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嵌入式系统复习资料1. 嵌入式系统已有30余年的发展历史，但目前所指的嵌入式系统往往是由32位嵌入式微处理器加实时多任务操作系统构成的。2. 嵌入式系统一般定义为：以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁剪，以适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。3. 嵌入式系统的软件一般由嵌入式操作系统、嵌入式应用软件、硬件抽象层、板级支持包、设备驱动程序、操作系统的应用程序接口函数等部分组成。4. 和一般计算机应用软件相比，嵌入式软件主要有以下特点： 1）软件要求固化存储。 2）软件代码要求高质量、高可靠性。 3）系统软件（OS）的高实时性是基本要求。 4）嵌入式系统软件需要实时多任务操作系统开发平台。 5）在嵌入式系统的软件开发过程中，采用C语言是最佳选择。5. 嵌入式处理器是嵌入式系统的硬件核心，它一般分为嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式微处理器（MPU）、嵌入式数字信号处理器（EDSP）、嵌入式片上系统（SoC）。6. RTOS内核提供的基本服务是任务切换。它负责管理各个任务，或者说为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的通信。7. C/OS-可以管理64个任务，每个任务的优先级必须是不同的，优先级高的任务及时得到运行，可满足实时的需要，这意味着C/OS-不支持时间片轮转调度法（round-robin scheduling）,该算法适用于调度分时操作系统中优先级平等的任务。8. 基于优先级的调度算法是指CPU总是让处在就绪状态的优先级最高的任务先运行。9. 开发一个嵌入式系统需要考虑的主要因素包括以下方面： 1）软硬件协同设计。 2）嵌入式处理器的选择。 3）操作系统的选择。 4）交叉开发环境的确立。 5）系统调试。10. ARM的数据存储方式大端模式和小端模式两种。大端模式是指字数据的高位字节存储在低地址中，字数据的低字节则存放在高地址中；小端模式是指字数据的高位字节存储在高地址中，字数据的低字节则存放在低地址中。ARM默认的存储模式是传统的小端模式。字数据0x783C1A24的存储格式如下：11. ARM处理器的两种工作状态是指ARM状态和Thumb状态。ARM处理器总是从ARM状态开始执行代码。处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。12. ARM7采用三级流水线技术，程序计数器PC指向正在取指的指令而不是正在执行的指令，因此，指令读出的PC值等于指令地址值加8字节。13. User/System mode不是异常模式，没有SPSR。在这2种模式中使用读写SPSR的指令时，结果不可预知。14. 计算R1和R2差的绝对值，将结果放到R0中，试写出其汇编语言代码。CMP R1,R2SUBGT R0,R1,R2SUBLT R0,R2,R115. ARM的数据类型包括字word、半字halfword和字节byte，字需要4字节对齐，半字需要2字节对齐。16. C/OS-任务级的调度由函数OSSched（）完成，中断级的调度由函数OSIntExt（）完成。试分析函数OSSched（）的代码。（教材P129）void OSSched (void) INT8U y; OS_ENTER_CRITICAL(); /*进入临界区，屏蔽中断*/ if (OSLockNesting =0)&(OSIntNesting= 0) y= OSUnMapTblOSRdyGrp; OSPrioHighRdy = (INT8U)(y 3) + OSUnMapTblOSRdyTbly) /*计算最高任务优先级*/ if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) /*是否当前任务*/ OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTblOSPrioHighRdy;/* OSTCBHighRdy指向优先级最高的那个任务控制块*/ OSCtxSwCtr+; /*任务切换次数计数器增1*/ OS_TASK_SW();/*通过宏调用完成任务切换*/ OS_EXIT_CRITICAL();17. 要使C/OS-能正常运行，处理器必须具备的条件是：处理器的C编译器能产生可重入代码 在程序中用C语言就可以打开或者关闭中断 处理器支持中断，并且能产生定时中断（通常在101000Hz之间） 处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈（可达几千字节）处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器存储和读出到堆栈（或者内存）的指令 18. 流水线允许几个操作同时进行，并允许处理和存储系统连续操作。ARM核使用流水线技术以提高处理器指令的执行速度。19. 硬实时（强实时hard real-time ）：系统必须对事件做出及时的反应，绝对不能错过对事件处理的时限，否则将造成巨大的损失和灾难。软实时（弱实时soft real-time time ）：系统负荷较重时允许对事件处理发生错过时限的现象。如屏幕刷新。20. 流水线的相关问题包括结构相关、数据相关和控制相关。结构相关指指令在流水线中重叠执行时，产生资源冲突。21. 在3级冯诺依曼结构中，数据和指令在同一存储器中，几乎每一时钟周期都必须访问存储器（取指或传数据），因此访问数据存储器时就必须停止取指令存储器。ARM的解决方案是：1）采用分离式数据cache和指令cache。此法解决了取指和数据传送的冲突、减小了CPI2）ALU中采用单独加法器来完成地址计算。使执行周期的运算不再产生资源冲突。22. Flash盘的读写特点有：1） 必须以Page为单位进行读写2） 写之前必须先擦除原有内容3） 擦除操作必须对Block进行，即每次至少擦除一个块的内容。23. 任务包括休眠、就绪、运行、挂起、被中断5种状态。24. 函数和非可重入型函数的区别，如何将非可重入型转换成可重入型？（见课件）可重入函数：不为连续的调用持有静态数据。 不返回指向静态数据的指针；所有数据都由函数的调用者提供。 使用本地数据，或者通过制作全局数据的本地拷贝来保护全局数据。如果必须访问全局变量，记住利用互斥信号量来保护全局变量。绝不调用任何不可重入函数。不可重入函数：函数中使用了静态变量，无论是全局静态变量还是局部静态变量。 函数返回静态变量。 函数中调用了不可重入函数。函数体内使用了静态的数据结构；函数体内调用了malloc()或者free()函数；函数体内调用了其他标准I/O函数。函数是singleton中的成员函数而且使用了不使用线程独立存储的成员变量 。25. 实时/通用操作系统的区别：设计目标不同通用操作系统的设计目标是追求最大的系统吞吐率、获得最好的整体性能实时操作系统的设计目标是采用各种算法和策略，始终保证系统行为的可预测性调度原则不同通用操作系统的设计目标是达到最佳整体性能，其调度原则是保证公平实时系统多采用基于优先级的占先的调度策略，其调度原则是尽可能保证系统的设计约束条件内存管理不同通用操作系统广泛使用了虚拟内存技术，为用户提供功能强大的虚拟机器虚存机制引起的缺页调页现象会造成系统的不确定性，在实时系统中使用虚拟内存技术的情况很少或者非常有限26. 使用Unicode的优点 使用Unicode避免了乱码的产生，使得国际间文本数据交换成为可能解决了多语言文本同平面共存的问题实现了软件的全球化，避免了软件产品在贯穿多个平台、语言和国家时的重建 27. 下列3条指令的异同点？ADD R0，R0，R1 基本加法，将R1的值加到R0，不影响CPSRADDS R0，R0，R1 功能同上，影响CPSRADDEQS R1，R2，#5 前一操作的结果为EQ（Z标志置位）才执行，影响CPSR28. 嵌入式操作系统常用的通信方法有事件标志、信号量、邮箱、消息队列和管道等。29. 以下简称的含义IP Core：IP核是指用于产品应用专用集成电路(ASIC)或者可编辑逻辑器件(FPGA)的逻辑块或数据块、MMU：内存管理单元(Memory Management Unit)、MCU：微控制单元(Micro Control Unit)、MPU：微处理器(Micro Processor Unit)、DSP：数字信号处理(Digital Signal Processing)、SoC：系统级芯片,也称片上系统(System on Chip)、RTOS：实时系统(Real-time operating system)、Scalable：可扩展性、RISC：精简指令集系统计算机(reduced instruction set computer)、CISC：复杂指令集系统计算机(Complex Instruction Set Computer)、CPSR：程序状态寄存器(current program status register)、SPSR：程序状态保存寄存器(Saved Program Status Register)、SP：堆栈指针、PC:程序计数器、LR：连接寄存器(Link Register)、JTAG（Joint Test Action Group）：联合测试行为组织30. ARM7和ARM9各采用几级流水线？各级分别是什么?ARM7采用三级流水线，分别为取指令、解码指令和执行操作。ARM9采用五级流水线结构，分别为取指令、译码、执行、存储、写操作。31. ARM的指令集包括2种：ARM、Thurmb(16位),各自位数？(ARM ：32位Thurmb：16位)32. ARM 处理器有7种工作模式1)用户模式USR（user mode）：ARM的正常运行模式，通常用来执行一般的应用程序。2)快速中断模式FIQ（fast interrupt mode)：由外部触发FIQ管脚，支持高速数据传输或通道处理。3)中断模式IRQ（interrupt mode）：由外部触发IRQ管脚，用于一般外部中断的处理。4)管理模式SVC（supervisor mode）：操作系统的保护模式。5)中止模式ABT（abor