南郵ARM嵌入式期末復(fù)習(xí)

1、嵌入式系統(tǒng)定義： 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、牢靠性、本錢、體積和功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的組成構(gòu)造，層次關(guān)系、硬件：書硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲(chǔ)器、通用設(shè)備接口和 I/O 接口。課件硬件層由嵌入式微處理器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、通信模塊、人機(jī)接口、其它I/O 接口A/D、D/A、通用 I/O 等以及電源等組成。嵌入式處理器的分類，有哪些典型的嵌入式處理器：嵌入式處理器的分類：嵌入式微處理器，嵌入式微把握器，嵌入式DSP 處理器，SoC 片上系統(tǒng)。典型的嵌入式處理器有：Am186/88，386EX，SC-400，Power PC，

2、68000，MIPS，ARM/StrongARMARM 處理器模式、內(nèi)核版本TDMI、工作狀態(tài)、存放器組織、CPSR、SPSR 1ARM 微處理器支持 7 種運(yùn)行模式。 用戶模式usr：ARM 處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)。 快速中斷模式fiq：用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理。 外部中斷模式irq：用于通用的中斷處理。 治理模式svc：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式。 數(shù)據(jù)訪問終止模式abt：當(dāng)據(jù)或指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式，可用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù) 系統(tǒng)模式sys：運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)。 未定義指令中止模式und：當(dāng)未定義的指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)入該模式，可用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。2T支持 16 位的 T

3、humb 指令集。D支持 JTAG 片上調(diào)試。M支持用于長乘法操作64 位結(jié)果的 ARM 指令，包含快速乘法器。I帶有嵌入式追蹤宏單元ETMEmbedded Trace Macro，用來設(shè)置斷點(diǎn)和觀看點(diǎn)的調(diào)試硬件。 3工作狀態(tài)：ARM 狀態(tài)32 位，執(zhí)行字對(duì)齊的 32 位 ARM 指令：當(dāng)操作數(shù)存放器的狀態(tài)位【0】為 0 時(shí)，執(zhí)行 BX 指令進(jìn)入此狀態(tài)，當(dāng) ARM 處理器進(jìn)展特別處理時(shí)，假設(shè)把 PC 指針放入特別模式鏈接存放器中，則程序從特別向量地址開頭執(zhí)行，也可以使處理器進(jìn)入 ARM 狀態(tài)。Thumb 狀態(tài)16 位，執(zhí)行半字對(duì)齊的 16 位 Thumb 指令：當(dāng)操作數(shù)存放器的狀態(tài)位【0】為

4、1 時(shí)，執(zhí)行 BX 指令進(jìn)入此狀態(tài)，假設(shè) ARM 處理器在 Thumb 狀態(tài)進(jìn)入特別，則特別處理返回時(shí)， 自動(dòng)切換到此模式。程序計(jì)數(shù)器 PCR15存放器 R15 用作程序計(jì)數(shù)器PC。在 ARM 狀態(tài)下，位1:0為 0，位 31:2用于保存 PC；在 Thumb 狀態(tài)下，位0為 0，位31:1用于保存 PC。在 ARM 狀態(tài)下，PC 的 0 和 1 位是 0，在 Thumb 狀態(tài)下，PC 的 0 位是 0。存放器 R16 用作當(dāng)前程序狀態(tài)存放器CPSR它包括條件標(biāo)志位、中斷制止位、當(dāng)前處理器模式標(biāo)志位，以及其他一些相關(guān)的把握和狀態(tài)位。 每一種運(yùn)行模式下又都有一個(gè)專用的物理狀態(tài)存放器，稱為備份的程

5、序狀態(tài)存放器SPSR，當(dāng)特別發(fā)生時(shí)，SPSR 用于保存 CPSR 的當(dāng)前值，當(dāng)特別退出時(shí)則由 SPSR 來恢復(fù)CPSR。特別的處理特別類型：復(fù)位：當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時(shí)產(chǎn)生復(fù)位特別，程序跳轉(zhuǎn)到到復(fù)位特別處理程序處執(zhí)行未定義指令：當(dāng)ARM 處理器遇到不能處理的指令時(shí)產(chǎn)生未定義指令特別可使用該機(jī)制進(jìn)展軟件軟件中斷：該特別由執(zhí)行SWI 指令產(chǎn)生，可用于用戶模式下程序調(diào)用特權(quán)操作指令。指令預(yù)取中止：假設(shè)處理器預(yù)取指令地址不存在，或該地址不允許當(dāng)前指令訪問，存儲(chǔ)器會(huì)向處理器發(fā)出中止信號(hào)，但當(dāng)預(yù)取指令被執(zhí)行時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生指令預(yù)取中止特別數(shù)據(jù)中止：假設(shè)處理器數(shù)據(jù)訪問指令的地址不存在或該地址不允許當(dāng)前指令訪問

6、時(shí)產(chǎn)生中止特別IRQ(外部中斷懇求)：當(dāng)處理的外部中斷懇求引腳有效，且CPSR 中的 I 位為 0 時(shí)，產(chǎn)生 IRQ 特別。系統(tǒng)的外設(shè)可通過該特別懇求中斷效勞 FIQ快速中斷懇求：當(dāng)處理器的快速中斷懇求引腳有效，CPSR 中的F 為 0 時(shí)，產(chǎn)生FIQ 特別處理流程：當(dāng)一個(gè)特別消滅以后，ARM 微處理器會(huì)執(zhí)行以下幾步操作。 將下一條指令的地址存入相應(yīng)連接存放器 LR，以便程序在處理特別返回時(shí)能從正確的位置重開頭執(zhí)行。假設(shè)特別是從 ARM 狀態(tài)進(jìn)入，LR 存放器中保存的是下一條指令的地址；假設(shè)特別是從 Thumb 狀態(tài)進(jìn)入，則在 LR 存放器中保存當(dāng)前 PC 的偏移量。在軟件中斷特別SWI，指令

7、 MOV PC，R14_svc 總是返回到下一條指令，不管 SWI 是在 ARM 狀態(tài)執(zhí)行，還是在 Thumb 狀態(tài)執(zhí)行。 將 CPSR 復(fù)制到相應(yīng)的 SPSR 中。 依據(jù)特別類型，強(qiáng)制設(shè)置 CPSR 的運(yùn)行模式位。 強(qiáng)制 PC 從相關(guān)的特別向量地址取下一條指令執(zhí)行，從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的特別處理程序處。還可以設(shè)置中斷制止位，以制止中斷發(fā)生。假設(shè)特別發(fā)生時(shí)，處理器處于 Thumb 狀態(tài)，則當(dāng)特別向量地址加載入 PC 時(shí)，處理器自動(dòng)切換到 ARM 狀態(tài)。 特別處理完畢之后，ARM 微處理器會(huì)執(zhí)行以下幾步操作從特別返回： 將連接存放器LR 的值減去相應(yīng)的偏移量后送到PC 中；將 SPSR 復(fù)制回 CPS

8、R 中；假設(shè)在進(jìn)入特別處理時(shí)設(shè)置了中斷制止位，要在此去除。可以認(rèn)為應(yīng)用程序總是從復(fù)位特別處理程序開頭執(zhí)行的，因此，復(fù)位特別處理程序不需要返回。ARM 兩種指令系統(tǒng)切換指令、指令尋址方式兩種指令系統(tǒng)：ARM 指令和 Thumb 指令 1馬上尋址 2存放器尋址 3存放器間接尋址4基址變址尋址 5多存放器尋址 6存放器移位尋址 7相對(duì)尋址 8)堆棧尋址流水線技術(shù)及問題P26 其次段，不能多級(jí)同時(shí)占用同一硬件不管是三級(jí)流水線還五級(jí)流水線，當(dāng)消滅多周期指令，跳轉(zhuǎn)分支指令和中斷發(fā)生的時(shí)候，流水 線都會(huì)發(fā)生堵塞，而且相鄰指令之間也可能由于存放器沖突導(dǎo)致流水線堵塞流水線正常工作 的條件是在任意時(shí)刻、每一級(jí)所使

9、用的硬件必需能獨(dú)立操作，不能多級(jí)同時(shí)占用同一硬件資源 9.偽指令概念：偽指令是 ARM 處理器支持的匯編語言程序里的特別助記符，它不在處理器運(yùn)行期間由機(jī)器執(zhí)行，只是在匯編時(shí)將被適宜的機(jī)器指令代替成 ARM 或 Thumb 指令，從而實(shí)現(xiàn)真正的指令操作。硬件系統(tǒng)P77 第一段的介紹嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)除了嵌入式處理器外，還包括存儲(chǔ)器系統(tǒng)、外圍接口部件以及連接各種設(shè)備的總線系統(tǒng)。其中，存儲(chǔ)器是嵌入式系統(tǒng)存放數(shù)據(jù)和程序的功能部件，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固化在 ROM 或 flash 中，而外圍設(shè)備打算了應(yīng)用于不同領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)特功能。目前，嵌入式系統(tǒng)中常用的通用設(shè)備接口有A/D、D/A、I/

10、O 接口有 RS-232 接口、LCD、鍵盤接口、Ethernet、USB、音頻接口、VGA 視頻輸出接口、I 2C(現(xiàn)場(chǎng)總線)、SPI(串行外圍設(shè)備接口)、IrDA(紅外線接口)等。存儲(chǔ)系統(tǒng)的分級(jí)構(gòu)造 存儲(chǔ)系統(tǒng)分為四級(jí)，即存放器組、高速緩存、內(nèi)存和外存。它們?cè)诖嫒∷俣壬弦来芜f減，而在存儲(chǔ)容量上逐級(jí)遞增。USB 構(gòu)成、傳輸方式，總線硬件構(gòu)造：USB 系統(tǒng)承受級(jí)聯(lián)星型拓?fù)?，由三個(gè)根本局部組成：主機(jī)、集線器、功能設(shè)備。主機(jī)包括 USB 總線接口、USB 設(shè)備層和功能層三層構(gòu)造。軟件構(gòu)成：USB 總線接口，USB 系統(tǒng)，USB 客戶軟件。數(shù)據(jù)和把握信號(hào)在主機(jī)和 USB 設(shè)備之間的交換存在兩種通道：單

11、向和雙向。對(duì)任何給定的設(shè)備進(jìn)展設(shè)置時(shí)，一個(gè)通道上的數(shù)據(jù)傳輸只能支持以下四種 USB 數(shù)據(jù)傳輸方式中的一種，即同步isochronous、把握control、中斷interrupt和批量bulk。USB 總線是基于令牌的總線，類似于令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)?？偩€四周期握手協(xié)議總線握手的作用是把握每個(gè)總線周期中數(shù)據(jù)傳送的開頭和完畢，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備間協(xié)調(diào)和協(xié)作，保證數(shù)據(jù)傳送的牢靠性。 握手使用兩根用來進(jìn)展握手的電線enq表示查詢和 ack表示應(yīng)答。在握手期間，使用專用的電線來傳輸數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)握手線必需以某種方式用信號(hào)的電壓變化來說明整個(gè)總線傳輸周期的開頭和完畢，以及在整個(gè)周期內(nèi)每個(gè)子周期的開頭和完畢。存儲(chǔ)器格式

12、ARM 的體系構(gòu)造可以用兩種方法存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)據(jù)，稱之為大端格式和小端格式。大端格式：在這種格式中，字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中。 小端格式：與大端存儲(chǔ)格式相反，在小段存儲(chǔ)格式中，低地址中存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)。看門狗的定義和原理：正常運(yùn)行的程序，每隔一段時(shí)間必定運(yùn)行其中的一局部代碼，假設(shè)在用戶設(shè)定的最大時(shí)間內(nèi)沒有運(yùn)行其中的某一局部代碼，則認(rèn)為系統(tǒng)消滅問題，看門狗電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)重開頭運(yùn)行。Bootloader 概念和作用、特點(diǎn)依靠硬件1Bootloader 是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始

13、化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)適宜狀態(tài)，以便為最 終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核預(yù)備好正確的環(huán)境。 2作用：初始化處理器初始化必備的硬件下載系統(tǒng)映像初始化操作系統(tǒng)并預(yù)備運(yùn)行。3特點(diǎn)：BootLoader 是依靠于目標(biāo)硬件實(shí)現(xiàn)的，可以從兩個(gè)方面來理解：每種嵌入式微處理器體系構(gòu)造都有不同BootLoader，BootLoader 還依靠于具體的嵌入式板級(jí)硬件設(shè)備配置。典型的嵌入式操作系統(tǒng)有哪些Linux, C/OS, Windows CE, VxWorks, Palm OS, QNX, 蘋果iOS， Andoid，pSOS、19.嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程。系統(tǒng)定義階段:確定系統(tǒng)最終

14、實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，可行性，承受的策略估量資源和本錢，安排打算，制定需求，包括功能，性能，生產(chǎn)本錢，功耗，物理尺寸和重量。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)階段：描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)由系統(tǒng)定義的功能。如構(gòu)造設(shè)計(jì)軟硬件劃分等。構(gòu)件設(shè)計(jì)階段：包括軟件和硬件等。元器件選擇，原理圖設(shè)計(jì)，制版測(cè)試，硬件測(cè)試，操作系統(tǒng)移植，驅(qū)動(dòng)程序，應(yīng)用程序，軟件測(cè)試等。編碼階段：構(gòu)件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)階段，即設(shè)計(jì)算法并編寫相關(guān)代碼。集成測(cè)試階段：將測(cè)試完的軟件系統(tǒng)裝入制作好的硬件系統(tǒng)，進(jìn)展系統(tǒng)綜合測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)功能20.文件系統(tǒng)的概念和類型概念：文件系統(tǒng)是對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)進(jìn)展組織的機(jī)制，Linux 文件系統(tǒng)接口為分層的體系構(gòu)造，從而將用戶接口層、文

15、件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和操作存儲(chǔ)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序分隔開。類型：1ext2,ext3 文件系統(tǒng) 2基于FLASH 的文件系統(tǒng)jffs2,yaffs,Cramfs,Romfs3)基于 RAM 的文件系統(tǒng)Ramdisk,ramfs/tmpfs4網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng) NFS進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換，任務(wù)調(diào)度，任務(wù)治理任務(wù)通常是一個(gè)無限的循環(huán)。任務(wù)間的通信有兩個(gè)途徑：共享數(shù)據(jù)構(gòu)造和消息機(jī)制。1Linux 進(jìn)程的狀態(tài)： 用戶狀態(tài)、內(nèi)核狀態(tài)、內(nèi)存中就緒、內(nèi)存中睡眠、就緒且換出、睡眠且換出、被搶先、創(chuàng)立狀態(tài)、僵死狀態(tài)zombie僵死狀態(tài)：進(jìn)程調(diào)用 exit 完畢，進(jìn)程不再存在，但在進(jìn)程表項(xiàng)中仍有記錄，該記錄可由父進(jìn)程收集 2大多數(shù)實(shí)時(shí)內(nèi)

16、核是基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度法，即 CPU 總是讓處于就緒態(tài)的、優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)先運(yùn)行。但是，高優(yōu)先級(jí)任務(wù)何時(shí)把握 CPU 的使用權(quán)，由使用的內(nèi)核來打算。通常，基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度法的內(nèi)核有 2 種：占先式內(nèi)核和非占先式內(nèi)核。3任務(wù)通常是一個(gè)無限的循環(huán)。任務(wù)間的通信有兩個(gè)途徑：共享數(shù)據(jù)構(gòu)造和消息機(jī)制。閃速存儲(chǔ)器的特點(diǎn)閃速存儲(chǔ)器Flash Memory是一類非易失性存儲(chǔ)器 NVMNon-Volatile Memory即使在供電電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息；而諸如DRAM、SRAM 這類易失性存儲(chǔ)器，當(dāng)供電電源關(guān)閉時(shí)片內(nèi)信息隨即喪失。 Flash Memory 集其它類非易失性存儲(chǔ)器的特點(diǎn)：與 EPROM 相比較，

17、閃速存儲(chǔ)器具有明顯的優(yōu)勢(shì)在系統(tǒng)電可擦除和可重復(fù)編程，而不需要特別的高電壓；與 EEPROM 相比較，閃速存儲(chǔ)器具有本錢低、密度大的特點(diǎn)。其獨(dú)特的性能使其廣泛地運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括 嵌入式系統(tǒng)，如PC 及外設(shè)、電信交換機(jī)、蜂窩 、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、儀器儀表和汽車器件，同時(shí)還包括興的語音、圖像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類產(chǎn)品，如數(shù)字相機(jī)、數(shù)字錄音機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理PDA。#include extern void s_copy(const char * s0,char *d0) int mainconst *S=“gnmlgb“;char d20; s_copy(s,d); printf(“old:%sn“,s);printf(“new:%sn“,d); return 0;AREA asmfunc,CODE，READONLY EXPORT s_copys_copy loopldrb r5,r0,#1 cmp r5,#0beq overstrb r5,r1,#1 /r5-r1,r1+ b loopovermov pc,lr END#includ