嵌入式系统

1.嵌入式系统、嵌入式实时操作系统中的基本概念从技术的角度定义：以应用为中心、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。从系统的角度定义：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起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为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过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)、可固化使用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点2.抢占式内核与非抢占式内核的基本概念答：非抢占式内核要求每个任务自我放弃CPU的所有权。非抢占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。异步事件还是由中断服务来处理。中断服务可以使一个高优先级的任务由挂起状态变为就绪状态。但中断服务以后控制权还是回到原来被中断了的那个任务，直到该任务主动放弃CPU的使用权时，那个高优先级的任务才能获得CPU的使用权。当系统响应时间很重要时，要使用占先式内核。因此绝大多数商业上销售的实时内核都是占先式内核。最高优先级的任务一旦就绪，总能得到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使用权就被剥夺了，或者说被挂起了，那个高优先级的任务立刻得到了CPU的控制权。如果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3.ARM的状态与模式ARM处理器为RISC芯片，其简单的结构使ARM内核非常小，这使得器件的功耗也非常低。它具有经典RISC的特点：大的、统一的寄存器文件；装载/保存结构，数据处理操作只针对寄存器的内容，而不直接对存储器进行操作；简单的寻址模式统一和固定长度的指令域，简化了指令的译码ARM体系结构的特点：每条数据处理指令都对算术逻辑单元和移位器控制，以实现ALU和移位器的最大利用；地址自动增加和减少寻址模式，优化程序循环；多寄存器装载和存储指令实现最大数据吞吐量;所有指令的条件执行实现最快速的代码执行ARM处理器状态ARM状态：32位，这种状态下执行的是字方式的ARM指令；Thumb状态：16位，这种状态下执行半字方式的Thumb指令。ARM处理器模式：用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式4.ARM处理器的复位当nRESET信号再次变为高电平时，ARM处理器执行下列操作：1.强制M[4:0]变为b10011（管理模式）；2.置位CPSR中的I和F位；3.清零CPSR中的T位4.强制PC从地址0x00开始对下一条指令进行取指；5.返回到ARM状态并恢复执行5.冯诺依曼结构与哈佛结构‘’冯·诺依曼”结构：把代码作为一种特殊的数据来操作，指令总线和数据总线及其存储区域是统一的；“哈佛”结构：指令总线和数据总线及其存储区是分开、独立的。6.ARM指令中的寻址方式寄存器寻址；立即寻址；寄存器移位寻址；寄存器间接寻址；基址寻址；多寄存器寻址；堆栈寻址；块拷贝寻址；相对寻址；7.MOV指令与LDR指令、STR指令、CMP指令答：1.、MOV指令将8位图立即数或寄存器传送到目标寄存器rd，可用于移位运算等操作指令；2.CMP--比较指令：CMP指令将寄存器Rn的值减去operand2的值，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。3.LDR/STR——字和无符号字加载指令，指令用于对内存变量的访问、内存缓冲去数据的访问、查表、外围部件的控制操作等。如用LDR指令加载到数据到PC寄存器，则实现程序跳转功能，这样就实现了程序散转。8.LPC2000系列处理器的存储器映射方式MAP[1:0]用于存储器映射控制，实现部分地址的重新映射：MAP[1:0]取00，表示Boot装载程序模式。异常向量表从BootBlock重新映射。MAP[1:0]取01，片内Flash模式。异常向量表不重新映射，它位于Flash中。MAP[1:0]取10，片内RAM模式。异常向量表从静态RAM重新映射。MAP[1:0]取11，外部存储器模式。异常向量表从外部存储器重新映射。9.片内Flash编程方法：1.通过内置JTAG接口2.通过在系统编程（ISP），使用UART0通信3.通过在应用编程（IAP）10.嵌入式系统的项目开发周期的几个阶段及各阶段的具体任务1.识别需求：识别需求是项目生命周期的最初阶段。当需求被客户确定时，项目就产生了。这个阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。2.提出方案：主要由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。这个阶段是赢得项目的关键，公司既要展示实力又要合理报价。如果竞标成功则签定合同，厂商开始承担项目成败的责任。3.执行项目：从公司角度来看这才是项目的开始。这个阶段项目经理和项目组将代表公司完全承担合同规定的任务。一般需要细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。4.结束项目：主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。11.PLL的作用、寄存器名称与功能、频率计算方法与寄存器设置PLL（锁相环）：升频，获得更高的系统时钟（CCLK）；PLLCFG（PLL配置寄存器），PLLSETA（PLL状态寄存器）FOSC=FCCO/(2P*m),FCLK=FOSC*MFOSC:晶振频率10~25M；FCCLK：处理器时钟频率10~60M；FCCO：CCO振荡器输出频率156~320M，M:PLL倍频值，P：PLL分频值12.ARM7TDMI的流水线功能与阶段答：ARM7TDMI的流水线分3阶段，分别为：取指?译码?执行正常操作过程中，在执行一条指令的同时对下一条指令进行译码，并将第三条指令从存储器中取出。无论处理器处于何种状态，PC总是指向“正在取指”的指令。功能：使用流水线可以增加处理器指令流的速度，这样可以使几个操作同时进行，并使处理和处理系统之间的操作更加流畅，连续。13.大小端与储存：大端：高字节存储在低地址中小端：高字节存储在高地址中14.ARM7TDMI内部寄存器作用SP、LR、PC、CPSR的功能与用途SP堆栈指针，R13PC程序计数器，R15，它指向正在取指的地址。LR链接寄存器，R14，在结构上有两个特殊功能：1.在每种模式下，模式自身的R14版本用于保存子程序返回地址2.当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址CPSR当前程序状态寄存器15.功率控制相关内容空闲模式和掉电模式，还可以独立关闭应用中不需要的外设，节省功率空闲模式：除非复位或中断，否则停止执行指令，系统时钟CCLK一直有效掉电模式：振荡器关闭，没有内部时钟，处理器状态，芯片引脚逻辑电平和内部SRAM值被保持，复位及不需要时钟的中断可退出该模式16.复位及BOOT相关内容答：1,1复位：复位的分类外部复位：—把nRESET引脚拉为低电平，并保持一个最小时间，引发复位看门狗复位：—通过设置看门狗相关寄存器，当看门狗定时器溢出后，引发复位1.2外部复位外部复位引脚（nRESET）连接内部的施密特触发器，通过施密特触发器可以滤除引脚输入的干扰信号，保证复位的可靠性。如果外部复位信号一直有效，芯片将保持复位状态.17.存储器映射控制相关内容答：1.地址空间：ARM结构使用单个平面的232个8位字节地址空间。字节地址按照无符号数排列，从0到232－1。地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。如果地址向上或向下溢出地址空间，通常会发生翻转。注意：如果在取指操作时地址发生溢出，只要没有执行预取的无效指令，就不会导致异常。2.存储器格式：（1）地址空间的规则：位于地址A的字包含的字节位于地址A,A+1,A+2和A+3；位于地址A的半字包含的字节位于地址A和A+1；位于地址A+2的半字包含的字节位于地址A+2和A+3；位于地址A的字包含的半字位于地址A和A+2；（2）存储器系统有两种映射机制：小端存储器系统：在小端格式中，高位数字存放在高位字节中。因此存储器系统字节0连接到数据线7～0。大端存储器系统：在大端格式中，高位数字存放在低位字节中。因此存储器系统字节0连接到数据线31～24。存储器映射的I/O：基于ARM内核的芯片具有许多的外设，这些外设访问的标准方法是使用存储器映射的I/O，为外设的每个寄存器都分配一个地址。通常，从这些地址装载数据用于读入，向这些地址保存数据用于输出。有些地址的装载和保存用于外设的控制功能，而不是输入或输出功能。注意：存储器映射的I/O位置的操作不同于正常的存储器位置的操作。通常，存储器映射的I/O位置没有高速缓存和无缓冲区。18.进人异常与退出异常的过程。1R14寄存器中。2CPSR的值复制到相应的SPSR3CPSR寄存器的模式位M[4:0]设置成对应的值。4PC退出异常1R14寄存器的值再回送到PC中。2SPSR寄存器的值送回到CPSR寄存器中。3