嵌入式系统-复习大纲.doc

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？ 简单地讲,嵌入式系统是嵌入到对象体中的专用计算机系统. 广义的讲,一个嵌入式系统就是具有特定功能或用途的计算机软硬件集合体.即以应用为中心的,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,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。 特点：专用性、多样性、功耗低、体积小、可靠性、健壮性、实时性、操作系统内核小、创新性、生命周期长、可裁剪性。需要专门的开发环境和工具。 嵌入式处理器有哪几类？试举例说明。SOC,SOPC 嵌入式处理器划分为：嵌入式微控制器MCU（MCS-251）、嵌入式微处理器MPU(ARM/StrongARM)、嵌入式数字信号处理器DSP(TMS320C2000/C5000/C6000)、片上系统SoC和片上可编程系统SoPC(M-Core). 片上系统SoC是IC设计的发展趋势。采用SoC设计技术，可以大幅度的提高系统的可靠性，减小系统的面积，降低功耗和系统成本，极大地提高了系统的性能价格比。 可编程片上系统是使用FPGA作为物理载体进行芯片设计的技术。是一种特殊的嵌入式系统，基于SoPC的嵌入式系统设计把SoC设计和当前最流行的嵌入式系统结合起来，使之具有广泛的应用前景。主要的特点是：首先它是片上系统，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能。其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁剪、可扩充、可升级、并具有软硬件在系统可编程的功能。 嵌入式系统的硬件、软件各由哪些部分组成. 硬件部分由基于ARM内核的微处理器、电源电路、内存储器。看门狗及复位电路。人机交互和其他输入输出接口电路组成。 软件部分由驱动层、OS层和应用层3部分组成。 目前常见嵌入式操作系统有哪些？ VxWorks Windows CE 嵌入式Linux 嵌入式实时内核uC/OS Palm OS QNX ARM微处理器有何特点，RISC处理器的特征与其指令特点 小体积、低功耗、低成本、高性能。 支持Thumb（16位）指令集和ARM（32位）指令集，能很好兼容8位/16位器件。 使用大量的寄存器，是执行速度加快。 大多数数据操作都在寄存器中完成。 寻址方式灵活简单，执行效率高。 指令长度固定。 RISC处理器的特征和指令特点： 固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有2~3种； 使用单周期指令，便于流水线操作执行； 大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。 ARM的thumb指令的特点 Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比较，可节省30%~40%以上的存储空间，同时具有32位代码的所有优点。 ARM微处理器的工作状态、存储格式、指令流水线。 工作状态：分为Thumb状态和ARM状态，并可在这两种状态之间转换。 存储格式：分为大端格式和小端格式。 大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存储在高地址中。 小端格式： 字数据的高字节存储在高地址中，而字数据的低字节则存储在低地址中。 指令流水线：ARM系列微处理器普遍采用多级流水线技术，在ARM7系统中使用3级流水线，分别为取指、译码和执行。 七种处理器模式各有何属性，切换的条件。 用户模式：用于正常执行的程序. 快速中断模式:当一个高优先级中断产生时将会进入这种模式,用于高速数据传输或通道处理. 外部中断模式:当一个低优先级中断产生时间会进入这种模式,用于通用的中断处理. 管理模式:当复位或软中断指令执行时会进入这种模式,是操作系统使用的一种保护模式. 中止模式:当存取异常时将会进入这种模式,用于虚拟存储及存储保护. 未定义模式:当执行未定义指令时会进入这种模式,软件仿真硬件协处理器. 系统模式:供需要访问系统资源的操作系统任务使用,运行具有特权的操作系统任务. 处理器模式的切换方式: 软件控制进行切换 通过外部中断和异常进行切换 ARM状态下包括哪些通用寄存器、状态寄存器。R13、R14、R15的作用。 通用寄存器分为三类: 未分组寄存器R0~R7 分组寄存器R8~R14 程序计数器PC(R15) 状态寄存器分为两类: 寄存器R16用作CPSR(当前程序状态寄存器).它可在任何模式下访问. SPSR(备份的程序状态寄存器),当异常发生时,它用于保存CPSR的值,从异常退出时则可由SPSR来恢复CPSR. R13:通常用作堆栈指针. R14:也称作子程序连接寄存器或连接寄存器.在每一中运行模式下,都可用R14保存子程序的返回地址,当用BL或BLX指令调用子程序时,将PC的当前值复制给R14,执行完子程序后,又将R14的值复制回PC,即可完成子程序的调用返回.其他情况下