嵌入式計算機與通用計算機的區(qū)別與聯(lián)系

1、1、 嵌入式計算機與通用計算機的區(qū)別與聯(lián)系。通用計算機具有一般計算機的基本標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，通過裝配不同的應(yīng)用軟件，以基本雷同的的面目應(yīng)用在社會的各種領(lǐng)域，其典型產(chǎn)品為PC機；而嵌入式計算機，則是非通用計算機形態(tài)的計算機應(yīng)用，它以潛入系統(tǒng)核心部件的形式隱藏在各種裝置、設(shè)備、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。因此，嵌入式計算機是一種計算機的存在形式，是從計算機技術(shù)的發(fā)展中分離出來的。2、 嵌入式系統(tǒng)的定義。以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟/硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。3、 嵌入式系統(tǒng)的特點。（1）“專用”計算機系統(tǒng)（2）運行環(huán)境差異很大（3）比通用PC系統(tǒng)資源少（4

2、）功耗低、體積小、集成度高、成本低（5）具有完整的系統(tǒng)測試和可靠性評估體系（6）具有較長的生命周期（7）需要專用開發(fā)工具和方法進(jìn)行設(shè)計（8）包含專用調(diào)試電路（9）多科學(xué)知識集成系統(tǒng)4、 嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)（硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)）。軟件層次：1.應(yīng)用層2.OS層3.BSP；硬件層次：1.電源管理2.存儲器3.看門狗及復(fù)位電路4.輸入/輸出接口及專用設(shè)備5.人機交互設(shè)備、LCD、觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)。5、 嵌入式系統(tǒng)的基本開發(fā)流程。1.系統(tǒng)定義與需求分析階段 2.方案設(shè)計階段 3.詳細(xì)設(shè)計階段4.軟硬件集成測試階段5.系統(tǒng)功能性測試及可靠性測試階段6、嵌入式系統(tǒng)的分類。商用型和免費型（Linux和C

3、/OS-）6、 交叉開發(fā)環(huán)境。交叉開發(fā)是指在一臺通用計算機上進(jìn)行軟件的編輯編譯，然后下載到嵌入式設(shè)備中運行調(diào)試的開發(fā)方法，他通常采用宿主機/目標(biāo)主機模式。交叉開發(fā)環(huán)境一般由運行于宿主機上的交叉開發(fā)軟件、宿主機到目標(biāo)機的調(diào)用通道組成。7、 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。汽車、工業(yè)控制、通信設(shè)備、消費電子、商業(yè)終端、航空航天、軍事需求。8、 嵌入式操作系統(tǒng)有哪些狀態(tài)，它們的關(guān)系 。運行狀態(tài)，就緒狀態(tài)，等待狀態(tài)運行等待就緒新進(jìn)程結(jié)束9、 常用的嵌入式操作系統(tǒng)。（1）uC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)。它是一個結(jié)構(gòu)簡單、功能完備和實時性很強的嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核。（2）Windows CE操作系統(tǒng)。內(nèi)核較小，具有便

4、攜性、提供對微處理器的選擇以及非強行的電源管理功能。（3）VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)。它內(nèi)建了符合POSIX規(guī)范的內(nèi)存管理，以及多處理器控制程序，并且具有簡明易懂的用戶接口。（4）Linux操作系統(tǒng)。它針對無MMU的處理器而設(shè)計，可以利用功能強大的Linux資源。10、縮寫FLASH閃存RTOS實時操作系統(tǒng)real time operating systemSoC片上系統(tǒng)sysytem on chipSoPC可編程片上系統(tǒng)system on a programmable chipAPI應(yīng)用程序接口application programming interfaceRISC精簡指令集計算機

5、Reduced Instruction Set ComputerI2S集成音頻接口 Integrate Interface of SoundI2C微集成電路 Inter-integrated CircuitUART通用異步接收/發(fā)送裝置 Universal Asynch. Receiver TransmitterSWI軟中斷Software InterruptFIQ快速中斷請求Fast Interrupt RequestMMU存儲管理單元Memory Management Unit1、 RISC體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點RISC相對于CISC的優(yōu)點主要體現(xiàn)在體系結(jié)構(gòu)和VLSI實現(xiàn)上：（1）硬連線的指令譯

6、碼邏輯，加快指令執(zhí)行速度，減少微程序碼中的指令解釋開銷。（2）便于流水線執(zhí)行。（3）大多數(shù)RISC指令為單周期執(zhí)行。 最終，滿足對功能、可靠性、成本、體積、功耗有著嚴(yán)格要求的嵌入式系統(tǒng)。主要缺點體現(xiàn)在：（1）與CISC相比RISC的代碼密度低，隨意程序庫較大。（2）RISC不能執(zhí)行x86代碼。（3）RISC給優(yōu)化編譯程序帶來困難。2、 ARM7TDMI是ARM公司最早為業(yè)界普遍認(rèn)可且得到最為廣泛應(yīng)用的處理器核。ARM7：32位ARM體系結(jié)構(gòu)4T版本。T：Thumb 16位壓縮指令集。D：支持片上Debug，使處理器能夠停止以響應(yīng)調(diào)試請求。M：增強型Multiplier，與前代相比具有較高的性能

7、且產(chǎn)生64位的結(jié)果。I：EmbeddedICE硬件以支持片上斷點和觀察點。3、 ARM7 3級流水線取指級：完成程序存儲器中指令的讀取，并放入指令流水線中。譯碼級：對指令進(jìn)行譯碼，為下一周期準(zhǔn)備數(shù)據(jù)路徑需要的控制信號。只“占有”譯碼邏輯，不“占有”數(shù)據(jù)路徑。執(zhí)行級：指令“占有”數(shù)據(jù)路徑，寄存器堆被讀取，操作數(shù)在桶式移位器中被移位，ALU產(chǎn)生相應(yīng)的運算結(jié)果并回寫到目的寄存其中，ALU結(jié)果根據(jù)指令需求更改狀態(tài)寄存器的條件位。4、 ARM9 5級流水線取指，譯碼，執(zhí)行，存儲器，寫。5、 ARM處理器的工作狀態(tài)（1） ARM狀態(tài)。ARM狀態(tài)下執(zhí)行字對準(zhǔn)的32位ARM指令。（2） Thumb狀態(tài)。Thu

8、mb狀態(tài)下執(zhí)行半字對準(zhǔn)16位Thumb指令集。兩種狀態(tài)間的切換：進(jìn)入Thumb狀態(tài)，當(dāng)操作數(shù)寄存器Rm的狀態(tài)位bit0為1時，執(zhí)行“BX Rm”指令進(jìn)入Thumb狀態(tài)。進(jìn)入ARM狀態(tài)，當(dāng)操作數(shù)寄存器Rm的狀態(tài)位bit0為0時，執(zhí)行“BX Rm”指令進(jìn)入ARM狀態(tài)。6、 ARM寄存器組成37個寄存器，按用戶編程中的功能劃分：31個通用寄存器，都是32位的。6個狀態(tài)寄存器，也是32位的，但是只使用其中的12位。7、 ARM狀態(tài)下的通用寄存器通用寄存器（R0R15）可分為三類：未分組寄存器，R0R7；分組寄存器，R8R14；程序計數(shù)器，R15（PC）。8、 分組寄存器R13、R14，程序計數(shù)器R15

9、的意義。寄存器R13通常用作堆棧指針SP。每一種異常模式都有自己的物理R13。應(yīng)用程序在對每一種異常模式進(jìn)行初始化時，都要初始化下該模式下的R13，使其指向相應(yīng)的堆棧。當(dāng)退出異常處理程序時，將保存在R13所指的堆棧中的寄存器值彈出，這樣使異常處理程序破壞被其中斷的運行現(xiàn)場。寄存器R14用作子程序鏈接寄存器，也稱LK。當(dāng)程序執(zhí)行子程序調(diào)用指令BL、BLX時，當(dāng)前的PC將保存在R14寄存器中。當(dāng)執(zhí)行完子程序后，只要把R14的值復(fù)制道程序計數(shù)器PC中，子程序即可返回。寄存器R15被用作程序計數(shù)器，也稱PC?？捎米饕话愕募拇嫫?，但是R15的值的改變會引起程序執(zhí)行順序的變化，也可能引起程序執(zhí)行中出現(xiàn)不可

10、預(yù)料的結(jié)果，所以R15的使用要慎重。其第0、1位總為0，PC32:2用于保存地址。9、 異常終端的優(yōu)先級。優(yōu)先級如下：復(fù)位數(shù)據(jù)異常中止FIQIRQ預(yù)取指異常終止SWI、未定義指令10、ARM的七種工作模式。模式用途用戶正常用戶模式，程序正常執(zhí)行模式FIQ處理快速中斷，支持高速數(shù)據(jù)傳送或通道處理IRQ處理普通中斷SVC操作系統(tǒng)保護(hù)模式，處理軟件中斷（SWI）中止處理存儲器故障，實現(xiàn)虛擬存儲器和存儲器保護(hù)未定義處理未定義的指令陷阱，支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真系統(tǒng)運行特權(quán)操作系統(tǒng)任務(wù)11、ARM的異常中斷響應(yīng)過程。（1）將CPSR的內(nèi)容保存到簡要執(zhí)行的異常中斷對應(yīng)的SPSR中，以實現(xiàn)對處理器但前狀態(tài)

11、、中斷屏蔽位以及各個標(biāo)志位的保存。（2）設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)寄存器CPSR中的響應(yīng)位。（3）將寄存器LR_<mode>設(shè)置為異常返回地址return link，使異常處理程序執(zhí)行完后能正確返回原程序。（4）給程序計數(shù)器PC強制賦值，是程序從相應(yīng)的向量地址開始執(zhí)行中斷處理程序。12、ARM程序狀態(tài)寄存器的格式。條件碼標(biāo)志位、保留位、控制位條件碼的含義：N在結(jié)果是帶符號的二進(jìn)制補碼的情況下，如果結(jié)果為負(fù)數(shù)，則N=1；如果結(jié)果為非負(fù)數(shù)，則N=0。Z如果結(jié)果為0，則Z=1；如果結(jié)果為非0，則Z=0.C其設(shè)置分為以下幾種情況：對于加法指令，如果產(chǎn)生進(jìn)位，則C=1；否則C=0. 對于減法指令，如果產(chǎn)生

12、借位，則C=0；否則C=1. 對于有移位操作的非加減法指令,C為移位操作中最后移出位的值。 對于其他指令，C通常不變。V其設(shè)置分為以下兩種情況：對于加減法指令，在操作數(shù)和結(jié)果是帶符號的整數(shù)時，如果發(fā)生溢出，則V=1；否則V=0.對于其他指令，V通常不發(fā)生變化。13、大/小端存儲的區(qū)別，以及對數(shù)據(jù)的要求和影響。小端格式：較高的有效字節(jié)存放在較高的存儲器地址，較低的有效字節(jié)存放在較低的存儲器地址。大端格式：較高的有效字節(jié)存放在較低的存儲器地址，較低的有效字節(jié)存放在較高的存儲器地址。最小系統(tǒng)是什么。嵌入式最小系統(tǒng)是指由保證嵌入式微處理器可靠工作所必需的基本電路組成系統(tǒng)，通常包括處理器單元、時鐘單元、

13、復(fù)位單元、存儲器單元、供電電源和調(diào)試接口?；贏RM的嵌入式最小系統(tǒng)基本組成主要包括：基于ARM核的微處中斷在通常情況下，分為向量中斷和非向量中斷兩種中斷。所有非向量IRQ中斷都具有一個入口地址和一樣的優(yōu)先級。當(dāng)一個非向量IRQ中斷在服務(wù)時，會屏蔽其他非向量IRQ中斷。向量中斷使用硬件方式完成中斷源及ISR入口地址的確定，而所有非向量IRQ中斷在中斷發(fā)生后都進(jìn)入一個統(tǒng)一的入口地址。C/OS-的基本特點。（1）源碼開放（2）可移植性（3）可裁剪（4）搶占式內(nèi)核（5）可擴展的多任務(wù)（6）可確定的執(zhí)行時間（7）中斷管理（8）穩(wěn)定性與可靠性CLinux（micro-control-linux），針對控制領(lǐng)域而設(shè)計的Linux。CLinux與標(biāo)準(zhǔn)Linux的最大區(qū)別在于內(nèi)存管理。與內(nèi)核功能相關(guān)的文件：（1）任務(wù)管理（2）同步通信（3）內(nèi)存管理（4）時間管理為什么建立交叉編譯器。交叉編譯就是在一個平臺上生成可以在另一個平臺上執(zhí)行的代碼。