嵌入式期末复习总结整理

1、题型：1、 选择题：20分2、 填空题：20分3、 判断题：8分4、 简答题：16分5、 程序分析题：20分6、 编程题16分第一章1、 嵌入式系统的定义：根据IEEE的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”。国内定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁，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、 嵌入式系统的组成：嵌入式系统装置由嵌入式计算机系统和执行装置组成。嵌入式计算机系统由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。（分层结构）3、 立即数（第二操作数）合法性，选择题：将一个32位数右移偶数位可以得到小于255的数为

2、合法，否则为不合法。例如：0x6a0=0000 0000 0000 0000 0000 0110 1010 0000右移4位=> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 1010 = 0x6a 小于255，所以合法0x1a600=0000 0000 0000 0001 1010 0110 0000 0000无论右移多少偶数位，所得的数仍然大于255，所以不合法0x16c00=0000 0000 0000 0001 0110 1100 0000 0000右移10位=> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 1011 =0x

3、5b小于255，所以合法4、 全称：AMBA: Advanced Microcontroller Bus Architecture 高级微控制器总线ARM: Advanced RISC Machine CISC: Complex Instruction Set Computer复杂指令集系统RISC: Reduced Instruction Set Computer精简指令集系统RTOS: Real-time Operation System 实时多任务操作系统FAT: File Allocation Table 文件分配表系统 UCOS: Micro Controller Operation

4、 System 微控制器操作系统片上系统：System On Chip,SOC知识产权核：Intellectual Property Core,IP CoreIP软核：Soft IP CoreIP硬核：Hard IP CoreIP固核：Firm IP Core5、 嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯*诺依曼体系结构或哈佛体系结构；指令系统可以选用精简指令集系统RISC(Reduced Instruction Set Computer)和复杂指令集系统CISC(Complex Instruction Set Computer)。6、 Cache是一种容量小、速度快的存储器阵列，可分为数据Cach

5、e、指令Cache或混合Cache。7、 硬件层和软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或板级支持包（Board Support Package，BSP）8、 一般可以将嵌入式处理器分为4类：嵌入式微处理器MPU、嵌入式微控制器MCU、嵌入式DSP处理器和嵌入式片上系统SOC。9、 DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器。在数字滤波、FFT、频谱分析等领域获得了大规模应用。10、硬实时系统和软实时系统的实现区别主要是在选择调度算法上。选择基于优先级调度的算法足以满足软实时系统的需求，而且可以提供高速的响应和大的系统吞吐量；而对硬实时系

6、统来说，需要使用的算法就应该是调度方式简单，反应速度快的实时调度算法。第二章1、冯*诺依曼体系结构：程序和数据公用一个存储空间，程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置。哈佛体系结构：是一种将程序指令存储和数据存储分开的体系结构，两者都独立编址。2、复杂指令集计算机CISC和精简指令集计算机RISC3、对于多于一个字节类型的数据，在存储器中有2种存放方式：小端字节顺序存储法：低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处；大端字节顺序存储法：高字节数据存放在内存低地址处，低字节数据存放在内存高地址处。4、无操作系统的嵌入式软件实现方式：循环轮转和前后台系统。循环

7、轮转方式：优点：简单、直观、开销小、可预测；缺点：过于简单，无法处理异步事件，缺乏并发处理能力。前后台系统：在循环轮转方式的基础上，增加了中断处理功能。5、嵌入式系统按响应时间的敏感程度可分为实时操作系统和非实时操作系统。实时操作系统可分成硬实时系统和软实时系统。6、嵌入式操作系统的几个重要概念（书P42 了解）7、免费型实时操作系统：嵌入式Linux和uC/OS。第三章1、ARM(Advanced RISC Machine)是一种32位微处理器体系结构。版本ARMv1：ARM1版本ARMv2：ARM2、ARM32、 PC的值：当前指令地址+83、 指令集可以是以下任一种32 bits 长 (

8、ARM状态)16 bits 长 (Thumb 状态)4、进入Thumb状态：当操作数寄存器的状态位为1时，执行BX指令，使微处理器从ARM状态切换到Thumb状态；进入ARM状态：当操作数寄存器的状态位为0时，执行BX指令，使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态；5、ARM寄存器组织（P76-P80 了解）6、ARM处理器支持7种运行模式用户模式（特权模式）快速中断模式外部中断模式管理模式数据访问终止模式系统模式（特权模式）未定义指令中止模式7、异常发生时，ARM对异常作出的响应：保存返回地址到 LR_<mode> 将CPSR复制到相应的SPSR根据异常类型，设置CPSR相应的

9、模式位设置PC为相应的异常向量8、异常优先级：复位（最高）、未定义指令（最低）9、掌握ARM指令（课本P86）10、ARM指令的寻址方式7种（课本P89重点掌握）11、C语言与汇编语言混合编程（课本P101，PPT重点）12、Bootloader的功能：Bootloader是操作系统内核运行之前的一段小程序。通过这段小程序，初始化最基本的硬件设备并建立内存空间的映射图，从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。Bootloader包含两个阶段，阶段一即Boot阶段具有引导功能，初始化硬件配置，通常用汇编语言编写；阶段二即Load阶段完成加载功能，即将

10、操作系统映像文件从ROM中加载到RAM，并将控制权交给操作系统，通常用C语言编写。第四章1、uC/OS ：Micro Controller Operation System 微控制器操作系统2、uC/OS-II主要特点：公开源代码、可移植性好、可固化、可剪裁、抢占式内核、多任务、可确定性、任务栈、稳定性与可靠性。（了解）3、uC/OS-II中一个任务叫一个线程；其管理任务达64个，用户可用有56个；ID号越大，等级数越低；uC/OS-II总是运行进入就绪态优先级最高的任务。4、任务调度（课本P120-123重点）5、uC/OS-II的初始化函数编写 OSInit()6、uC/OS-II的任务通

11、信机制（P130-P132）uC/OS-II定义了一个事件控制块ECB来进行任务间的信号传递；uC/OS-II提供了3种任务通信机制：信号量、邮箱、消息队列。7、uCOS-II移植的基本要求：1）处理器的编译器能产生可重入代码2）在程序中可以打开或关闭中断3）处理器支持中断，并且能产生定时中断4）处理器支持硬件堆栈5）处理器有将堆栈指针和入栈、出栈的指令8、可重入式函数：指一段代码可用被多个任务同时调用，而不必担心会破坏数据。9、堆栈增长方向设置：OS_STK_GROWTH为0表示堆栈从下往上增长；OS_STK_GROWTH为1表示堆栈从上往下增长；第五章1、三星公司推出S3C2410A处理器

12、，基于ARM920T，采用高级微控制器总线新型总线结构。2、S3C2410A处理器内核供电1.8V/2V、外存储器和外部I/O供电为3.3V；4通道DMA；3通道UART;117个通用I/O口和24通道外部中断源。3、给出晶振，算CPU时钟，有公式（书本P146,找例题做）例如：外部晶振为12MHzMPLLCON=0x62 02 2其中MDIV=0x62=98，PDIV=0x02=2，SDIV=0x2=24、 S3C2410A处理器启动2级引导方式（书本P147 了解）5、存储器系统的层次，设备从上而下，异常变得速度更慢，访问频率更小，容量更大，并且每个字节的造价也更加便宜。（书本 P148）

13、6、S3C2410A存储系统特征（书本P151 了解）第六章1、 建立文件系统（P197-201）2、根据32字节目录项结构，判断是目录还是文件，是文件的话，写出文件名（包括后缀XXX.XX） 其中从高位数，第12字节中的bit4是目录，bit5是文件（相应位置1就为什么） 其中前8字节为文件名，第9到第11字节为文件后缀，记得后缀前加点。简答题(一) 两种无操作系统的嵌入式软件体系结构及其特点：第一种是循环轮转方式，优点是简单，直观，开销小，可预测，缺点是过于简单，缺乏并行处理异步事件的能力。第二种是前后台方式，前台是中断服务程序，负责处理异步事件，后台是无限循环，负责软硬件资源的分配、管理

14、以及任务的调度。前后台通过同步信号或数据进行交互。(二) 嵌入式应用软件的开发方式：在宿主机上建立开发环境，进行应用程序编码和交叉编译，然后在宿主机和目标机之间建立连接，将应用程序下载到目标机上进行交叉调试。经过调试和优化，最后将应用程序固化到目标机中实际运行。(三) RISC体系结构的特点：一个大而统一的寄存器文件Load/Store结构，数据处理的操作只针对寄存器的内容，而不是直接对存储器进行操作。简单的寻址模式，所有装载/保存的地址都只由寄存器内容和指令域决定。 统一和固定长度的指令域，简化了指令的译码。使用流水线降低指令寻址周期。(四) 异常发生时，ARM对异常作出的响应：保

15、存返回地址到 LR_<mode> 将CPSR复制到相应的SPSR根据异常类型，设置CPSR相应的模式位设置PC为相应的异常向量(五) Bootloader的功能：Bootloader是操作系统内核运行之前的一段小程序。通过这段小程序，初始化最基本的硬件设备并建立内存空间的映射图，从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。Bootloader包含两个阶段，阶段一即Boot阶段具有引导功能，初始化硬件配置，通常用汇编语言编写；阶段二即Load阶段完成加载功能，即将操作系统映像文件从ROM中加载到RAM，并将控制权交给操作系统，通常用C语言编写

16、。(六) Nand Flash和Nor Flash在性能上的区别：1) NOR的读速度比NAND稍快一些2) NAND的写入速度比NOR快很多。3) NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。4) 大多数写入操作需要先进行擦除操作。5) NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。(七) 可剥夺和任务切换的概念：任务切换：当多任务内核决定运行另外的任务时，它将任务的当前状态，即CPU寄存器中的全部内容，保存在任务的堆栈中。入栈工作完成以后，把将要运行的任务的当前状况从该任务的栈中重新装入CPU的寄存器， 并开始下一个任务的运行。 可剥夺：CPU总是运行就绪条件下优先级最高的任务。(八) uC

17、OS-II移植的基本要求：1) 处理器的编译器能产生可重入代码2) 在程序中可以打开或关闭中断3) 处理器支持中断，并且能产生定时中断4) 处理器支持硬件堆栈5) 处理器有堆栈指针和入栈、出栈的指令编程：1、流水灯；2、串口；3、信号量；4、Nand Flash#include <includes.h>#define TASK_STK_SIZE 128OS_STKApp1StkTASK_STK_SIZE;OS_STK App2StkTASK_STK_SIZE;static void App1(void *pdata);static void App2(void *pdata);st

18、atic void printf_task_info(INT8U i);void main(int argc, char *argv )OSInit(); /* Initialize "uC/OS-II"*/OSTaskCreate(App1,NULL,(OS_STK *)&App1StkTASK_STK_SIZE-1,(INT8U)10);/任务1等级为10 OSTaskCreate(App2,NULL,(OS_STK *)&App2StkTASK_STK_SIZE-1,(INT8U)5);/任务2的等级为5，比任务1高 OSStart(); /* Sta

19、rt multitasking */void App1(void *pdata)pdata=pdata; while (TRUE) OS_Printf("nat time %d:n",(INT8U)(OSTime/100) );OS_Printf("this is app1, prio=%un",OSPrioCur); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0); /* waiting for 3s */ void App2(void *pdata)INT8U i;INT8U err;INT8U pname10="task one"pdata=pdata; while (TRUE) OS_Printf(&q