嵌入式系统原理及应用复习知识点总结

第一章

1、嵌入式系统的应用范围：军事国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业控制。

2、嵌入式系统定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件与硬件可裁剪，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。（嵌入式的三要素：嵌入型、专用性与计算机系统）。

3、嵌入式系统的特点：1)专用性强；2）实时约束；3）RTOS；4）高可靠性；5）低功耗；6）专用的开发工具和开发环境；7）系统精简；

4、嵌入式系统的组成：

（1）处理器：MCU、MPU、DSP、SOC；

（2）外围接口及设备：存储器、通信接口、I/O接口、输入输出设备、电源等；（3）嵌入式操作系统：windows CE、UCLinux、Vxworks、UC/OS;

（4）应用软件：Bootloader

5、嵌入式系统的硬件：嵌入式微处理器（MCU、MPU、DSP、SOC），外围电路，外部设备；

嵌入式系统的软件：无操作系统（NOSES），小型操作系统软件（SOSES），大型操作系统软件（LOSES）注：ARM处理器三大部件：ALU、控制器、寄存器。

6、嵌入式处理器特点：（1）实时多任务；（2）结构可扩展；（3）很强的存储区保护功能；（4）低功耗；

7、DSP处理器两种工作方式：（1）经过单片机的DSP可单独构成处理器；（2）作为协处理器，具有单片机功能和数字处理功能；

第二章

1、IP核分类：软核、固核、硬核；

2、ARM处理器系列：（1）ARM7系列（三级流水，thumb指令集，ARM7TDMI）;

(2)ARM9系列（DSP处理能力，ARM920T）（3）ARM/OE（增强DSP）（4）SecurCone 系列（提供解密安全方案）；（5）StrongARM系列（Zntle产权）；（6）XScale系列（Intel产权）；（7）Cortex系列（A：性能密集型；R：要求实时性；M：要求低成本）

3、ARM系列的变量后缀：（1）T：thumb指令集；（2）D：JTAG调试器；（3）快

速乘法器；（4）E：增强DSP指令；（5）J：Jave加速器

4、ARM{X}{Y}{Z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{S} :x—系列号，y—内部存储管理和保护单元，Z—含有高速缓存。

5、CISC（x86）：（1）具有大量的指令和寻址方式（300~500条）；（2）8/2原则：80%的程序只用20%的指令；（3）大多说程序只使用少量指令就能运行；

6、处理器核的性能指标：（1）冯诺依曼vs哈佛；（2）CISC vs RISC（3）流水线结构；（4）超标量执行；（5）高速缓存；

7、流水线（所有的ARM处理器）：每个时钟脉冲都接收下一条处理数据的指令，只是不同部分做不同的事情，提高系统处理速度和效率；ARM7—3级流水线，PC=LR-4；ARM9—5级流水线PC=LR-4*3；ARM10—6级；ARM—8级；Cortex—8级；

8、4种异常：中断、陷阱、故障、终止；

9、ARM处理器的7种工作模式：（1）用户态USR；（2）快中断FIQ；（3）中断IRQ；（4）管理态SVC;（5）终止态ABT；（6）未定义UND；（7）系统SYS；10.ARM的两种工作状态：（1）ARM状态---32位ARM指令集，字对齐取指（2）Thumb状态---16位Thumb指令集，半字对齐取指。

11.ARM寄存器：37个寄存器，其中31个通用寄存器，6个状态寄存器，寄存器位32位寄存器。

影子寄存器：是为处理器的不同工作模式配备的专用物理寄存器，在异常模式下，它们将代替用户或者系统模式下使用的部分寄存器。

（1）SP—堆栈指针R13（2）LR—链接寄存器R14（3）PC—程序计数器R15（当前取指指令地址）

状态寄存器：（1）保存ALU当前操作信息（2）控制允许和禁指中止（3）设置处理器操作模式。

标志位：（1）N—结果为负数，N=1（2）Z—结果为0，Z=1（3）C—加法进位C=1，减法置错位C=0（4）V—带符号溢出，V=1（5）I—I=1禁止IRQ中断（6）F—F=1禁止FIQ中断（7）T=0—ARM执行；T=1，Thumb执行。

12.ARM存储器数据类型：8位字节（Java加速器）；16位字节（Thumb处理器）；32位字节（ARM处理器）；

13.大端序：高字节—低地址；小端序：高字节—高地址。

14.ARM的存储体系（1）片内存储器：寄存器，片上cache，FIFO，TCM（可控），片内SRAM

（2）片外存储器：主存储器（片外DRAM、SDRAM），外部存储器，后备存储器。

15.存储管理单元MMU的作用：（1）虚拟存储空间到物理存储空间的映射（2）存储器保护功能（3）设置虚拟存储空间的缓冲特性。

16、Cache:cache是位于主存储器和cpu之间的一块高速存储器（高速可控）

统一cache：冯诺伊曼结构中指令和数据存放在一起，统一编址。

分离cache:哈佛结构中，指令和数据存放各存储体，分开编址。

逻辑cache:cache放在处理器内核与MMU之间。逻辑cache在序列地址空间存储数据，处理器可以直接通过逻辑cache访问数据，而无需通过MMU。

物理cache:cache放在MMU和物理存储器之间。物理cache使用物理地址存储数据，当处理器访问存储器时，MMU必须先把虚拟地址转换为物理地址，cache 才能向内核提供数据。

Cache地址映射方法：直接映射（电路简单效率低），全相联映射（适合小cache），组想联映射。

17.FCSE-快速上下文切换扩展：是硬件电路，加快进程切换速度，减小切换开销2写缓存区改善了cache的性能

18.FIFO-写缓存区（容量很小）：位于处理核与主存之间1当Cpu输出数据时，若总线恰好被占用而无法输出时，那么Cpu可以把数据写入写缓存区。当总线上没有比写缓存区优先级更高的掌控者时，写缓存区可以通过总线将数据写入内存2.

19.哈佛结构在ARM中的具体实现方式：1.程序指令和数据分别存储，分开编址；

23.哈佛结构的数据Cache和指令Cache是分开的，各有一套地址和数据总线，使取指和取数据同时进行。

20.筒形移位寄存器；ARM处理器内部有筒形移位寄存器，可以进行移位操作。

21.看门狗定时器WDG:引导嵌入式微处理器脱离死锁工作状态。

22.边界对准：指处理器一次性的或者周期性的读写内存的起始地址。提高数据传输速度，加快访问速度，简化了编译器设计，优化了程序代码。