嵌入式系统-复习大纲_彭荣

1.什么是嵌入式系统？与通用计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？

嵌入式系统是以应用为中心，以现代计算机技术为基础，根据用户需求在功能、可靠性、成本、体积、功耗、等方面灵活裁剪软硬件模块的专用计算机系统。

特点：以应用为中心，以现代计算机技术为基础，专用型，软硬件可裁减。

2.嵌入式处理器有哪几类？试举例说明。SOC,SOPC

嵌入式微处理器(Micro Processor UNIt，MPU)是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。目前主要的嵌入式处理器类型有MIPS、ARM/ StrongARM系列等

嵌入式微控制器嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 典型代表是8051单片机。微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。

嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)，是专门用于信号处理方面的处理器，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的执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。

3.嵌入式系统的硬件、软件各由哪些部分组成.

硬件：

基础模块：微控制器模块，电源和能量供给模块，复位模块。

扩展模块：各种传感器模块，对传感器输出的信号进行处理和转换的检测模块，提供数据和指令存储的各种存储器模块（如SRAM和Flash,）,通讯模块（如I2C,CAN,PCI,USB,UART）看门狗模块。

4.目前常见嵌入式操作系统有哪些？

µC/OS , windows phone ,IOS, Embeded Linux，Android

5.ARM微处理器有何特点，RISC处理器的特征与其指令特点

ARM处理器的三大特点：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多

1、体积小、低功耗、低成本、高性能；

2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；

3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；

4、大多数数据操作都在寄存器中完成；

5、寻址方式灵活简单，执行效率高；

6、指令长度固定。

RISC指令集特征：

指令种类少，

指令格式规范：RISC指令集通常只使用一种或少数几种格式。指令长度单一（一般4个字节），并且在字边界上对齐，字段位置、特别是操作码的位置是固定的。

寻址方式简化

大量利用寄存器间操作

简化处理器结构使用RISC指令集，可以大大简化处理器的控制器和其他功能单元的设计，不必使用大量专用寄存器，

特别是允许以硬件线路来实现指令操作，而不必像CISC处理器那样使用微程序来实现指令操作。

6.ARM的thumb指令的特点

1、Thumb指令继承了ARM指令集的许多特点Thumb指令也是采用Load/Store结构，有数据处理、数据传送及流控制指令等。

2、Thumb指令集丢弃了ARM指令集一些特性大多数Thumb指令是无条件执行的（除了转移指令B），而所有ARM指令都是条件执行的。许多Thumb数据处理指令采用2地址格式，即目的寄存器与一个源寄存器相同，而大多数ARM数据处理指令采用的是3地址格式（除了64位乘法指令外）。

3、Thumb异常时表现的一些特点所有异常都会使微处理器返回到ARM模式状态，并在ARM的编程模式中处理。由于ARM微处理器字传送地址必须可被4整除（即字对准），半字传送地址必须可被2整除（即半字对准）。而Thumb指令是2个字节长，而不是4个字节，所以，由Thumb执行状态进入异常时其自然偏移与ARM不同。

7.ARM微处理器的工作状态、存储格式、指令流水线。两种工作状态：ARM状态，Thumb状态，

存储格式：大端模式（在这种格式中，字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中，如图2-1所示。）和小端模式（在小端存储格式中，低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节）

ARM处理器有三级流水线和八级流水线

8.ARM七种处理器模式各有何属性，切换的条件。

1、用户模式（usr）：正常的程序执行状态

2、快速中断模式（fiq）：快速处理中断，用于支持高速数据传送或通道处理

3、中断模式（irq）：用于一般中断处理。

4、管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式

5、系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务

6、数据访问终止模式（abt）：数据或指令预取终止时进入该模式

7、未定义指令终止模式（und）：未定义的指令执行时进入该模式

可以通过软件来进行模式切换，或者发生各类中断、异常时引起模式的改变。

除用户模式外，其余6种工作模式都属于特权模式。特权模式中除了系统模式以外的其余5种模式称为异常模式。大多数程序运行于用户模式。进入特权模式是为了处理中断、异常、或者访问被保护的系统资源。

9.ARM状态下包括哪些通用寄存器、状态寄存器。R13、R14、R15的作用。

通用寄存器：R0~R15, R0~R7是所有模式所对应的物理寄存器都一样的，这8个寄存器是真正意义上的通用寄存器。

R8~R12，是有对应模式的寄存器，不同模式访问的物理地址不一样；一组是FIQ模式，另一组是除FIQ以外的其他模式。R13~R14，有六组物理寄存器，1组用于用户模式和系统模式，其他5组用于5种异常模式。

R13（sp指针）被用作栈指针，

R14用来存储调用返回地址。

R15 为程序计数器（PC），可读可写

10.CPSR、SPSR寄存器中各位的作用，怎样对它们操作以改变各位状态。

SPSR寄存器为程序状态保存寄存器，它保存CPSR寄存器的内容以便处理完异常后返回现场后回复现场。