太原理工物联网14嵌入式总结

1、第一章1、嵌入式系统定义及概念:嵌入式系统是以应用中心,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。2、常见嵌入式操作系统:µC/OS、嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks、安卓系统(Android、QNX等3.嵌入式系统的特点1.专用型强2.体积小型化3.实时性好4.可裁剪性好5.可靠性高6.功耗低7.不可垄断性4.微处理器有两种总线架构将程序指令存储器和数据存储器合并在一起进行统一编址的存储结构冯诺依曼体系结构缺点:取指令和取操作数不能同时进行(一条总线,分时复用分开的是哈佛体系结构。优点

2、:取指令和取操作数能同时进行(两条总线5. 嵌入式微处理器的分类1.嵌入式微控制器2.嵌入式微处理器3.数字信号处理器4.复杂可编程逻辑器件/现场可编程门阵列(CPLD/FPGA5.片上系统6.嵌入式微处理器选型1.技术指标原则2.熟悉原则3.成本原则4.支持工具原则5.整体原则第二章1.inter 处理器是CISC指令集 ARM处理器是RISC指令集(经典指令集2.RISC指令集特点1.固定指令长度2.指令流水线处理3.简化内存管理4.硬件接线式控制5.单周期执行6.复杂度存于编译程序内3.ARM 7与ARM 9 的区别ARM7:采用3级流水线结构,采用冯诺依曼结构ARM9:采用5流水线结构

3、,采用哈弗体系结构4.为什么ARM 9比ARM 7快2倍1.时钟频率提高。ARM9采用5级流水而Arm7采用3级流水,每个时钟周期的“平均工作量”减少,对提高时钟频率有巨大帮助。2.存取指令改进。ARM9采用哈弗体系结构而ARM7采用冯诺依曼体系结构,loads/stores指令的执行时间减少了30%。3.互锁技术应用。为初期设计提供方便。使得ARM9与以前的ARM兼容。编译器及汇编程序员可以重新设计代码的顺序或者其他方式来减少流水线互锁数量。4.ARM7与ARM9跳转指令相同。5. R13、R14、R15寄存器的作用:(0-15 有16个寄存器R13保存堆栈指针SP;R14链接寄存器LR;R

4、15用作程序计数器PC。6.5级流水存在互锁,1-4(取值/存储器访问步骤为取指、(译码、执行、缓冲/数据和回写。7.ARM 7 种功能模式:(1用户模式:正常用户模式,程序正常执行模式。(2FIQ模式:处理快速中断,支持高速数据传送或通道处理。(3IRQ模式:处理普通中断。(4SVC模式:操作系统保护模式,处理软件中断。(5中止模式:处理存储器故障,实现虚拟存储器和存储器保护。(6未定义模式:处理未定义的指令陷阱,支持硬件协处理器的软件仿真。(7系统模式:运行特权操作系统任务。ARM微处理器有 7种工作模式,它们分为两类非特权模式、特权模式。其中用户模式属于非特权模式。除了用户模式就是特权模

5、式特权模式除了系统模式都是异常模式。(处理问题用的简答8.ARM 中断(7 个异常中断(1复位异常reset。(2数据访问中止异常DABT(3快速中断异常 FIQ(4外部中断异常 IRQ(5指令预取中止异常 FABT(6软件中断异常SWI(7未定义的指令异常9.cache 了解10.MMU作用地址映射、地址访问进行保护和限制第三章1.ARM指令有3个操作数ARM指令中的第2个操作数有哪几种形式答:(1 立即数;(2 寄存器;(3 寄存器及移位常数2.+-*ADD Rd,Rn,Operand2 Rn+Operand2 放入RdSUB Rd,Rn,Operand2 Rn-Operand2 放入Rd

6、MUL Rd,Rn,Rs Rm*Rs 结果低32位存入Rd中3.常用指令GBLA GBLL GBLS 全局变量 GBLA Test1LCLA LCLL LCLS 局部变量 LCLA Test1SETA SETL SETS 变量赋值 Test SETA 0xAARLIST 名称 RLIST 寄存器列表(为寄存器列表定义名称X:Mod :Y x对Y 取余X:ROL:Y x循环左移y位X:ROR:Y x循环右移y位X:SHL:Y x左移y位X:SHR:Y x右移y位X:LAND:Y 与X:LOR:Y 或X:LEOR:Y 异或LNOT:Y 非4.立即数合法性(第三个操作数立即数寻址:在立即数寻址方式下

7、,操作数本身直接在指令中给出,去除指令也就获得了操作数,这个操作数也称为立即数。1. 变为二进制,数1的个数超过8 不合法 4位1组。2. 看能不能循环右移偶数位把1 放在 8位里。5.对齐6.GCC makefile(了解GCC是GNU编译器套件(GNU Compiler Collection包括C、C+、Objective-C、Fortran、Java、Ada和Go语言的前端,也包括了这些语言的库(如libstdc+、libgcj等等。GCC的初衷是为GNU操作系统专门编写的一款编译器。GNU系统是彻底的自由软件。1.GNU make是Linux系统中不可或缺的工具,它通过读取(makef

8、ile文件中的规则,获取足够的信息,并根据makefile文件的内容来编译和链接程序。2.Makefile文件作为一个命令集,它不仅支持Linux中的(shell命令,同时还定义了一些其他的特有命令。3.在makefile中还有一些变量,它们仅由几个特殊的字符组成,如: $<</SPAN>、#、$?、$*等,这些变量被统称为(自动化变量。4.隐含规则即一种使用惯例,实在事前约定好的、即使在maikefile 文件中未明确指出,(make执行时也会自动推导出来的规则。7.有9种寻址方式1.寄存器寻址2.立即寻址3.寄存器移位寻址4.寄存器间接寻址5.基址寻址6.多寄存器寻址7.

9、堆栈寻址8.相对寻址;9 块拷贝寻址8.ARM 指令分类1.跳转指令2.通用数据处理指令3.乘法指令4.Load/Store内存访问指令5.ARM协处理器指令6.杂项指令7.饱和算数指令8.ARM伪指令9. ARM支持两个指令集, ARM核因运行的指令集不同,分别有两个状态ARM(32位、 Thumb (16位,状态寄存器CPSR的 T 位(控制位反映了处理器运行不同指令的当前状态第四章1.bootloalder Boot Loader概念、功能(1概念:Boot Loader 是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。(2功能:通过这段小程序,我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从

10、而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。2.启动的两个阶段:stage1 通常包括以下步骤:1.硬件设备初始化2.为加载 Boot Loader 的 stage2 准备 RAM 空间3.拷贝 Boot Loader 的 stage2 到 RAM 空间中4.设置好堆栈5.跳转到 stage2 的 C 入口点stage2 通常包括以下步骤:1.初始化本阶段要使用到的硬件设备2.检测系统内存映射(memory map3.将kernel 映像和根文件系统映像从flash 上读到 RAM 空间中4.为内核设置启动参数l5.调用内核3.嵌入式Linux操作系统的

11、启动1.使用Boot Loader将内核映像载入2.内核数据结构初始化3.外设初始化4.内核执行init进程Shell。4.实时操作系统非实时操作系统区别(了解分时操作系统按照相等的时间片调度进程轮流运行,分时操作系统由调度程序自动计算进程的优先级,而不是由用户控制进程的优先级。这样的系统无法实时响应外部异步事件实时操作系统能够在限定的时间内执行完所规定的功能,并能在限定的时间内对外部的异步事件作出响应。 分时系统主要应用于科学计算和一般实时性要求不高的场合。实时性系统主要应用于过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处理等对时间敏感的场合。5.进程调度(了解5个状态 1.运行态2.可唤醒阻塞态3

12、.不可唤醒阻塞态4.僵死状态5.停滞状态3个基本态 1运行状态2.就绪状态3.等待状态进程生命周期创建执行销毁6.内存管理堆全局堆所有没有分配的空间局部堆用户分配的空间用完要 free(掉不然会造成内存泄漏栈保存运行状态和局部自动变量自动回收7.根文件系统(实验根文件系统首先是内核启动时所mount的第一个文件系统,内核代码映像文件保存在根文件系统中,而系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些基本的初始化脚本和服务等加载到内存中去运行。8.常见的嵌入式文件系统1.Ext2文件系统2.基于Flash的文件系统JFFS2 、Romfs3.基于RAM的文件系统 Ramdisk 、Ramfs4

13、.网络文件系统第五章1.并行通信串行通信原理并行通信数据各位同时传送串行通信数据和控制信息是一位接一位串行地传下去同步通信方式统一时钟控制发送方和接收方。异步通信方式以字符为单位传送数据,用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符,两次传送时间间隔不固定。USB总线(串行通讯热插拔即插即用3. 数码管由多个发光二极管封装在一起组成,“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只需引出他们的各个笔划,公共电极。动态显示将所有数码管的8个显示笔划“abcdefgdp”的同名端连在一起,每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,选通的数吗管才会亮,通过分时轮流控制各个数码管的COM端,就使各个数码管

14、轮流受控显示。有闪烁,用元器件少,占I/O线少,必须扫描,花费CPU时间,编程复杂。静态显示每个数码管的每个段都由一个单片机的I/O端口进行驱动,或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。编程简单,显示亮度高,无闪烁,节约CPU时间;占用I/O 端口多第八章1.外设分类字符设备、块设备、网络设备。4. 字符设备驱动结构使用了内核模块的编程模式,驱动编译使用的Makefile是模块特有格式;驱动的加载和卸载用的是模块的加载insmod和卸载rmmod;使用驱动的方法和读写普通文件的方式相似,驱动外部设备就是读写控制设备文件。5. 常见Linux I/O1. 同步阻塞I/O2. 同步非阻塞I

15、/O3. 异步事件阻塞I/O4. 异步事件非阻塞I/O 效率最高第七章1.SPI总线同步外设接口(高速、全双工、同步的串行总线SPI是一个环形总线结构,主要是在SCK的控制下,两个双向移位寄存器通过MOSI和MISO进行数据交换2.I2c总线内部集成电路串行总线的外设接口,它采用同步方式串行接收或发送信息,两个设备在同一个时钟下工作。I2c总线只用两个线;串行数据SDA、串行时钟SCL所有器件的SDA线并接在一起SCL线并接在一起,且SDA线和SCL线必须通过上拉电阻连接到正电源。第九章1.交叉编译简单地说,就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。同一个体系结构可以运行不同的操作系统;同

16、样,同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说,我们常说的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的统称;而x86 WinNT平台实际上是Intel x86体系结构和Windows NT for x86操作系统的简称。构建方法1. 从头编译2.脚本编译3.下载使用2. 嵌入式软件开发流程1. 开发目标硬件系统2.建立开发环境,配置开发主机。3.建立引导装载程BOOTLOADER4.下载已经移植好的Linux操作系统5.建立文件系统6.建立应用程序的FLASH磁盘分区7.开发应用程序8.烧写内核3. 9、构建嵌入式系统开发环境的工具链

17、有多种,其中开放源码的工具链是 GNU工具链,ARM公司提供的工具链是ADS工具链专业名词解释(写出以下英文简写对应的中文名称:共5小题,每小题2分,满分10分。(1RTOS (2CISC (3Kernel (4Scheduler(5non-preemptive(1RTOS(实时操作系统;(2CISC(复杂指令集;(3Kernel(内核 (4Scheduler(调度(5 non-preemptive(非抢先式(1RISC 精简指令集(3ISR 中断服务程序(4JTAG 国际标准测试协议(5IDE 集成开发环境GPIO:(通用输入/输出MTBF:平均无故障时间EEPROM 电可擦可编程只读存储器

18、。EPROM: 可擦除可编程只读存储器。DSP:数字信号处理器gcc: GNU编译器套件MIPS: 单字长定点指令平均执行速度DMA: 直接内存访问2. linux 命令ls 列出当前目录下的所有文件和子目录。mkdir 一次建立一个或几个目录cp 复制文件和目录cp file1 dir1 把文件file1复制到dir1目录下cp file1 file2 把file1复制给file2mv 移动文件mv file1 file2 把file1重命名为file2mv file1 dir1 把file1移动到dir1目录下arm-linux-gcc 基于arm架构的linux平台交叉编译工具。cd 改变当前工作目录cd . 返回上级目录cd / 回到根目录cd 回到用户主目录cd 回到用户主目录cd dir1cd /home/u130022rm 删除文件或目录rm file1 删除rm -rf d2 递归的删除目录d2下所有的文件和目录rmdi