嵌入式系统复习总结

第一章嵌入式系统导论

一、嵌入式系统架构：

（1）嵌入式系统的组成：嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。前者是整个系统的物理基础，它提供软件运行平台和通信接口；后者实际控制系统的运行。

1、硬件：嵌入式微处理器、外围电路、外围硬件设备。

2、软件：嵌入式操作系统、用户的应用程序。

（2）嵌入式系统的软/硬件框架

硬件：嵌入式微处理器、外围电路、外围硬件设备。

软件：嵌入式操作系统、用户的应用程序。

二、嵌入式定义：是以现代计算机技术为基础，以应用为中心，可以根据系统或用户需求（功能、可靠性、成本、体积、功耗、环境等），灵活裁剪软硬件模块的专用计算机系统；

1、IEEE（国际电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义：

“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。

2、广义定义：任何一个非计算机的计算系统

3、通俗的说法：1、把一个计算机嵌入到其他系统中构成的一个系统

2、是一个应用

3、主体是其他内容，计算机作为一个设备出现

三、嵌入式系统的主要特点：

（1）面向应用，（2）软硬件可剪裁。（3）专用计算机控制系统。

四、嵌入式系统与单片机、PC相比的优势

（1）性能方面：采用32位RISC结构微处理器，主频从30MHz到624MHz以上，处理能力大大超出单片机系统，接近PC机的水平，但体积更小，能够真正地“嵌入”到设备中；实性性方面：嵌入式机控制器内嵌实时操作系统（RTOS），能够完全保证控制系统的强实时性；

（2）人机交互方面：嵌入式控制器可支持大屏幕的液晶显示器，提供功能强大的图形用户界面；输入方法多种多样；

（3）系统升级方面：嵌入式控制器可为控制系统专门设计，其功能专一，成本较低，而且开放的用户程序接口（API）保证了系统能够快速升级和更新。

嵌入式系统的应用

家用方面：数字电视、信息家电、智能玩具、手持通讯、存储设备的核心。

信息家电技术特点：

1、处理器发展趋向低成本、高整合性与低耗能。

2、整合数字与模拟处理的技术。

3、较PC更强调通讯能力。

4、利用软件增加产品的差异性(高附加价值的关键)

五、使用嵌入式操作系统的优缺点

优点：1、使程序的设计和扩展变得容易，大大提高了开发效率。2、充分发挥32位CPU多任务的潜力，实现多任务设计，能够充分利用硬件资源和实现资源共享。3、实时性和健壮性能够得到更好的保证。

缺点：嵌入式操作系统增加ROM/RAM等额外开销，5～10％的CPU额外负荷。

六、嵌入式操作系统分类

常见的几种嵌入式操作系统：. uC/OS II 2. uCLinux 3. Windows CE 4.嵌入式Linux

七、冯诺依曼架构

早期的冯诺依曼架构→改进的冯诺依曼架构→冯诺依曼架构的扩展（1）→哈佛结构------冯诺依曼架构的扩展（2）

第二章Cortex-M3微处理器

一、Cortex-M3 内核原理：

1、Cortex-M3是ARM公司推出的新一代32位低成本、高性能通用微控制器内核；内核基于最新的ARMv7架构，采用Thumb-2指令集，集成了分支预测，单周期乘法，硬件除法等众多功能强大特性。

二、Cortex-M3内核主要包括：

1、中央处理器核心(Cortex-M3 Core)

即通常所说的CPU，包括指令提取单元、译码单元、寄存器组和ALU等。

2、嵌套向量中断控制器(NVIC)

NVIC是一个在Cortex-M3中内建的中断控制器，与CPU核心紧密耦合。包含众多控制寄存器，支持中断嵌套模式，提供向量中断处理机制等功能。中断发生时，自动获得服务例程入口地址并直接调用，大大缩短中断延时。

3、系统时钟(SYSTICK)

由Cortex-M3内核提供的一个24位倒计时计数器，可产生定时中断，作为系统定时器用。所有Cortex M3处理器均有该计数器，因此系统级移植时不必修改系统定时器相关代码，移植效率高。特别注意的是，即使系统处于睡眠模式，该计数器也能正常工作。

4、存储器保护单元(MPU)

可选单元。可以视为一个简化的存储器管理单元(MMU, Memory Management Unit)，但重点在于存储器保护。即通过将存储器划分成存储区域块，并设置其存取特性（是否缓冲、是否读写、是否执行、是否共享等）对存储区域块进行访问保护。例如，设置某存储区域块在用户级下变成只读，从而阻止一些用户程序破坏该区域的关键数据。

5、总线矩阵

总线矩阵是Cortex-M3内部总线系统的核心。它是一个32位的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture) AHB Lite总线互连网络，通过该网络把处理器内核及调试接口连接到不同类型和功能划分的外部总线。

（1）提供数据在不同总线上的并行传输功能。总线：系统总线，ICode指令总线、DCode 数据总线、私有外设总线等

（2）总线矩阵还提供了附加数据传送功能。如：写缓冲、位带(bit banding)等，支持非对齐数据访问，以及总线桥（AHB to APB Bridge），以支持向APB总线的连接。

三、总线

1、总线（Bus）是一种内部结构，用于在计算机内部CPU、内存、输入、输出设备等各个部件之间传递信息。

2、按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线。

3、主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。

Cortex-M3 总线结构

I-Code指令总线D-Code数据总线系统总线AHB（静态RAM，外部RAM，设备#1，设备#2，AHB to APB桥）外设总线（I/O,UART,定时器）

四、Cortex-M3寄存器

1、低组寄存器（R0~R7）：所有指令均能访问，字长为32位，复位后的初始值是随机的。