嵌入式系統原理及應用教程期末複習
嵌入式系統原理期末複習
第一章 嵌入式系統概述
1.嵌入式系統的特點。
嵌入性、專用性、計算機系統。
1.系統核心小。2.專用性強。3.執行環境差異大。4.可靠性要求高。5.系統精簡和高實時性作業系統。6.具有固化在非易失性儲存器中的程式碼。7.嵌入式系統開發工作和環境。
2.嵌入式系統的功能。
1.提供強大的網路服務。2.小型化、低成本、低功耗。3.人性化的人機介面。4.完善的開發平臺
3.嵌入式的應用。
1.工業過程控制。2.網路通訊裝置。3.消費電子產品。4.航空航天裝置。5.軍事電子裝置和現代武器
4.HAL,BSP,RTOS,PDA的中文含義。
HAL:硬體抽象層
BSP:板級支援包
RTOS:實時多工作業系統、實時作業系統
PDA:非實時作業系統
第二章 ARM微處理器
1.ARM微處理器的特點。
1.小體積、低功耗、低成本、高效能;2.支援Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集,能很好地相容8位/16位器件;3.大量使用暫存器,指令執行速度更快;4.大多數資料操作都在暫存器中完成;5.定址方式靈活簡單,執行效率高;6.指令長度固定。
2.ARM7和ARM9的區別
1.時鐘頻率的提高,ARM7是馮諾伊曼結構,ARM9是哈弗結構;2.指令週期的改進;3.MMU記憶體管理單元,ARM9有MMU;4.ARM7比ARM9提供了更好的效能——功耗比;5.ARM9能夠很好的向後相容ARM7上的軟體。
3.ARM微處理器的結構,兩個指令集狀態的區別、轉換
ARM微處理器的結構
CISC: 隨著計算機技術的發展而不斷地引入新的複雜的指令集,為支援新增的指令,計算機體系結構會越來越複雜,但,在CISC指令集的各種指令中,其使用頻率卻相差懸殊;
RISC:精簡指令集計算機
1.採用固定長度的指令格式。
2.使用單週期指令,便於流水線操作執行。
3.大量使用暫存器,資料處理指令只對暫存器進行操作,只有載入/儲存指令可以訪問儲存器,以提高指令的執行效率。
4.在保證高效能的前提下儘量縮小晶片的面積,並降低功耗。
5.所有的指令都可根據前面的執行結果決定是否被執行,從而提高指令的執行效率。
6.可用載入/儲存指令批量處理資料,以提高資料的傳輸效率。
7.可在一條資料處理指令中同時完成邏輯邏輯處理和移位處理。
8.在迴圈處理中使用地址的自動增減來提高執行效率。
兩個指令集狀態的區別:
ARM指令為32位的長度,Thumb指令為16位長度;Thumb指令集為ARM指令集的功能子集,與等價的ARM代價相比較,可節省30%——40%以上的儲存空間,同時具備32位程式碼的所有優點。
轉換:
進入Thumb狀態:當運算元暫存器的狀態位(位0)為1時,可以採用執行BX指令的方法,使微處理器從ARM狀態切換到Thumb狀態。此外,當處理器處於Thumb狀態時發生異常(如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等),則異常處理返回時,自動切換到Thumb狀態。
進入ARM狀態:當運算元暫存器的狀態位為0時,執行BX指令時可以使微處理器從Thumb狀態切換到ARM狀態。此外,在處理器進行異常處理時,把PC指標放入異常模式連結暫存器中,並從異常向量地址開始執行程式,也可以使處理器切換到ARM狀態。
4.ARM暫存器結構
1.ARM處理器共有37個暫存器,31個通用暫存器,包括程式計數器(PC指標),均為32位的暫存器。
2.6個狀態暫存器,用以標識CPU的工作狀態及程式的狀態,均為32位,目前只使用於其中的一部分。
5.兩種儲存格式(大端格式、小端格式)
1.大端格式:字資料的高位元組儲存在低地址中,地-高
2.小端格式:低地址中存放的是字資料的低地址。
6.MMU的主要功能
1.將主存地址從虛擬儲存空間對映到物理儲存空間。
2.儲存器訪問許可權控制。
3.設定虛擬儲存空間的緩衝特性。
7.處理器的模式(每個模式下的暫存器使用情況)
ARM微處理器支援7種執行模式:
1.使用者模式usr:ARM處理器正常的程式執行狀態。
2.快速中斷模式fiq:用於高速資料傳輸或通道處理。
3.外部中斷模式irq:用於通用的中斷處理。
4.管理模式svc:作業系統使用的保護模式。
5.資料訪問終止模式abt:當資料或指令預取終止時進入該模式,可用於虛擬儲存及儲存保護。
6.系統模式sys:執行具有特權的作業系統任務。
7.未定義指令終止模式und:當未定義的指令執行時進入該模式,可用於支援硬體協處理的軟體模擬。
除使用者模式以外,其餘的所有6種模式稱之為非使用者模式或特權模式;
其中除 使用者模式 和 系統模式 以外的5種又稱為異常模式,常用於處理中斷或異常,以及需要訪問受保護的系統資源情況。
1.使用者模式usr:R0-R15、CPSR
2.快速中斷模式fiq:R0-R15、CPSR、SPSR_irq
3.外部中斷模式irq:R0-R5、CPSR、SPSR_irq
4.管理模式svc:R0-R5、CPSR、SPSR_svc
5.資料訪問終止模式abt:R0-R5、CPSR、SPSR_abt
6.系統模式sys:R0-R15、CPSR
7.未定義指令終止模式und:R0-R5、CPSR、SPSR_und
第三章 ARM9的指令系統
1.ARM處理器的定址方式(8種)
1.暫存器定址;
2.立即定址
3.暫存器間接定址
4.變址定址
5.暫存器移位定址
6.多暫存器定址
7.堆疊定址
8.相對定址
2.堆疊四種工作方式
滿遞增方式、滿遞減方式、空遞增方式、空遞減方式
3.條件碼的含義
條件碼共有16種,每種條件碼可用兩個字元表示,這兩個字元可以新增在指令祝記符的後面和指令同時使用
4.ARM儲存器訪問指令(LDR、LDRB、LDRH、STR、STRB、STRH)