嵌入式系统

1.嵌入式系统：以应用为中心的，软硬件可缩扩的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。（控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置）2.嵌入式系统的特点：功能特定性、规模可变性、实时性与稳定性。（系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性多任务操作系统、具有专门的开发工具和开发环境）3.嵌入式系统的分类：软实时系统、硬实时系统。4.嵌入式系统的应用领域：消费类电子产品应用、智能仪器仪表类应用、通信信息类产品应用、过程控制类应用、国防武器设备应用、生物微电子应用。5.嵌入式系统的发展趋势：嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持；网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、宽带的提高日益提高，使得以往单一功能的设备功能不再单一，结构更加复杂；网络互联成为必然趋势；精简系统内核、算法、降低功耗和软硬件成本；提供有友好的多媒体人机界面。6.嵌入式系统组成：硬件系统（嵌入式处理器、存储器系统、通用设备接口、扩展外设）软件系统（操作系统、文件系统、图形用户接口）7.嵌入式系统总体结构：硬件层（嵌入式微处理器、A/D.D/A.I/O.ROM.RAM）、中间层（BSP具有硬件、软件相关性）、系统软件层（文件、图形用户接口、网络系统实时任务操作系统、通用组建模块）、功能层（应用软件程序）8.典型的微处理器：由控制单元、程序计数器、指令寄存器、数据通道、存储器等组成。9.处理器的结构体系按照存储器结构可分为冯。诺依曼体系结构和哈佛体系结构；按指令类型可分为复杂指令集计算机（CISC）和精简指令集计算机(RISC)。10.冯·诺依曼处理器：指令和数据共享同一条总线、必须有一个存储器、一个控制器、一个运算器，用于完成算数运算和逻辑运算、有输入和输出设备，勇于进行人机通信。哈佛结构：将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构、中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作、之心时可以预先读取下一条指令，可以使指令和数据有不同的数据宽度。11.CISC特点：指令格式不固定，指令长度不一致，操作数可多可少、寻址方式复杂多样，以利于程序的编写、采用微程序结构，之星每条指令均需要完成一个微指令序列、每条指令需要若干个激起周期才能完成，指令越复杂，花费的激起周期越多。RISC：指令数目少，采用标准字长，执行时间短。区别：硬件角度：C处理不等长指令集，进行较多处理工作，R处理等长精简指令集，速度快性能稳定，可同时处理多条指令。软件角度：C运行我们熟悉的DOS.windows操作系统，R运行时需要一个翻译过程，速度慢。10.处理器指令执行过程：取指、译指、执行11.提高CPU性能的方法：流水线、超标量、高速缓存12.信息存储字节顺序：大端模式：字数据的高位字节存储在低地址中，低字节放在高地址中。小端模式：低地址中存放字数据的低字节，搞地址中存放字数据的高字节。13.半导体存储器分类：随机存取存储器、只读存储器。14.嵌入式系统软件的体系结构：轮转结构、带中断的轮转结构、函数队列调度结构、实时操作系统结构。15.嵌入式系统的设计流程：系统需求分析：规格说明书→体系结构设计→执行装置设计、硬件设计、软件设计（硬件软件协同设计）→系统集成→系统测试→系统运行与维护。16.嵌入式系统硬件/软件协同设计方法：系统功能描述→硬件软件划分→软件综合、接口综合、硬件综合→系统集成（→硬件软件划分）过程：系统需求分析、软硬件系统协同设计、软硬件实现、软件仿真，硬件测试、软硬件协同调试和验证。17.I/O接口与CPU交换的信息类型：数据信息、状态信息、控制信息。18.I/O接口编址方式：I/O接口与存储器统一、独立编址方式。19.嵌入式系统软件特点：独特的实用性、灵活的适用性、程序代码精简。20.嵌入式处理器的分类：嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式微处理器、多核处理器、嵌入式SoC21.嵌入式系统硬件平台：核心板、扩展板。软件平台：嵌入式操作系统内核、文件系统、图形用户接口、网络管理。22.ARM处理器模式：用户、快速中断、外部中断、特权、数据访问中止、未定义指令中止、系统模式23.ARM处理器应用领域：工业控制领域、无线通信领域、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品。24.ARM处理器特点：体积小、低功耗、低成本、高性能；支持Thumb（16位）、ARM（32位）双指令集；大量使用寄存器，指令执行速度更快；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。25.ARM处理器6个系列产品：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore、ARM11。26.ARM处理器有37个寄存器：31个通用寄存器，6个状态寄存器。27.中断延迟时间的决定因素：中断被禁止的最长时间；任一个优先级更高的中断的中断服务程序执行时间；处理器停止当前任务、保存必要的信息以及执行中断程序中的指令所需要花费的时间；从中断程序保存上下文到完成一次响应所需要的时间。28.ARM处理器7种类型的异常：复位（Reset）、数据中止(DataAbort)、快速中断请求（FIQ）、中断请求(IRQ)、预取指令中断(PrefetchAbort)、软件中断(SWI)、未定义指令(UnderfinedInstruction)。29.BootLoader的主要任务：stage1执行步骤：设置中断和异常向量→系统寄存器配置→外设初始化→堆栈指针初始化→数据区准备→高级语言调用stage2：初始化本阶段使用到的硬件设备、初始化操作系统30.ARM启动过程：设置中断向量表、初始化存储设备、初始化堆栈、初始化用户执行环境、呼叫主应用程序31.ARM处理器的复位源类型：上电复位、外部硬件复位、内部硬件复位（软件看门狗复位、检错停机复位、测试端口硬复位）、JTAG复位、外部软件复位、内部软件复位（调试端口软复位和JTAG软复位）32.外设耗电考虑：显示及背光、低功耗SDRAM、音频、备用电源、紧急情况、漏电问题。33.A/D转换器类型：逐次逼近型、积分型、计数型、并行比较型、电压-频率型。34.A/D转换器的重要指标：分辨率、精度、转换时间、电源灵敏度、量程、输出逻辑电平、工作温度范围。35.A/D转换过程4个阶段：采样、保持、量化、编码。36.与A/D转换相关的寄存器：ADCPSR：采样率寄存器、ADCCON采样控制寄存器、ADCDAT转换结果数据寄存器。37.操作系统的主要功能：进程与CPU管理、存储器管理、文件管理、设备管理、作业管理。38.嵌入式操作系统特点：实时性、小内核、可剪裁，可配置、易移植、高可靠性、低功耗。39.操作系统任务：代码、数据、堆栈、上下文环境。任务状态划分：休眠、就绪、挂起或等待、运行。40.影响操作系统实时性因素：常用系统调用平均运行时间、任务切换时间、信号量混洗时间、系统响应时间。41.信号量按用途分：互斥信号量（共享资源互斥访问）、二值信号量（同步问题的二值信号量）、计数信号量（资源计数问题的计数信号量）42.LCD分类及原理：TN型：将液晶材料置于两片贴附光轴垂直偏光板的透明导电玻璃间，液晶分子会依配向膜的细沟槽方向依序旋转排列，如果电场未形成，光线会顺利地从偏光板射入，依液晶分子旋转其行进方向，然后从另一边射出。如果在两片导电玻璃通电之后，两片玻璃间会形成电场，进而影响其间液晶分子的排列，使其分子棒进行扭转，光线无法穿透。STN型相似，但超扭转式向列场效应是将入射光旋转180`~270`，显示色调以淡绿色与橘色为主。TFT包括荧光管、导光板、偏光板等，利用荧光灯管投射出光源，经过偏光板和液晶，穿透液晶的光线角度被改变，这些光线再经过彩色滤光膜和另一偏光板。故改变刺激液晶的电压值就可控制光线强度和色彩，在液晶面板上变化出不同的颜色组合。LCD彩色显示方式：将单色显示矩阵之任一像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三色，再经由三原色比例的调和，也可以显示出全彩模式的色彩。43.嵌入式系统工作状态模式：系统挂起模式、关闭状态、软启动框图：空闲←→运行←→挂起→关闭（→运行）44.UCOS-Ⅱ操作系统特点：公开源代码、可移植性、可固话、可裁剪、占线式、多任务45.UCOS-Ⅱ操作系统功能：提供任务管理、任务间的通信与同步、任务调度、中断管理和时间管理等。46.嵌入式系统的选型原则：操作系统的硬件支持（是否支持目标硬件平台、可移植性）、开发工具的支持程度、能否满足应用需求（操作系统性能要求、标准兼容性、中文内核支持、技术支持）、自建操作系统47.USB数据传输类型：控制数据传送、批量数据、中断数据、同步数据传送48.实时系统的几个关键概念：多任务、内核、调度、任务优先级49.操作系统任务状态转换关系：任务状态分为4个状态：运行、就绪、挂起、等待。当运行任务在等待事件、任务挂起、延时等情况，任务从运行态进入等待或挂起状态。当挂起或等待任务在等待的事件产生、延时结束霍挂起时间超时的情况下，任务从等待状态进入就绪态。当运行任务被更高优先级任务抢占式，任务由运行态进入就绪态。当挂起任务被恢复、重新创建时，挂起任务由挂起进入就绪态。当就绪任务被运行任务删除时，任务就由就绪态进入挂起状态。50.不可剥夺型非占先式调度原理及执行过程：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，直到改任务主动放弃CPU的使用权时，那个高优先级的任务才能获得CPU的使用权。可剥夺型占先式调度原理及执行过程：中断服务程序使一个高优先级的任务进入就绪状态，中断完成后，被中断的任务挂起，转而执行高优先级的状态。51.四线电阻式触摸屏原理：如图所示，四线制电阻式触摸屏导电层主要由上下两层组成，每层由分布均匀的电阻丝排列而成。在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开绝缘。（加图）当手指或笔触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层（顶层）接通X轴方向的5V均与电压常（图a），使得检测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5V相比即可得触摸点的X轴坐标为：Xi=Lx*Vi/V（即分压原理）同理得出Y轴的坐标，这就是所有的电阻触摸屏共同的基本原理。