湖南工業(yè)大學(xué)_ARM嵌入式_系統(tǒng)原理及應(yīng)用開發(fā)_譚會生_考試重點(diǎn)_考試要點(diǎn)_復(fù)習(xí)要點(diǎn)_重點(diǎn)部分 (1)

1、嵌入式復(fù)習(xí)要點(diǎn)1、嵌入式系統(tǒng)：在我國，一般認(rèn)為：嵌入式系統(tǒng)是嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的簡稱。簡單地講，嵌入式系統(tǒng)就是嵌入到目標(biāo)體系中的專用計算機(jī)系統(tǒng)。嵌入性、專用性與計算機(jī)系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的3個基本要素。具體的講，嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁減，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。 2、嵌入性、專用性與計算機(jī)系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的3個基本要素。3、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)1）嵌入式系統(tǒng)是專用的計算機(jī)系統(tǒng)2）嵌入式系統(tǒng)須滿足系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的要求3）嵌入式系統(tǒng)需滿足對象系統(tǒng)的控制要求4）嵌入式系統(tǒng)是一個知識集成應(yīng)用系統(tǒng)5）嵌入式系統(tǒng)具有較長的應(yīng)用生

2、命周期6）嵌入式系統(tǒng)軟件固化在非易失性存儲器中7）多數(shù)嵌入式系統(tǒng)具有實時性要求8）嵌入式系統(tǒng)設(shè)計需專用的開發(fā)環(huán)境和工具4、嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4 個階段 . 1）以單片機(jī)為核心的低級嵌入式系統(tǒng) 2） 以嵌入式微處理器為基礎(chǔ)的初級嵌入式系統(tǒng) 3）以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的中級嵌入式系統(tǒng) 4）以Internet 為標(biāo)志的高級嵌入式系統(tǒng)5、32位基于8位的優(yōu)勢：1.芯片內(nèi)外資源豐富，硬件系統(tǒng)簡單 2.可運(yùn)行各種操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序開發(fā)難度降低，系統(tǒng)人機(jī)界面友好 3.系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，控制精度高 4.有成熟的開發(fā)工具、豐富的開發(fā)資源和資料 5.32/64位的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人群不斷增多，有助于降低企業(yè)開發(fā)項

3、目的開發(fā)成本和保持開發(fā)的連續(xù)性5、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1）嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜，硬件向集成化發(fā)展，軟件將逐漸PC化 2）嵌入式系統(tǒng)的小型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、微功耗和低成本 3）不斷改善人機(jī)交互的手段，提供精巧的多媒體人機(jī)界面 4）云計算、可重構(gòu)、虛擬化等技術(shù)被進(jìn)一步應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng) 5）嵌入式軟件開發(fā)平臺化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)可升級，代碼可復(fù)用將更受重視6、嵌入式系統(tǒng)的軟件：中間層程序、嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件層。7、嵌入式處理器的種類：嵌入式微處理器（Embedded Microcomputer Unit，EMPU）、 嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller

4、 Unit，EMCU） 嵌入式數(shù)字信號處理器（Embedded Digital Signal Processor，EDSP） 嵌入式片上系統(tǒng)（System On Chip，SOC） 嵌入式可編程片上系統(tǒng)（System On a Programmable Chip，SOPC)。8、S3C2410X/S3C2440X是三星公司出品的基ARM920T核的嵌入式微處理器，它與基于ARM7的S3C44B0X的最大區(qū)別在于，S3C2410X/S3C2440X內(nèi)部帶有全性能的內(nèi)存管理單元（MMU）。9、嵌入式操作系統(tǒng)（Operating System，OS）是支持嵌入式系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的

5、全部軟、硬件資源分配、調(diào)度、控制和協(xié)調(diào)等活動，它是嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)平臺，用戶的其它應(yīng)用程序都建立在嵌入式操作系統(tǒng)之上。嵌入式操作系統(tǒng)通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等。10、幾種常用嵌入式操作系統(tǒng)：Linux、C/OS-II、Windows CE、VxWorks、 pSOS、Palm OS、QNX、蘋果iOS、Android。11、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本原則是“物盡其用”。1） 嵌入式微處理器及操作系統(tǒng)的選擇2） 開發(fā)工具的選擇3） 對目標(biāo)系統(tǒng)的觀察與控制12、嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計步驟：需求分析體系結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件、軟件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)集成

6、系統(tǒng)測試。13、嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境一般由三個部分組成：宿主機(jī)、調(diào)試仿真器和目標(biāo)機(jī)。14、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用：非操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)非GUI、操作系統(tǒng)GUI層次。15、嵌入式設(shè)備的三個特點(diǎn)：第一、嵌入式應(yīng)用軟件對硬件的依賴很強(qiáng)；第二、開發(fā)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境需專門設(shè)定；第三、嵌入式設(shè)備往往有資源限制。16、嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)的六個特點(diǎn)：1） 需要交叉編譯工具2） 通過仿真手段進(jìn)行調(diào)試3） 目標(biāo)機(jī)是最終的運(yùn)行環(huán)境4） 執(zhí)行應(yīng)用程序的指令通常寫入操作系統(tǒng)5） 系統(tǒng)資源有限6） 控制特定部件17、目前世界上有四大流派的嵌入式處理器內(nèi)核生產(chǎn)廠家及嵌入式處理器內(nèi)核， 即MIPS公司（wwwmipscom）的MI

7、PS處理器內(nèi)核，ARM公司（ wwwarmcom ）的 ARM處理器內(nèi)核，國際商用機(jī)器公司（IBM）、蘋果公司（Apple）及摩托羅拉（Motorola）公司 聯(lián)合開發(fā)的PowerPC，摩托羅拉公司（ wwwmotorolacom）的68K/COLDFIRE。18、ARM體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征：1）單周期操作 2）采用加載/存儲指令結(jié)構(gòu) 3）固定的32位長度指令 4）3地址指令格式 5）指令流水線技術(shù)。19、由ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)。通過BX指令可將ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)，即當(dāng)操作數(shù)寄存器的最低位為1 時，可執(zhí)行BX指令使微處理器進(jìn)入Thumb狀態(tài)。Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)，

8、即當(dāng)操作數(shù)寄存器的最低位為0時，可執(zhí)行BX指令使微處理器進(jìn)入ARM狀態(tài)。20、ARM處理器7種工作模式：用戶模式、快速中斷模式、外部中斷模式、管理模式、中止模式、未定義指令模式、系統(tǒng)模式。21、無論何種模式，R15均作為PC使用；CPSR為當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器；R7R0為公用的通用寄存器。22、ARM指令的尋址方式：立即尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、基址加變址尋址、相對尋址、堆找尋址、多寄存器尋址。23、WDT組件用于監(jiān)視程序的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，如受到噪聲干擾時，S3C44B0X的WDT組件能夠繼續(xù)操作控制器。WDT組件可用作一個普通的16位定時器去請求中斷服務(wù)，并在每128個MCL

9、K脈沖后產(chǎn)生一個長達(dá)128個MCLK時鐘周期的復(fù)位信號。 24、ARM處理器內(nèi)部包括CPU和各種功能組件，那么ARM處理器的CPU怎樣實現(xiàn)對各種功能組件的控制呢？其主要通過各種控制寄存器來實現(xiàn)對各個功能組件及外圍器件的控制，主要工作過程的示意圖如5.10所示。控制寄存器的含義及作用如下：(1) 控制寄存器是一個特定的存儲單元，而控制寄存器各位的定義由微控制器/微處理器的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)決定，所以控制寄存器各位的定義是控制編程的依據(jù)。(2) 控制寄存器是人機(jī)信息交互的橋梁，而人或機(jī)器對某個功能組件的控制指令首先必須通過編程給控制寄存器賦值，再通過CPU對控制寄存器的讀操作將有關(guān)操作控制信號或操作數(shù)據(jù)

10、傳遞給該功能組件。當(dāng)這些操作控制信號或操作數(shù)據(jù)有效時，該功能組件就會執(zhí)行特定的操作。 25、對存儲器控制寄存器的配置編程功能：實現(xiàn)從0X01180000開始的連續(xù)地址空間13個存儲器組件控制寄存器的初始化。配置存儲器控制寄存器的程序段如下：LDR R0，=SMRDATA ；將存儲控制組件各控制器的初始化數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址裝載到R0LDMIA R0，r1-r13 ；將R0作為起始地址的13個連續(xù)字的初始化數(shù)據(jù)裝載到R1R13LDR R0，=0x01C80000 ；配置總線寬度與等待控制寄存器BWSCON的地址STMIA R0，R1-R13 ；將R1R13中內(nèi)容存儲到R0作為起始地址的13個連續(xù)字的

11、存儲區(qū)SMRDATA：DCD 0x22221210 ；設(shè)置BWSCON初始值，選擇總線寬度，Bank1和Bank3為6位，其余32位禁止等待 DCD 0x00000600 ；Bank0通道控制寄存器BANKCON0(GCS0)初始化 DCD 0x00000700 ；Bank1通道控制寄存器BANKCON1(GCS1)初始化DCD 0x00000700 ；Bank2通道控制寄存器BANKCON2(GCS2)初始化DCD 0x00000700 ；Bank3通道控制寄存器BANKCON3(GCS3)初始化DCD 0x00000700 ；Bank4通道控制寄存器BANKCON4(GCS4)初始化DCD

12、 0x00000700 ；Bank5通道控制寄存器BANKCON5(GCS5)初始化DCD 0x00010000 ；Bank6通道控制寄存器BANKCON6(GCS6)初始化；(EDODRAM(Tacc=1) DCD 0x00018000 ；Bank7通道控制寄存器BANKCON7(GCS7)初始化(未用)DCD 0x00860459 ；刷新控制寄存器REFRESH (REFEN = 1，TREFMD = 0，；Trp=0,Trc=5,Tchr=3)DCD 0x0 ；Bank容量寄存器BANKSIZE：確定為32 MB/32 MBDCD 0x20 ；SDRAM模式寄存器設(shè)置寄存器MRSR6(C

13、L=2)DCD 0x20 ；SDRAM模式寄存器設(shè)置寄存器MRSR6(CL=2) 26、PWM波形程序的設(shè)計思想就是：先選定用于產(chǎn)生PWM波形的計數(shù)器的時鐘信號頻率，再根據(jù)產(chǎn)生PWM波形的頻率和占空比的要求，計算出控制PWM波形頻率和占空比的計數(shù)常數(shù)。若通過S3C44B0X的PWM組件的定時器0控制PWM輸出頻率為300015000 Hz、占空比為4/5的波形，其C語言子程序如下：void pwmwave(void)rTGFG0 = 0xFF；/* 設(shè)置定時器的預(yù)分頻率值：TIME0/1 = 255，TIME2/3 = 0，TIME4/5=0 */ rTCFG1 = 0x1；/* 設(shè)置定時器的

14、工作模式：中斷模式 */* 設(shè)置定時器的分頻率值：TIME0為1/4，其他為1/2 */ for (freq3000； freq < 15000；freq+=1000 ) div =(MCLK/256/4)/freq；/* 當(dāng)輸出頻率為freq時，計算分頻常數(shù)div */ rTCON0x0； /* 關(guān)閉定時器 */rTCNTB0div；/* 設(shè)置輸出脈沖的頻率為300015000 Hz */rTCMPB0(4*div)/5；/* 設(shè)置輸出脈沖的占空比為4/5 */ rTCON = 0xA； /* 手工裝載定時器的計數(shù)值 */ rTCON0x9； /* 啟動定時器*/for(index0；

15、index<l00000；index + )；rTCON = 0x0； /*延時并停止定時器*/ 若通過S3C44B0X的PWM組件的定時器0控制PWM輸出頻率為100 kHz、占空比為1/109/10的波形，其C語言子程序如下： void pwmwave2(void) rTGFG0 = 0xFF；/* 設(shè)置定時器的預(yù)分頻率值：TIME0/1 = 255，TIME2/3 = 0，TIME4/5=0 */ rTCFG1 = 0x1；/* 設(shè)置定時器的工作模式：中斷模式 */ /* 設(shè)置定時器的分頻率值：TIME0為1/4，其他為1/2*/ div=(MCLK/256/4)/100000；/

16、* 當(dāng)輸出頻率為100 kHz時，計算分頻常數(shù)div */ for ( rate = 10；rate < 100；rate+=10 ) rTCNTB0 = div； /* 設(shè)置輸出脈沖的頻率為100 kHz */rTCMPB0=(rate*div)/100；/* 修改占空比，占空比的變化范圍為1/109/10 */rTCON=0xA； /* 手工裝載定時器的計數(shù)值 */rTCON=0x9； /* 啟動定時器 */for(index = 0；index < 100000； index+)；rTCON=0x0； /* 延時并關(guān)閉定時器 */ 27、常用嵌入式Linux系統(tǒng)：RT-Lin

17、ux、CLinux、ARM-Linux、Redhat-Linux、XLinux、紅旗嵌入式Linux。28、嵌入式Linux系統(tǒng)需要三個基本要素：系統(tǒng)引導(dǎo)工具(用于機(jī)器加電后的系統(tǒng)定位引導(dǎo))、Linux微內(nèi)核(內(nèi)存管理、程序管理)和初始化進(jìn)程。29、嵌入式Linux的開發(fā)步驟：1) 建立嵌入式Linux交叉開發(fā)環(huán)境 2) 交叉編譯和鏈接 3) 交叉調(diào)試 4) 系統(tǒng)測試30、建立嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境，一般有三種辦法：一是在Windows系統(tǒng)下安裝虛擬機(jī)，再在虛擬機(jī)中安裝Liunux操作系統(tǒng)；二是安裝基于PC Windows操作系統(tǒng)下的CYGWIN；三是直接安裝Liunux操作系統(tǒng)。31、 修改Linux源碼參數(shù)：解壓內(nèi)核源碼對內(nèi)