ARM嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料

一.名詞解釋嵌入式系統(tǒng)：（EmbeddedSystems）（書P1）以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式微控制器：（書P5）又稱單片機(jī)，嵌入式微控制器一般以微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。嵌入式操作系統(tǒng)：（書P6）是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，是嵌入式系統(tǒng)（包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)）極為重要的組成部分。是嵌入式系統(tǒng)的靈魂，是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開放平臺(tái)，它是一段嵌入在目標(biāo)代碼中的軟件，用戶的其他應(yīng)用程序都建立在操作系統(tǒng)之上。4.SOC:片上系統(tǒng)，即SystemOnChip，以微處理器為核心，集成了多種功能5.SOPC：System-on-a-Programmable-Chip，即可編程片上系統(tǒng)。CISC（書P15）復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（ComplexInstructionSetCompurter），這類計(jì)算機(jī)偏重于由硬件執(zhí)行指令RISC（書P15）精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（ReducedInstructionSetComputer）這類計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的中心思想是精簡(jiǎn)指令集的復(fù)雜度，簡(jiǎn)化指令實(shí)現(xiàn)的硬件設(shè)計(jì)8.IP核IP核（IntellectualPropertycore）是一段具有特定電路功能的硬件描述語(yǔ)言程序，該程序與集成電路工藝無關(guān)，可以移植到不同的半導(dǎo)體工藝中去生產(chǎn)集成電路芯片。流水線技術(shù)流水線（pipeline）技術(shù)是指程序執(zhí)行時(shí)多條指令重疊進(jìn)行操作的一種準(zhǔn)并行處理實(shí)現(xiàn)技術(shù)。流媒體（書P299）采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nternet播放的媒體格式。嵌入式流媒體播放器以嵌入式處理器PXA270為核心。RTOS:即實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，是針對(duì)不同處理器優(yōu)化設(shè)計(jì)的高效率實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核JTAG：JTAG（JointTestActionGroup,聯(lián)合測(cè)試行為組織）調(diào)試接口。GUI圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，簡(jiǎn)稱GUI，稱圖形用戶接口）即采用圖形方式顯示的計(jì)算機(jī)操作用戶界面。交叉編譯環(huán)境（P199）交叉編譯（cross-compilation）是指，在某個(gè)主機(jī)平臺(tái)上（比如PC上）用交叉編譯器編譯出可在其他平臺(tái)上（比如ARM上）運(yùn)行的代碼的過程。馮諾依曼結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。程序指令存儲(chǔ)地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指向同一個(gè)存儲(chǔ)器的不同物理位置，因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同。哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，是一種并行體系結(jié)構(gòu)，它的主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問。

二?簡(jiǎn)答題ARM處理器的工作狀態(tài)與切換方法？說明ARM處理器支持的7種運(yùn)行模式及功能，說明ARM處理器的異常類型及異常處理過程（書P27）處理器工作模式用戶模式（usr）快速中斷模式（fiq）外部中斷模式（irq）管理模式（svc）數(shù)據(jù)訪問終止模式（abt）未定義指令終止模式（und）功能正常程序執(zhí)行模式用于高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理用于正常的中斷處理操作系統(tǒng)保護(hù)模式用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真用于運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù)系統(tǒng)模式（sys）注：除用戶模式外，其他6種模式稱為特權(quán)模式7種異常，分別為：功能正常程序執(zhí)行模式用于高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理用于正常的中斷處理操作系統(tǒng)保護(hù)模式用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真用于運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù)復(fù)位，未定義指令，軟件中斷，指令預(yù)取中止，數(shù)據(jù)中止，外部中斷請(qǐng)求（IRQ），快速中斷請(qǐng)求（FIQ）異常處理過程：對(duì)異常響應(yīng)（具體步驟在書上32~35頁(yè)）從異常返回（具體步驟在書上35~37頁(yè)）PXA270處理器結(jié)構(gòu)框圖，PXA270處理器內(nèi)部件和接口的主要功能。高速基帶協(xié)處理器；豐富的串行外設(shè)；支持JTAG調(diào)試；片內(nèi)集成跟蹤緩沖區(qū)，具有硬件監(jiān)視特性；實(shí)時(shí)時(shí)鐘；操作系統(tǒng)定時(shí)器；LCD控制器；USIM接口；低功耗；高性能的存儲(chǔ)器控制；靈活的時(shí)鐘；系統(tǒng)附屬外設(shè)單元；中斷控制器（詳見P139）圖5.2PXA270結(jié)構(gòu)框圖PXA270時(shí)鐘管理單元結(jié)構(gòu)圖，PXA270時(shí)鐘管理單元主要功能。時(shí)鐘管理為各個(gè)外圍器件提供時(shí)鐘。負(fù)責(zé)執(zhí)行處理器的復(fù)位、時(shí)鐘、能量管理及控制外部能耗管理芯片，來達(dá)到對(duì)處理器功耗或者執(zhí)行某些單獨(dú)操作的能耗優(yōu)化。時(shí)鐘系統(tǒng)主要包括以下五個(gè)時(shí)鐘源；13MHz振蕩器，產(chǎn)生PLL的參考時(shí)鐘和串口單元的時(shí)鐘。32.768kHz振蕩器，用于低功耗模式和實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元外圍PLL，用于產(chǎn)生外圍總線和外圍單元的固定頻率。核心PLL，用于產(chǎn)生內(nèi)核、LCD控制器。內(nèi)存控制器、系統(tǒng)總線的可編程時(shí)鐘頻率。存儲(chǔ)控制器時(shí)鐘輸出，設(shè)置存儲(chǔ)器控制器時(shí)鐘頻率，讓它和系統(tǒng)總線頻率相同。圖5.6PXA270時(shí)鐘結(jié)構(gòu)圖4.SD卡的工作模式和引腳定義，SD卡接口電路。SD卡引腳定義:引腳SD模式「SF1模式堵稱類型描述ff名稱類型播逑1CD/DAT3I/O/PP卡撿測(cè)J數(shù)據(jù)線[Bit3]CSI片選信號(hào)2CMDPP命令/暗應(yīng)DII數(shù)據(jù)輸入3VsslS接她V33S接地4，YDDS；電源電壓TOs電源電a5CLK1時(shí)辨SCLEI時(shí)鐘6Vss28接地Yss2s接地7DATOI/O/PP數(shù)據(jù)線[Bit0]DO0/PP數(shù)腳出8DAT1I/O/PP數(shù)據(jù)線[Bit1]KSV9DAT2I/O/PP數(shù)據(jù)線[Bit2]KSV注：類型S：電源；I/O：輸入/輸出；PP：推攜方式SD卡工作模式：SD模式、SPI模式SD卡接口電路：SD_CDsdZwpSDD1SDDOSDCLKSDCMDSDD3SDD2SD_CDsdZwpSDD1SDDOSDCLKSDCMDSDD3SDD2GNDnCDWPDAT1DAF0PAD4GNDCLKPADS上GNDEAD2CMDCD^DATJPAD1DAT2J4O1用時(shí)序圖描述12C總線的數(shù)據(jù)傳輸過程，圖示12C接口應(yīng)用實(shí)例。（1）開始：主設(shè)備產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，表明數(shù)據(jù)傳輸開始。（2）地址：主設(shè)備發(fā)送地址信息，包含7位的從設(shè)備地址和1位的數(shù)據(jù)方向指示位（讀（1）或?qū)懀?）位，表示數(shù)據(jù)流的方向）。（3）數(shù)據(jù):根據(jù)指示位，數(shù)據(jù)在主設(shè)備和從設(shè)備之間傳輸。數(shù)據(jù)以8位傳輸，重要的位放在前面;傳輸多少量的數(shù)據(jù)沒有限制。接收器產(chǎn)生1位的ACK（應(yīng)答信號(hào)）表明收到了每個(gè)字節(jié)。傳輸過程可以被中止和重新開始。（4）停止：主設(shè)備產(chǎn)生停止信號(hào)啟動(dòng)'地址富畚贏—數(shù)據(jù)'應(yīng)星一藏?fù)?jù)’成答停止I2C總線與使用I2C總線的EEPROM芯片KS24C080C連接電路如下圖所示。

VDD33V4ICBlOOnFVDD33VKS24CQ80CIICInterface圖示PXA270擴(kuò)展64MBFlash存儲(chǔ)器與64MBSDRAM存儲(chǔ)器電路。Flash存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)：Flash存儲(chǔ)器（內(nèi)存）作為一種非易失性存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)中通常用于存放操作系統(tǒng)映像、程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等°Flash選用的是Intel公司的RC28F256P30C120，雙片構(gòu)成64MB的并行接口Flash。PXA270復(fù)位后訪問的是低地址空間（第一條指令在0x00000000處），因此引導(dǎo)Flash的片選采用nCS0，其缺省地址空間是0x00000000~0x03FFFFFF，共64MB。單片F(xiàn)lash為16位數(shù)據(jù)總線，采用兩片F(xiàn)lash數(shù)據(jù)總線并行連接，與PXA270為32位數(shù)據(jù)總線連接。

SDRAM存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)：系統(tǒng)擴(kuò)展了64MBSDRAM。SDRAM不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但其存取速度大大高于閃存，且具有讀寫屬性。因此,SDRAM在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。SDRAM采用Infineon公司的HYB25L256160A(4Banles*4Mbit*l6),雙片構(gòu)成64MB的容量,SDRAM存儲(chǔ)器擴(kuò)展如圖6.4所示。U2,U5即為兩片SDRAM。

圖6.4PXA270SDRAM存儲(chǔ)器擴(kuò)展三.編寫匯編程序數(shù)據(jù)塊復(fù)制：編程實(shí)現(xiàn)將從地址src開始的num個(gè)字的數(shù)據(jù)復(fù)制到地址dst去。AREAexample5，CODE，READONLY;程序代碼段，屬性為只讀numEQU25;令num=25ENTRY;程序入口Start;標(biāo)號(hào)StartLDRR0,=src;R0=src的地址LDRR1,=dst;R1=dst的地址MOVR2,#num;R2=numBlockcopy;標(biāo)號(hào)Blockcopy,循環(huán)體起始MOVSR3,R2,LSR#3;R3=R2/8BEQwordcopy;若R3=0則跳轉(zhuǎn)到字復(fù)制程序STMFDSP!,{R4-R11};保存R4-R11到堆棧copy;標(biāo)號(hào)copy,塊復(fù)制程序LDMIAR0!,{R4-R11};R0開始的8個(gè)字復(fù)制到R4-R11中STMIAR1!,{R4-R11};R4-R11中的數(shù)到R1始的8個(gè)字中SUBSR3,R3,#1;R3=R3-1BNEcopy;R3不為0,跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)copywordcopy;標(biāo)號(hào)wordcopy,字復(fù)制程序ANDSR2，R2，#7;R2=R2&0x07，R2取末尾3位BEQstop;若R2=0，則跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)stopcopyLoop;字復(fù)制程序循環(huán)

LDRR3，[R0]，#4;R3=[R0]，R0=R0+4STRR3，[R1]，#4;[R1]=R3，R1=R1+4SUBSR2，R2，#1;R2=R2-1BNEcopyLoop;R2不為0,轉(zhuǎn)到copyLoopstopBstopAREAoriData，DATA，READWRITE;數(shù)據(jù)段,屬性為可讀寫SrcDCD0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4dstSPACE25*4;預(yù)留的空間END;程序結(jié)束2.多重循環(huán)：對(duì)n個(gè)數(shù)進(jìn)行從小到大排序。AREAexample6，CODE，READONLY;程序代碼段numEQU10；令num=10ENTRY；程序入口start；標(biāo)號(hào)startLDRR0，=src；R0=src的地址MOVR2，#num-1；R2=num-1LOOP1；外循環(huán)體開始標(biāo)號(hào)LDRR4，[R0，R2，LSL#2]；R4=src[R2]SUBSR3，R2，#1；R3=R2-1LOOP2;內(nèi)循環(huán)體開始標(biāo)號(hào)LDRPLR5,[R0,R3,LSL#2];R5=src[R3]CMPR5，R4;比較R5和R4STRGTR4,[R0,R3,LSL#2];若R5>R4，則src[R3]=R4STRGTR5,[R0,R2,LSL#2];若R5>R4，則src[R2]=R5MOVGTR4，R5;若R5>R4，則R4=R5SUBSR3，R3，#1;R3=R3-1BPLLOOP2;若R3>=0,則跳轉(zhuǎn)到LOOP2SUBSR2，R2，#1;R2=R2-1BHILOOP1;若R2>=0,則跳轉(zhuǎn)到LOOP1B;原地跳轉(zhuǎn)，進(jìn)入死循環(huán)AREADataArea,DATA,READWRITE;數(shù)據(jù)段開始srcDCD6,1,9,8,4,5,0,7,3,2;源數(shù)據(jù)四.綜合題1.3G手機(jī)和車載多媒體遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)綜合應(yīng)用實(shí)例的主要功能、硬件組成和軟件方案。3G手機(jī)：主要功能：高端拍照手機(jī)欲取低端數(shù)碼相機(jī)。3G視頻業(yè)務(wù)主要包括移動(dòng)視頻、視頻共享和可視電話等。3G手機(jī)還可以用來看電視，具體實(shí)現(xiàn)形式包括手機(jī)內(nèi)置無線調(diào)諧器、運(yùn)營(yíng)商電信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星電視三種模式；3G手機(jī)可以用來播放數(shù)字音樂和視頻。配合GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，3G手機(jī)可以顯示自己的位置，這樣就可以實(shí)現(xiàn)問路、導(dǎo)航服

務(wù)，甚至用來防盜。硬件實(shí)現(xiàn)方案：3G手機(jī)的硬件組成與普通手機(jī)沒有大的區(qū)別，只是模擬系帶部分采用的是3G技術(shù)，并且使用了更多的外設(shè)。基于PXA270平臺(tái)設(shè)計(jì)用了更多的外設(shè)?；赑XA270平臺(tái)設(shè)計(jì)3G手機(jī)，既滿足了高性能處理的要求，也可以方便的擴(kuò)展GPS、攝像頭、存儲(chǔ)卡等外設(shè)。軟件方案：在軟件設(shè)計(jì)上,3G手機(jī)在提供傳統(tǒng)2G手機(jī)的語(yǔ)音和文字通信的基礎(chǔ)上,還必須能夠提供各種其他的應(yīng)用功能和服務(wù),包括：無線網(wǎng)絡(luò)終端：電子郵件、手機(jī)上網(wǎng)、手機(jī)商務(wù)及其他定位服務(wù)和安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎匾δ堋DA功能:擁有操作系統(tǒng)（Android、iOS5、WindowsPhone、Linux等）所提供的功能。高質(zhì)量的多媒體功能:音視頻播放器、視頻電話、手機(jī)游戲平臺(tái)等功能。靈活的軟件集成:Java，預(yù)裝、下載第三方軟件或用戶自行開發(fā)的軟件。3G手機(jī)在軟件的架構(gòu)上是一個(gè)三層的架構(gòu)，底層是移植3G手機(jī)所外接的多種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，中間層采用嵌入式操作系統(tǒng)，上層是用戶所使用的各種應(yīng)用程序。車載多媒體遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)：主要功能：（1）指紋防盜：車主通過指紋驗(yàn)證才能開啟汽車，否則車載終端提示登錄失敗,并聲光報(bào)警;（2）報(bào)警及監(jiān)控：當(dāng)駕駛者未通過指紋驗(yàn)證，但汽車有移動(dòng)時(shí)，為非法狀態(tài)，車載終端將通過GPRS網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)向服務(wù)中心報(bào)警。服務(wù)中心接受報(bào)警后，可控制車載攝像頭對(duì)車內(nèi)拍照，并控制車載（3）GPS模塊獲得GPS定位信息。照片和GPS經(jīng)緯度信息通過GPRS不間斷地傳輸?shù)椒?wù)中心。服務(wù)中心管理人員可以通過