嵌入式系统原理及应用教程期末复习

时间:2022-05-13 21:11:06

嵌入式系统原理期末复习

第一章 嵌入式系统概述

1.嵌入式系统的特点。

嵌入性、专用性、计算机系统。

1.系统内核小。2.专用性强。3.运行环境差异大。4.可靠性要求高。5.系统精简和高实时性操作系统。6.具有固化在非易失性存储器中的代码。7.嵌入式系统开发工作和环境。

2.嵌入式系统的功能。

1.提供强大的网络服务。2.小型化、低成本、低功耗。3.人性化的人机界面。4.完善的开发平台

3.嵌入式的应用。

1.工业过程控制。2.网络通信设备。3.消费电子产品。4.航空航天设备。5.军事电子设备和现代武器

4.HAL,BSP,RTOS,PDA的中文含义。

HAL:硬件抽象层

BSP:板级支持包

RTOS:实时多任务操作系统、实时操作系统

PDA:非实时操作系统

   

第二章 ARM微处理器

1.ARM微处理器的特点。

1.小体积、低功耗、低成本、高性能;2.支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,能很好地兼容8位/16位器件;3.大量使用寄存器,指令执行速度更快;4.大多数数据操作都在寄存器中完成;5.寻址方式灵活简单,执行效率高;6.指令长度固定。

2.ARM7和ARM9的区别

1.时钟频率的提高,ARM7是冯诺伊曼结构,ARM9是哈弗结构;2.指令周期的改进;3.MMU内存管理单元,ARM9有MMU;4.ARM7比ARM9提供了更好的性能——功耗比;5.ARM9能够很好的向后兼容ARM7上的软件。

3.ARM微处理器的结构,两个指令集状态的区别、转换

ARM微处理器的结构

CISC: 随着计算机技术的发展而不断地引入新的复杂的指令集,为支持新增的指令,计算机体系结构会越来越复杂,但,在CISC指令集的各种指令中,其使用频率却相差悬殊;

 

RISC:精简指令集计算机

1.采用固定长度的指令格式。

2.使用单周期指令,便于流水线操作执行。

3.大量使用寄存器,数据处理指令只对寄存器进行操作,只有加载/存储指令可以访问存储器,以提高指令的执行效率。

4.在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积,并降低功耗。

5.所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行,从而提高指令的执行效率。

6.可用加载/存储指令批量处理数据,以提高数据的传输效率。

7.可在一条数据处理指令中同时完成逻辑逻辑处理和移位处理。

8.在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。

 

两个指令集状态的区别

ARM指令为32位的长度,Thumb指令为16位长度;Thumb指令集为ARM指令集的功能子集,与等价的ARM代价相比较,可节省30%——40%以上的存储空间,同时具备32位代码的所有优点。

 

转换:

进入Thumb状态:当操作数寄存器的状态位(位0)为1时,可以采用执行BX指令的方法,使微处理器从ARM状态切换到Thumb状态。此外,当处理器处于Thumb状态时发生异常(如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等),则异常处理返回时,自动切换到Thumb状态。

进入ARM状态:当操作数寄存器的状态位为0时,执行BX指令时可以使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态。此外,在处理器进行异常处理时,把PC指针放入异常模式链接寄存器中,并从异常向量地址开始执行程序,也可以使处理器切换到ARM状态。

 

 

4.ARM寄存器结构

1.ARM处理器共有37个寄存器,31个通用寄存器,包括程序计数器(PC指针),均为32位的寄存器。

2.6个状态寄存器,用以标识CPU的工作状态及程序的状态,均为32位,目前只使用于其中的一部分。

 

5.两种存储格式(大端格式、小端格式)

1.大端格式:字数据的高字节存储在低地址中,地-高

2.小端格式:低地址中存放的是字数据的低地址。

 

6.MMU的主要功能

1.将主存地址从虚拟存储空间映射到物理存储空间。

2.存储器访问权限控制。

3.设置虚拟存储空间的缓冲特性。

 

7.处理器的模式(每个模式下的寄存器使用情况)

ARM微处理器支持7种运行模式:

1.用户模式usr:ARM处理器正常的程序执行状态。

2.快速中断模式fiq:用于高速数据传输或通道处理。

3.外部中断模式irq:用于通用的中断处理。

4.管理模式svc:操作系统使用的保护模式。

5.数据访问终止模式abt:当数据或指令预取终止时进入该模式,可用于虚拟存储及存储保护。

6.系统模式sys:运行具有特权的操作系统任务。

7.未定义指令终止模式und:当未定义的指令执行时进入该模式,可用于支持硬件协处理的软件仿真。

 

除用户模式以外,其余的所有6种模式称之为非用户模式或特权模式;

其中除 用户模式 和 系统模式 以外的5种又称为异常模式,常用于处理中断或异常,以及需要访问受保护的系统资源情况。

 

 

1.用户模式usr:R0-R15、CPSR

2.快速中断模式fiq:R0-R15、CPSR、SPSR_irq

3.外部中断模式irq:R0-R5、CPSR、SPSR_irq

4.管理模式svc:R0-R5、CPSR、SPSR_svc

5.数据访问终止模式abt:R0-R5、CPSR、SPSR_abt

6.系统模式sys:R0-R15、CPSR

7.未定义指令终止模式und:R0-R5、CPSR、SPSR_und


第三章 ARM9的指令系统

1.ARM处理器的寻址方式(8种)

1.寄存器寻址;

2.立即寻址

3.寄存器间接寻址

4.变址寻址

5.寄存器移位寻址

6.多寄存器寻址

7.堆栈寻址

8.相对寻址

 

2.堆栈四种工作方式

满递增方式、满递减方式、空递增方式、空递减方式

 

 

3.条件码的含义

条件码共有16种,每种条件码可用两个字符表示,这两个字符可以添加在指令祝记符的后面和指令同时使用

 

4.ARM存储器访问指令(LDR、LDRB、LDRH、STR、STRB、STRH)