其开始正确工作。

12.PLL馈送寄放器的作用
为了保证PLL正在利用的参数不被意外修改而设计的。

13.VPB分频器的作用
①将处置器时钟（CCLK）分频，以便外设在适合的速度下工作②降低系统功耗
16.空闲模式和掉电模式的特点
19.向量中断控制器的作用
向量中断控制器就是使LPC2000系列ARM具有正确快速处置多个外部中断事件的能力的功能模块。

20，如何控制IRQ和FIQ的性能
ARM内核通过CPSR来监视和控制内部的操作，CPSR中的“I”位和“F”位别离用来控制IRQ 模式和FIQ模式的使能
21，中断输入请求的分类
中断输入请求能够在VIC中被设置为以下三类：
FIQ中断：具有最高优先级；
向量IRQ中断：具有中等优先级；
非向量IRQ中断：具有最低优先级；
22，FIQ中断硬件处置流程
23，向量IRQ与非向量IRQ的区别
向量IRQ中断发生向量IRQ中断后，VIC将对应的向量地址寄放器中的数据存入VICVectAddr寄放器中。

非向量IRQ中断发生非向量IRQ中断后，VIC将默许向量地址寄放器中的数据存入VICVectAddr寄放器中
29，UART0和UART1不同的地方
33，AID转换器使历时，哪一种模式效率高
BURST模式下，每次转换结束后当即开始下一路的转换，所以BURST模式具有最高的效率；34，看门狗的作用
看门狗的用途就是使微控制器在进入错误状态后的一按时刻内复位。

36，PWM输出波形的分类
37，如何实现PWM单边沿输出\双边沿输出
38，会画单边沿\双边沿输出波形
39，映像寄放器和锁存使能寄放器的作用。