第一篇：學(xué)習(xí)嵌入式Linux系統(tǒng)的筆記和體會(huì)

學(xué)習(xí)嵌入式Linux系統(tǒng)的筆記和體會(huì)

一個(gè)典型的桌面Linux系統(tǒng)包括3個(gè)主要的軟件層---linux內(nèi)核、C庫(kù)和應(yīng)用程序代碼。

內(nèi)核是唯一可以完全控制硬件的層，內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序代表應(yīng)用程序與硬件之間進(jìn)行會(huì)話。內(nèi)核之上是C庫(kù)，負(fù)責(zé)把POSIX API轉(zhuǎn)換為內(nèi)核可以識(shí)別的形式，然后調(diào)用內(nèi)核，從應(yīng)用程序向內(nèi)核傳遞參數(shù)。應(yīng)用程序依靠驅(qū)動(dòng)內(nèi)核來(lái)完成特定的任務(wù)。

在設(shè)計(jì)嵌入式應(yīng)用的時(shí)候，可以不按照這種層次，應(yīng)用程序越過(guò)C庫(kù)直接和內(nèi)核會(huì)話，或者把應(yīng)用和內(nèi)核捆綁在一起，甚至可以把應(yīng)用寫(xiě)為內(nèi)核的一個(gè)線程，在內(nèi)核中運(yùn)行，雖然這樣在移植上帶來(lái)了困難，但考慮嵌入式系統(tǒng)對(duì)尺寸要求小的特點(diǎn)，是完全可行的。不過(guò)我們使用三層軟件結(jié)構(gòu)的模式來(lái)學(xué)習(xí)嵌入式linux將會(huì)是我們認(rèn)識(shí)更清晰，簡(jiǎn)單可行并使應(yīng)用具有彈性。

快速入門(mén)

最簡(jiǎn)單的建立嵌入式Linux應(yīng)用的方法就是從我們使用的桌面Linux入手，安裝一個(gè)喜愛(ài)的版本，把我們的某個(gè)應(yīng)用作為初始化的一部分，框架就算完成了。

當(dāng)然，嵌入式linux應(yīng)用遠(yuǎn)比我們的桌面版本功能簡(jiǎn)單專(zhuān)一，它也許就是一個(gè)用于足彩的終端機(jī)，或是一個(gè)數(shù)碼音頻播放器，這些系統(tǒng)除了使用嵌入式CPU外，僅僅再需要一個(gè)串口，網(wǎng)口等少量的輸入輸出接口就可以完成它們特定的應(yīng)用了。

在軟件上，它可以按照三層的概念由內(nèi)核裝載器，定制的內(nèi)核和較少的為特定任務(wù)設(shè)計(jì)的靜態(tài)連接的應(yīng)用程序組成。之所以使用靜態(tài)連接的應(yīng)用程序，是因?yàn)樯倭康撵o態(tài)連接程序所要的存儲(chǔ)空間，比同樣數(shù)量的動(dòng)態(tài)連接的程序所占的空間小，這個(gè)平衡點(diǎn)需要我們?cè)趯?shí)際開(kāi)發(fā)中去獲取。也許你正在設(shè)計(jì)的是個(gè)PDA，它的應(yīng)用程序較多，那么你很可能就要使用動(dòng)態(tài)連接程序來(lái)減少存儲(chǔ)空間。在你的/bin或者/sbin目錄下，用廠列表看看bash,ifconfig,vi...，也許只用幾十K，當(dāng)你運(yùn)行 ldd /bin/bash 時(shí)，你會(huì)看到它們都和好幾個(gè)庫(kù)文件相連。好了，這樣看來(lái)，我們得把PC想像成一個(gè)嵌入式硬件平臺(tái)，再重新制作一個(gè)特定功能的嵌入式linux。

基礎(chǔ)知識(shí)

再進(jìn)行實(shí)際操作之前，先來(lái)搞清楚幾個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)。

內(nèi)核裝載器Loader，它的作用是把內(nèi)核從外部存儲(chǔ)器，移動(dòng)到內(nèi)存中。它只作這個(gè)事情，一旦完成了調(diào)入內(nèi)核的工作，Loader就跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核位置開(kāi)始執(zhí)行。不同架構(gòu)有不同的 Loader，在x86結(jié)構(gòu)的PC上，通常使用的loader有LILO,GRUB,syslinux,syslinux在嵌入式linux中也同樣工作。其他非x86架構(gòu)的應(yīng)用中，你必須使用專(zhuān)門(mén)的loader，或者自己編寫(xiě)loader來(lái)裝入內(nèi)核。也有不使用loader的情況，系統(tǒng)加電以后，內(nèi)核直接從燒錄有映象的Flash上開(kāi)始執(zhí)行。

內(nèi)核，一旦內(nèi)核開(kāi)始執(zhí)行，它將通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序初始化所有硬件，這可以從我們的pc機(jī)監(jiān)視器的輸出看出來(lái)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都打印一些有關(guān)它的信息。初始化完成后，計(jì)算機(jī)就準(zhǔn)備運(yùn)行嵌入式應(yīng)用。也許一個(gè)，也許是多個(gè)應(yīng)用程序組成了嵌入式應(yīng)用，但通常首先調(diào)用的是init(通過(guò)loader 向核心傳入init=/program 可以定制首先運(yùn)行的程序)。桌面linux中，init會(huì)讀取/etc/inittab文件，來(lái)決定執(zhí)行級(jí)別和哪些腳本和命令。嵌入式應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際的情況決定是否使用標(biāo)準(zhǔn)的init執(zhí)行方式，也許這個(gè)init是個(gè)靜態(tài)程序，它能夠完成我們的嵌入應(yīng)用的特定任務(wù)，那完全不用考慮inittab了。

initrd文件系統(tǒng)，initrd以一種把內(nèi)核從存儲(chǔ)介質(zhì)裝入到內(nèi)存的相同的機(jī)制來(lái)裝入一個(gè)小型文件系統(tǒng)。這個(gè)文件系統(tǒng)最好是以壓縮的方式存儲(chǔ)在介質(zhì)上的，解壓縮到RAM盤(pán)上。通過(guò)使用initrd,包含有核心驅(qū)動(dòng)和啟動(dòng)腳本的小文件系統(tǒng)，就可以直接從介質(zhì)上和內(nèi)核一起啟動(dòng)起來(lái)，內(nèi)核屆壓縮這個(gè)文件系統(tǒng)，并執(zhí)行這個(gè)文件系統(tǒng)上叫做/linuxrc的腳本文件，這個(gè)腳本通常會(huì)把啟動(dòng)過(guò)程中所需要的驅(qū)動(dòng)程序裝入。腳本退出以后，initrd文件系統(tǒng)也卸下了，啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)入真正初始化過(guò)程。對(duì)于嵌入式來(lái)講，可以將需要的應(yīng)用軟件都運(yùn)行在這個(gè)initrd文件系統(tǒng)上，只要/linxrc文件不結(jié)束，內(nèi)核啟動(dòng)過(guò)程的其他部分就不會(huì)繼續(xù)。

做個(gè)試驗(yàn)：

cp /boot/initrd-2.4.20.img /tmp

cd /tmp

mv initrd-2.4.2-.img initrd.img.gz

gunzip initrd.img.gz

mount-o loop initrd.img /mnt

cd /mnt

ls

cat linuxrc 可以看到里面執(zhí)行了加載了兩個(gè)模塊的操作，你在啟動(dòng)linxu的時(shí)候會(huì)看見(jiàn)屏幕打印信息。

入門(mén)試驗(yàn)，制作一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用

我們使用一張軟盤(pán)啟動(dòng)一臺(tái)假象的只有一個(gè)串口，鍵盤(pán)輸入，顯示輸出的x86架構(gòu)的linux系統(tǒng)，執(zhí)行的特定應(yīng)用就是運(yùn)行minicom，通過(guò)串口撥號(hào)。需要軟件: minicom-xx.src.tar.gz 和 syslinux-xx.tar.gz，xx代表版本號(hào)，開(kāi)始之前，在主目錄建立一個(gè)目錄，來(lái)釋放這兩個(gè)軟件包：

cd

mkdir-p project/minilinux

cd project/minilinux

tar zxvf minicom-xx.src.tar.gz

tar zxvf syslinux-xx.tar.gz1、裁減linux內(nèi)核(需要系統(tǒng)安裝內(nèi)核文件包)

配置內(nèi)核的時(shí)候，我們需要選擇這些：摸塊編入內(nèi)核，386處理器、物理內(nèi)存off、支持ELF、標(biāo)準(zhǔn)PC軟盤(pán)、支持RAM盤(pán)(4096)、支持 initial RAM disk(initrd)、虛你終端、虛擬終端控制臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)串口、ext2文件系統(tǒng)、控制臺(tái)驅(qū)動(dòng)，VGA text console、DOS FAT、MSDOS文件系統(tǒng)，其他的都可以不要，這樣內(nèi)核編出來(lái)較小。

步驟:

cd /usr/src/linux

make mrproper

make xconfig

make dep && make bzImage

得到 /usr/src/linux/arch/i386/boot/目錄的內(nèi)核文件bzIamge。

2、編譯一個(gè)靜態(tài)的minicom，把它作為將來(lái)的linuxrc

cd minicom-xx/src

vi Makefile

修改下面這行

minicom: $(minicom_OBJECTS)$(minicom_DEPENDENCIES)

rm-f minicom 下面的行加上-static，連接為靜態(tài)程序

(LINK)-static $(minicom_LDFLAGS)$(minicom_OBJECTS)$(minicom_LDADD)$(LIBS)

vi minicom.c

找到 if(real_uid==0 && dosetup==0)刪除這個(gè)判斷條件語(yǔ)句，主要是用于權(quán)限判斷的，因?yàn)檫@個(gè)嵌入應(yīng)用不關(guān)注權(quán)限問(wèn)題，否則會(huì)出錯(cuò)。

make

得到可執(zhí)行程序，用ldd 檢查一下是不是靜態(tài)程序。

3、準(zhǔn)備initrd壓縮文件image.gz

dd if=/dev/zero of=image bs=1k count=4096

losetup /dev/loop0 image

mke2fs-m 0 /dev/loop0

mounmt-t ext2 /dev/loop0 /mnt/

mkdir-p /mnt/dev

mkdir-p /mnt/usr/share/terminfo/l/

cd /dev

cp-a consle null tty tty0 zero mem /mnt/dev

cp-P /usr/share/terminfo/l/linux /mnt/usr/share/terminfo/l/linux

cp ~/project/minilinux/mincom/src/minicom /mnt/linuxrc

umount /mnt

losetup-d /dev/loop0

sync

gzip-9 image4、制作軟盤(pán)引導(dǎo)，并拷貝文件 bzimage image.gz 到軟盤(pán)

A.使用grub

fdformat /dev/fd0

mke2fs /dev/fd0

mount /mnt/fd0 /mnt/floppy

mkdir-p /mnt/floppy/boot/grub

cp /boot/grub/stage1 /boot/grub/stage2 /mnt/floppy/boot/grub

執(zhí)行 grub，在軟盤(pán)上創(chuàng)建引導(dǎo)

grub > root(fd0)

grub > setup(fd0)

grub > quit

cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImge /mnt/floppy

cp ~/porject/minilinux/image.gz /mnt/floppy

編輯 /mnt/floppy/boot/grub/grub.conf

default =0

timeout-=10

title minilinux

root(fd0)

kernel /bzImage

initrd /image.gz

卸下軟盤(pán)

umount /mnt/floppy

B.使用syslinux

fdformat /dev/fd0

mkfs.msdos /dev/fd0

mount-t msdos /dev/fd0 /mnt/floppy

cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImge /mnt/floppy

cp ~/porject/minilinux/image.gz /mnt/floppy

cp syslinux-xx/ldlinxu.sys /mnt/floppy

cat > /mnt/floppy/syslinux.cfg

LABEL linux

KERNEL bzimage

APPEND initrd=image.gz

umont /mnt/floppy

syslinux-xx/syslinux /dev/fd0

sync5、用軟盤(pán)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，如果幸運(yùn)，minicom的運(yùn)行畫(huà)面出現(xiàn)在屏幕上。

到此，我們的單應(yīng)用嵌入式linux做好了，但它還很簡(jiǎn)陋，沒(méi)有什么實(shí)際用途，但通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以了解嵌入式系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)過(guò)程。在進(jìn)行實(shí)際的嵌入式開(kāi)發(fā)時(shí)，通常要在PC機(jī)上借助嵌入式linux開(kāi)發(fā)工具包，如：uclinux,bluecat等，對(duì)相應(yīng)的硬件平臺(tái)(目標(biāo)機(jī))進(jìn)行軟件編寫(xiě)編譯，調(diào)試成功后，將內(nèi)核及應(yīng)用程序?qū)懭氲侥繕?biāo)機(jī)的存儲(chǔ)器中，從而完成整個(gè)應(yīng)用。

第二篇：嵌入式linu學(xué)習(xí)心得

嵌入式Linux學(xué)習(xí)心得

1、Linux命令

ls:查看目錄-l以列表方式查看;ls –l 與ll的功能一樣 pwd: 查看當(dāng)前的目錄

cd:改變當(dāng)前操作目錄cd /直接跳到根目錄 cd..回到上一級(jí)目錄 cat: 打印顯示當(dāng)前文件的內(nèi)容信息

mkdir:創(chuàng)建目錄

fdisk: 查看硬盤(pán)分區(qū)信息，-l以列表方式查看

->代表是鏈接文件，類(lèi)似window下的快捷方式。

cp: 復(fù)制命令,例子cp 文件名 /home/dir/

mv: 移動(dòng)或改名，如mv sonf.confsonf.txt(改名)移動(dòng)：mv sonf.conf / rm:刪除命令，如rm –f test.c;如刪除目錄rm –fr d

man:查看某個(gè)命令的幫助，man 命令

2、各系統(tǒng)目錄的功能

drw—r—w--:d代表是目錄，drw代表當(dāng)前用戶(hù)的權(quán)限，r代表組用戶(hù)的權(quán)限，w代表其它用戶(hù)的權(quán)限。x代表有執(zhí)行權(quán)限。

/boot/gruff.conf: 啟動(dòng)引導(dǎo)程序

/dev:brw—rw--:b代表是塊設(shè)備。Linux設(shè)備有三種，塊設(shè)備（b開(kāi)頭）、字符設(shè)備(c開(kāi)頭)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。had代表第一個(gè)硬盤(pán)，hdb代表第二個(gè)硬盤(pán)。Hdb2代表第二塊硬盤(pán)的第二個(gè)分區(qū)。3，67代表主設(shè)備為3，從設(shè)備為67./etc:存放的是系統(tǒng)的配置文件。Inittab文件存放不同啟動(dòng)方式下必須啟動(dòng)的進(jìn)程。Inittab文件中有6個(gè)啟動(dòng)level，wait中對(duì)應(yīng)著6個(gè)level的目錄，respawn代表當(dāng)一個(gè)進(jìn)程被意外終止了，但會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)的進(jìn)程，如守護(hù)進(jìn)程。rc.d目錄中存放了一個(gè)rc.sysinit文件，里面存放系統(tǒng)初始化配置信息。/etc還有一個(gè)vsftpd里面存放tcp、ftp的配置。

/home : 用戶(hù)目錄，存放用戶(hù)的文件，/lib：存放庫(kù)文件，后綴為so的文件代表動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。

/lost+found：系統(tǒng)意外終止，存放一些可以找回的文件。

/mnt：掛載外部設(shè)備，如掛載光驅(qū)：mount –t /dev/cdrom/mnt/cdrom，如

果在雙系統(tǒng)中，要查看windows中D盤(pán)的文件，首先應(yīng)該將D盤(pán)的文件映射過(guò)來(lái)，mount –t /dev/hda2/mnt/windows/d

/opt:用戶(hù)安裝的應(yīng)用程序

/proc:是系統(tǒng)運(yùn)行的映射，比較重要。里面的文件數(shù)字代表進(jìn)程號(hào)。每個(gè)進(jìn)程號(hào)目錄下包含進(jìn)程的基本信息。還有其他信息，如cpuinfo等，內(nèi)核支持的文件系統(tǒng)filesystem等。系統(tǒng)支持的中斷interrupts，iomen代表內(nèi)存分配情況。ioport存放IO端口號(hào)。還有分區(qū)信息，modole信息，狀態(tài)信息，版本信息

對(duì)于Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，有兩種加載模式，一種是直接加載進(jìn)linux內(nèi)核，一種是以模塊的方式加載到內(nèi)核。

/sbin： 系統(tǒng)管理的一些工具。如poweroff關(guān)機(jī)工具。

/usr: 安裝系統(tǒng)時(shí)很多文件放在此目錄下面，包含一些更新等，include包含的頭文件，lib 是Linux的庫(kù)文件，src包含Linux2.4的內(nèi)核源碼

/var：存放是臨時(shí)變量

3、

第三篇：學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)感言

個(gè)人覺(jué)得培訓(xùn)學(xué)校都是差不多，所學(xué)的內(nèi)容都是一樣的。您不妨自己找?guī)讉€(gè)學(xué)校的課程對(duì)比下，你就知道大同小異了，培訓(xùn)主要就是C、Linux和ARM課程。

我原來(lái)也想去培訓(xùn)，可是家里條件不允許，我沒(méi)有那么多錢(qián)，后來(lái)我只好自學(xué)了，不懂的就上論壇問(wèn)，我自己學(xué)了四個(gè)月，差不多也入門(mén)了，現(xiàn)在也是在做嵌入式開(kāi)發(fā)。想想我自己走過(guò)的路，其實(shí)我發(fā)現(xiàn)，其實(shí)嵌入式并沒(méi)有想象的難，關(guān)鍵是要花時(shí)間去學(xué)，要堅(jiān)持幾個(gè)月就可以了。

如果樓主還有時(shí)間，不妨自己學(xué)下。實(shí)在覺(jué)得困難的話再去培訓(xùn)吧。當(dāng)然，樓主如果家里經(jīng)濟(jì)不錯(cuò)的話，也可以去培訓(xùn)吧。但是如果真的下決心要學(xué)的話，其實(shí)可以去找找自學(xué)的方法。

我把我前階段看到的一篇一個(gè)專(zhuān)科生如何自學(xué)嵌入式，里面有介紹了他的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)過(guò)程的文章，給樓主看看，希望對(duì)你有幫助。

專(zhuān)科生學(xué)嵌入式到找到工作的前前后后--學(xué)習(xí)的榜樣

先做個(gè)自我介紹，我07年考上一所很爛專(zhuān)科民辦的學(xué)校，學(xué)的是生物專(zhuān)業(yè)，具體的學(xué)校名稱(chēng)我就不說(shuō)出來(lái)獻(xiàn)丑了。09年我就輟學(xué)了，我在那樣的學(xué)校，一年學(xué)費(fèi)要1萬(wàn)多，但是根本沒(méi)有人學(xué)習(xí)，我實(shí)在看不到希望，我就退學(xué)了。

退學(xué)后我也迷茫，大專(zhuān)都沒(méi)有畢業(yè)，我真的不知道我能干什么，我在糾結(jié)著我能做什么。所以輟學(xué)后我一段時(shí)間，我想去找工作，因?yàn)槲冶容^沉默寡言，不是很會(huì)說(shuō)話，我不適合去應(yīng)聘做業(yè)務(wù)。我想應(yīng)聘做技術(shù)的，可是處處碰壁。

一次偶然的機(jī)會(huì)，我才聽(tīng)到嵌入式這個(gè)行業(yè)。那天我去新華書(shū)店，在計(jì)算機(jī)分類(lèi)那邊想找本書(shū)學(xué)習(xí)。后來(lái)有個(gè)女孩子走過(guò)來(lái)，問(wèn)我是不是讀計(jì)算機(jī)的，有沒(méi)有興趣學(xué)習(xí)嵌入式，然后給我介紹了一下嵌入式現(xiàn)在的火熱情況，告訴我學(xué)嵌入式多么的有前景，給我了一份傳單，嵌入式培訓(xùn)的廣告。聽(tīng)了她的介紹，我心里癢癢的，確實(shí)我很想去學(xué)會(huì)一門(mén)自己的技術(shù)，靠自己的雙手吃飯。

回家后，我就上網(wǎng)查了下嵌入式，確實(shí)是當(dāng)今比較熱門(mén)的行業(yè)，也是比較好找工作的，工資也是相對(duì)比較高。我就下決心想學(xué)嵌入式了。于是我去找嵌入式培訓(xùn)的相關(guān)信息，說(shuō)真的，我也很迷茫，我不知道培訓(xùn)是否真的能像他們宣傳的那樣好，所以我就想了解一段時(shí)間再做打算。

后來(lái)，我在百度知道看到一篇讓我很鼓舞的文章《如何學(xué)習(xí)嵌入式》，是一個(gè)嵌入式高手介紹沒(méi)有基礎(chǔ)的朋友怎么自學(xué)入門(mén)學(xué)嵌入式，文章寫(xiě)的很好，包含了如何學(xué)習(xí)，該怎么學(xué)習(xí)。他提到一個(gè)方法就是看視頻，因?yàn)榭磿?shū)實(shí)在太枯燥和費(fèi)解的，很多我們也看不懂。這點(diǎn)我真的很認(rèn)同，我自己看書(shū)往往看不了幾頁(yè)。

我在想，為什么別人都能自學(xué)成才，我也可以的！我要相信自己，所以我就想自學(xué)，如果實(shí)在學(xué)不會(huì)我再去培訓(xùn)。

主意一定，我就去搜索嵌入式的視頻，雖然零星找到一些嵌入式的視頻，但是都不系統(tǒng)，我是想找一個(gè)能夠告訴我該怎么學(xué)的視頻，一套從入門(mén)到精通的視頻，一個(gè)比較完整的資料，最好能有老師教，不懂可以請(qǐng)教的。

后來(lái)我又找到一份很好的視頻，是在嵌入式學(xué)習(xí)網(wǎng)推出的一份視頻《從零基礎(chǔ)開(kāi)始學(xué)嵌入式》，網(wǎng)址：http://www.FASHIONWEEKDAILY.info/evem.htm里面的教程還不錯(cuò)，很完整，可以讓我從基礎(chǔ)的開(kāi)始學(xué)起。視頻不便宜啊，但是我也忍了，畢竟買(mǎi)幾本書(shū)都要幾百了，何況他們還有半年的技術(shù)咨詢(xún)和服務(wù)，算值了。

下面介紹下我的學(xué)習(xí)流程，希望對(duì)和我一樣完全沒(méi)有基礎(chǔ)的朋友有所幫助。

收到他們寄過(guò)來(lái)的光盤(pán)后，我就開(kāi)始學(xué)習(xí)了，由于我沒(méi)有什么基礎(chǔ)，我就從最簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言視頻教程學(xué)起，話說(shuō)簡(jiǎn)單，其實(shí)我還是很多不懂的，我只好請(qǐng)教他們，他們還是很熱心的，都幫我解決了。C語(yǔ)言我差不多學(xué)了一個(gè)禮拜，接下來(lái)我就學(xué)了linux的基本命令，我在他們提供linux虛擬機(jī)上都有做練習(xí)，敲linux的基本命令，寫(xiě)簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言代碼，差不多也就三個(gè)禮拜。我每天都在不停的寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的代碼，這樣一月后我基本掌握了C和linux的基本操作。

接下來(lái)我就去學(xué)習(xí)了人家的視頻的培訓(xùn)教程，是整套的，和去參加培訓(xùn)沒(méi)有多大的區(qū)別，這一看就是兩個(gè)月，學(xué)習(xí)了ARM的基本原理，學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的概念，也掌握了嵌入式的環(huán)境的一些搭建，對(duì)linux也有更深層次的理解了，明白了嵌入式應(yīng)用到底是怎么做的，但是驅(qū)動(dòng)我只是有一點(diǎn)點(diǎn)的了解，這個(gè)相對(duì)難一點(diǎn)，我想以后再慢慢啃。

這兩個(gè)月，除了吃飯睡覺(jué)，我?guī)缀醵荚趯W(xué)習(xí)。因?yàn)槲抑缼缀鯖](méi)有基礎(chǔ)，比別人差勁，我只能堅(jiān)持努力著，我不能放棄，我必要要靠自己來(lái)養(yǎng)活自己，必須學(xué)好這門(mén)技術(shù)，同時(shí)我不懂的就問(wèn)，這里真的很感謝他們的技術(shù)客服對(duì)我的任何問(wèn)題都是耐心的解答，每天都我?guī)缀醵加泻脦讉€(gè)問(wèn)題問(wèn)他們，然后我就把不懂的問(wèn)題總結(jié)記下來(lái)，這樣慢慢積累了一段時(shí)間，我發(fā)現(xiàn)自己真的有點(diǎn)入門(mén)了。

最后的一個(gè)月，我就去看關(guān)于實(shí)踐部分的內(nèi)容，了解嵌入式項(xiàng)目具體的開(kāi)發(fā)流程，需要什么樣的知識(shí)，我就開(kāi)始準(zhǔn)備這方面的知識(shí)，也就是學(xué)習(xí)這方面的視頻，同時(shí)他們建議我去找了找一些嵌入式面試的題目，為自己以后找工作做準(zhǔn)備。我就到網(wǎng)上找了很多嵌入式的題目，把他們理解的記下來(lái)，這樣差不多準(zhǔn)備了20天左右

我覺(jué)得自己差不多入門(mén)了，會(huì)做一些簡(jiǎn)單的東西了。我就想去找工作看看，于是我就到51job瘋狂的投簡(jiǎn)歷，因?yàn)槲覍W(xué)歷的問(wèn)題，專(zhuān)科沒(méi)有畢業(yè)，說(shuō)真的，大公司沒(méi)有人會(huì)要我，所以我投的都是民營(yíng)的小公司，我希望自己的努力有所回報(bào)。沒(méi)有想過(guò)幾天過(guò)后，就有面試了，但是第一次面試我失敗了，雖然我自認(rèn)為筆試很好，因?yàn)槲抑白隽藴?zhǔn)備，但是他們的要求比較嚴(yán)格，需要有一年的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，所以我沒(méi)有被選中。

后來(lái)陸續(xù)面試了幾家公司，終于功夫不負(fù)有心人。我終于面試上的，是在閔行的一家民營(yíng)的企業(yè)，公司規(guī)模比較小，我的職務(wù)是嵌入式linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)，做安防產(chǎn)品的應(yīng)用的。我想我也比較幸運(yùn)，經(jīng)理很看重我的努力，就決定錄用我，開(kāi)的工資是3500一個(gè)月，雖然我知道在上海3500只能過(guò)溫飽的生活，但是我想我足夠了。我至少不用每天都要靠父母養(yǎng)，我自己也能養(yǎng)活自己的。我想只要我繼續(xù)努力，我工資一定會(huì)翻倍的。

把本文寫(xiě)出來(lái)，希望能讓和我一樣的沒(méi)有基礎(chǔ)的朋友有信心，其實(shí)我們沒(méi)有必要自卑，我們不比別人笨，只要我們肯努力，我們一樣會(huì)成功。

在大學(xué)生如則的身上，我們看到了一種精神，就是對(duì)認(rèn)準(zhǔn)的事情，不管多困難，多曲折，都不放棄，而且要堅(jiān)定地、執(zhí)著地做下去。這是在許多成功者身上我們看到的共同的東西。搞發(fā)明創(chuàng)造是寂寞的、艱苦的，但當(dāng)一個(gè)人將它視作自己的事業(yè)和理想，它就是快樂(lè)的、充實(shí)的，堅(jiān)持下去，必將看到成功的果實(shí)，世界上的許多事情亦是同理。（完）

第四篇：學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)心得

學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)心得

說(shuō)實(shí)在話在沒(méi)有學(xué)習(xí)之前，以及在學(xué)之前通過(guò)一些口中得知這是一門(mén)很不錯(cuò)，很有意思的一門(mén)課。而且目前是十分吃香的一門(mén)課程，如果學(xué)好了工作很好找并且待遇也很好。聽(tīng)到這些，我內(nèi)心非常期待上這門(mén)含金量如此之高的一門(mén)技術(shù)課。據(jù)我了解，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)很有前景的行業(yè)。學(xué)會(huì)嵌入式技術(shù)，就相當(dāng)于給自己創(chuàng)造了更多的機(jī)會(huì)。那么，在可以預(yù)計(jì)的將來(lái)，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。（大量的人才需求，未來(lái)五年內(nèi)，國(guó)內(nèi)LINUX嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的人才缺口達(dá)到120萬(wàn)）

說(shuō)實(shí)在的，第一天，我滿(mǎn)懷期望的去上這門(mén)課?？墒且簧险n聽(tīng)到老師的介紹，我就頭昏腦脹了。這是什么課啊，誰(shuí)會(huì)聽(tīng)得懂。猶如天書(shū)一般。

實(shí)事求是的說(shuō)，嵌入式技術(shù)的全面掌握是有相當(dāng)難度的?？梢暂p輕松松學(xué)會(huì)嵌入式技術(shù)的說(shuō)法是夸大其詞了。這個(gè)就像學(xué)英語(yǔ)一樣，學(xué)英語(yǔ)無(wú)論怎樣學(xué)，不管是“瘋狂學(xué)”還是用新理念來(lái)學(xué)，真正掌握的話還是需要一步步積累才能熟練掌握。在此，我們通過(guò)短短的幾個(gè)星期簡(jiǎn)單的了解和學(xué)習(xí)一下嵌入式，想成為這方面的高手。這些想法本身是不太現(xiàn)實(shí)的。我心里清楚我們需要做的是：

第一：把心踏實(shí)下來(lái)，做好打硬仗的準(zhǔn)備。

第二：注意學(xué)習(xí)方法。盡量不要走彎路，爭(zhēng)取一鼓作氣入門(mén)。一旦入門(mén)了以后呢就好辦了。嵌入式技術(shù)的掌握，本身呢就比較難，要是再走些彎路，時(shí)間上會(huì)浪費(fèi)，甚至?xí)绊憣W(xué)習(xí)的信心。

這就是我這段時(shí)間的學(xué)習(xí)心得。

魯增慶 110402110 A11電氣

第五篇：軟考嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師筆記歸納總結(jié)

軟考嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師筆記

1.嵌入式系統(tǒng)的組成：硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層

(1)硬件層：嵌入式微處理器、存儲(chǔ)器、通用設(shè)備接口和I/O 接口。

嵌入式核心模塊=微處理器+電源電路+時(shí)鐘電路+存儲(chǔ)器

Cache：位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時(shí)間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)。它的主要目標(biāo)是減小存儲(chǔ)器給微處理器內(nèi)核造成的存儲(chǔ)器訪問(wèn)瓶頸，使處理速度更快。

(2)中間層(也稱(chēng)為硬件抽象層HAL 或者板級(jí)支持包BSP)：它將系統(tǒng)上層軟件和底層硬件分離開(kāi)來(lái)，使系統(tǒng)上層軟件開(kāi)發(fā)人員無(wú)需關(guān)系底層硬件的具體情況，根據(jù)BSP 層提供的接口開(kāi)發(fā)即可。

BSP 有兩個(gè)特點(diǎn)：硬件相關(guān)性和操作系統(tǒng)相關(guān)性。

設(shè)計(jì)一個(gè)完整的BSP 需要完成兩部分工作：

A、嵌入式系統(tǒng)的硬件初始化和BSP 功能。

片級(jí)初始化：純硬件的初始化過(guò)程，把嵌入式微處理器從上電的默認(rèn)狀態(tài)逐步設(shè)置成系統(tǒng)所要求的工作狀態(tài)。

板級(jí)初始化：包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過(guò)程，為隨后的系統(tǒng)初始化和應(yīng)用程序建立硬件和軟件的運(yùn)行環(huán)境。

系統(tǒng)級(jí)初始化：以軟件為主的初始化過(guò)程，進(jìn)行操作系統(tǒng)的初始化。

B、設(shè)計(jì)硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

(3)系統(tǒng)軟件層：由RTOS、文件系統(tǒng)、GUI、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。

RTOS 是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

(4)應(yīng)用軟件：由基于實(shí)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序組成。2.嵌入式系統(tǒng)的定義

(1)定義：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，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(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

(2)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4 個(gè)階段：無(wú)操作系統(tǒng)階段、簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)階段、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段、面向Internet 階段。

(3)知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(IP 核)：具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范、可在多個(gè)集成電路設(shè)計(jì)中重復(fù)使用的功能模塊，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)芯片(SOC)的基本構(gòu)件。

(4)IP 核模塊有行為、結(jié)構(gòu)和物理3 級(jí)不同程度的設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)描述功能行為的不同可以分為三類(lèi)：軟核、固核、硬核。3.實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度

(1)調(diào)度：給定一組實(shí)時(shí)任務(wù)和系統(tǒng)資源，確定每個(gè)任務(wù)何時(shí)何地執(zhí)行的整個(gè)過(guò)程。

(2)搶占式調(diào)度：通常是優(yōu)先級(jí)驅(qū)動(dòng)的調(diào)度，如uCOS。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好、反應(yīng)快，調(diào)度算法相對(duì)簡(jiǎn)單，可以保證高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的時(shí)間約束;缺點(diǎn)是上下文切換多。

(3)非搶占式調(diào)度：通常是按時(shí)間片分配的調(diào)度，不允許任務(wù)在執(zhí)行期間被中斷，任務(wù)一旦占用處理器就必須執(zhí)行完畢或自愿放棄，如WinCE。優(yōu)點(diǎn)是上下文切換少;缺點(diǎn)是處理器有效資源利用率低，可調(diào)度性不好。

(4)靜態(tài)表驅(qū)動(dòng)策略：系統(tǒng)在運(yùn)行前根據(jù)各任務(wù)的時(shí)間約束及關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用某種搜索策略生成一張運(yùn)行時(shí)刻表，指明各任務(wù)的起始運(yùn)行時(shí)刻及運(yùn)行時(shí)間。

(5)優(yōu)先級(jí)驅(qū)動(dòng)策略：按照任務(wù)優(yōu)先級(jí)的高低確定任務(wù)的執(zhí)行順序。

(6)實(shí)時(shí)任務(wù)分類(lèi)：周期任務(wù)、偶發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù)。

(7)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)模型：數(shù)據(jù)采集任務(wù)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)處理任務(wù)處理采集的數(shù)據(jù)、并將加工后的數(shù)據(jù)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)管理任務(wù)控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行。4.實(shí)時(shí)系統(tǒng)

(1)定義：能在指定或確定的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和對(duì)外部或內(nèi)部、同步或異步時(shí)間做出響應(yīng)的系統(tǒng)。

(2)區(qū)別：通用系統(tǒng)一般追求的是系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間和用戶(hù)的使用方便;而實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要考慮的是在最壞情況下的系統(tǒng)行為。

(3)特點(diǎn)：時(shí)間約束性、可預(yù)測(cè)性、可靠性、與外部環(huán)境的交互性。

(4)硬實(shí)時(shí)(強(qiáng)實(shí)時(shí))：指應(yīng)用的時(shí)間需求應(yīng)能夠得到完全滿(mǎn)足，否則就造成重大安全事故，甚至造成重大的生命財(cái)產(chǎn)損失和生態(tài)破壞，如：航天、軍事。

(5)軟實(shí)時(shí)(弱實(shí)時(shí))：指某些應(yīng)用雖然提出了時(shí)間的要求，但實(shí)時(shí)任務(wù)偶爾違反這種需求對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行及環(huán)境不會(huì)造成嚴(yán)重影響，如：監(jiān)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)。

(6)任務(wù)的約束包括：時(shí)間約束、資源約束、執(zhí)行順序約束和性能約束。5.嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)

(1)馮諾依曼結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)共用一個(gè)存儲(chǔ)空間，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，采用單一的地址及數(shù)據(jù)總線，程序和數(shù)據(jù)的寬度相同。例如：8086、ARM7、MIPS?

(2)哈佛結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問(wèn)，是一種將程序存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。例如：AVR、ARM9、ARM10?

(3)CISC 與RISC 的特點(diǎn)比較(參照教程22 頁(yè))。

計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序所需要的時(shí)間P 可以用下面公式計(jì)算：

P=I×CPI×T

I：高級(jí)語(yǔ)言程序編譯后在機(jī)器上運(yùn)行的指令數(shù)。

CPI：為執(zhí)行每條指令所需要的平均周期數(shù)。

T：每個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。

(4)流水線的思想：在CPU 中把一條指令的串行執(zhí)行過(guò)程變?yōu)槿舾芍噶畹淖舆^(guò)程在CPU 中重疊執(zhí)行。

(5)流水線的指標(biāo)：

吞吐率：?jiǎn)挝粫r(shí)間里流水線處理機(jī)流出的結(jié)果數(shù)。如果流水線的子過(guò)程所用時(shí)間不一樣長(zhǎng)，則吞吐率應(yīng)為最長(zhǎng)子過(guò)程的倒數(shù)。

建立時(shí)間：流水線開(kāi)始工作到達(dá)最大吞吐率的時(shí)間。若m 個(gè)子過(guò)程所用時(shí)間一樣，均為t，則建立時(shí)間T=mt。

(6)信息存儲(chǔ)的字節(jié)順序

A、存儲(chǔ)器單位：字節(jié)(8 位)

B、字長(zhǎng)決定了微處理器的尋址能力，即虛擬地址空間的大小。

C、32 位微處理器的虛擬地址空間位2^32，即4GB。

D、小端字節(jié)順序：低字節(jié)在內(nèi)存低地址處，高字節(jié)在內(nèi)存高地址處。

E、大端字節(jié)順序：高字節(jié)在內(nèi)存低地址處，低字節(jié)在內(nèi)存高地址處。

F、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的存儲(chǔ)順序問(wèn)題取決于OSI 模型底層中的數(shù)據(jù)鏈路層。6.邏輯電路基礎(chǔ)

(1)根據(jù)電路是否具有存儲(chǔ)功能，將邏輯電路劃分為：組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。

(2)組合邏輯電路：電路在任一時(shí)刻的輸出，僅取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，而與輸入信號(hào)作用前電路的狀態(tài)無(wú)關(guān)。常用的邏輯電路有譯碼器和多路選擇器等。

(3)時(shí)序邏輯電路：電路任一時(shí)刻的輸出不僅與該時(shí)刻的輸入有關(guān)，而且還與該時(shí)刻電路的狀態(tài)有關(guān)。因此，時(shí)序電路中必須包含記憶元件。觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基礎(chǔ)。常用的時(shí)序邏輯電路有寄存器計(jì)數(shù)器等。

(4)真值表、布爾代數(shù)、摩根定律、門(mén)電路的概念。(教程28、29 頁(yè))

(5)NOR(或非)和NAND(與非)的門(mén)電路稱(chēng)為全能門(mén)電路，可以實(shí)現(xiàn)任何一種邏輯函數(shù)。

(6)譯碼器：多輸入多輸出的組合邏輯網(wǎng)絡(luò)。

每輸入一個(gè)n 位的二進(jìn)制代碼，在m 個(gè)輸出端中最多有一個(gè)有效。

當(dāng)m=2n 是，為全譯碼;當(dāng)m<2n 時(shí)，為部分譯碼。

(7)由于集成電路的高電平輸出電流小，而低電平輸出電流相對(duì)比較大，采用集成門(mén)電路直接驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，較多采用低電平驅(qū)動(dòng)方式。液晶七段字符顯示器LCD 利用液晶有外加電場(chǎng)和無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)不同的光學(xué)特性來(lái)顯示字符。

(8)時(shí)鐘信號(hào)是時(shí)序邏輯的基礎(chǔ)，它用于決定邏輯單元中的狀態(tài)合適更新。同步是時(shí)鐘控制系統(tǒng)中的主要制約條件。

(9)在選用觸發(fā)器的時(shí)候，觸發(fā)方式是必須考慮的因素。觸發(fā)方式有兩種：

電平觸發(fā)方式：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，常用來(lái)組成暫存器。

邊沿觸發(fā)方式：具有很強(qiáng)的抗數(shù)據(jù)端干擾能力，常用來(lái)組成寄存器、計(jì)數(shù)器等。7.總線電路及信號(hào)驅(qū)動(dòng)

(1)總線是各種信號(hào)線的集合，是嵌入式系統(tǒng)中各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通路。在同一時(shí)刻，每條通路線路上能夠傳輸一位二進(jìn)制信號(hào)。按照總線所傳送的信息類(lèi)型，可以分為：數(shù)據(jù)總線(DB)、地址總線(AB)和控制總線(CB)。

(2)總線的主要參數(shù)：

總線帶寬：一定時(shí)間內(nèi)總線上可以傳送的數(shù)據(jù)量，一般用MByte/s 表示。

總線寬度：總線能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)(bit)，即人們常說(shuō)的32 位、64 位等總線寬度的概念，也叫總線位寬?？偩€的位寬越寬，總線每秒數(shù)據(jù)傳輸率越大，也就是總線帶寬越寬。

總線頻率：工作時(shí)鐘頻率以MHz 為單位，工作頻率越高，則總線工作速度越快，也即總線帶寬越寬。

總線帶寬= 總線位寬×總線頻率/8，單位是MBps。

常用總線：ISA 總線、PCI 總線、IIC 總線、SPI 總線、PC104 總線和CAN 總線等。

(3)只有具有三態(tài)輸出的設(shè)備才能夠連接到數(shù)據(jù)總線上，常用的三態(tài)門(mén)為輸出緩沖器。

(4)當(dāng)總線上所接的負(fù)載超過(guò)總線的負(fù)載能力時(shí)，必須在總線和負(fù)載之間加接緩沖器或驅(qū)動(dòng)器，最常用的是三態(tài)緩沖器，其作用是驅(qū)動(dòng)和隔離。

(5)采用總線復(fù)用技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)總線和地址總線的共用。但會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：

A、需要增加外部電路對(duì)總線信號(hào)進(jìn)行復(fù)用解耦，例如：地址鎖存器。

B、總線速度相對(duì)非復(fù)用總線系統(tǒng)低。

(6)兩類(lèi)總線通信協(xié)議：同步方式、異步方式。

(7)對(duì)總線仲裁問(wèn)題的解決是以?xún)?yōu)先級(jí)(優(yōu)先權(quán))的概念為基礎(chǔ)。8.電平轉(zhuǎn)換電路

(1)數(shù)字集成電路可以分為兩大類(lèi)：雙極型集成電路(TTL)、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)。

(2)CMOS 電路由于其靜態(tài)功耗極低，工作速度較高，抗干擾能力較強(qiáng)，被廣泛使用。

(3)解決TTL 與CMOS 電路接口困難的辦法是在TTL 電路輸出端與電源之間接一上拉電阻R，上拉電阻R 的取值由TTL 的高電平輸出漏電流IOH 來(lái)決定，不同系列的TTL 應(yīng)選用不同的R 值。9.差錯(cuò)控制編碼

(1)根據(jù)碼組的功能，可以分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼兩類(lèi)。檢錯(cuò)碼是指能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的碼，例如奇偶檢驗(yàn)碼;糾錯(cuò)碼是指不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)的碼，例如循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

(2)奇偶檢驗(yàn)碼、海明碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)。(教程70 到77 頁(yè))10.嵌入式系統(tǒng)的度量項(xiàng)目

(1)性能指標(biāo)：分為部件性能指標(biāo)和綜合性能指標(biāo)，主要包括：吞吐率、實(shí)時(shí)性和各種利用率。

(2)可靠性與安全性

可靠性是嵌入式系統(tǒng)最重要、最突出的基本要求，是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)能正常工作的保證，一般用平均故障間隔時(shí)間MTBF 來(lái)度量。

(3)可維護(hù)性：一般用平均修復(fù)時(shí)間MTTR 表示。

(4)可用性

(5)功耗

(6)環(huán)境適應(yīng)性

(7)通用性

(8)安全性

(9)保密性

(10)可擴(kuò)展性

性?xún)r(jià)比中的價(jià)格，除了直接購(gòu)買(mǎi)嵌入式系統(tǒng)的價(jià)格外，還應(yīng)包含安裝費(fèi)用、若干年的運(yùn)行維修費(fèi)用和軟件租用費(fèi)。

11.嵌入式系統(tǒng)中信息表示與運(yùn)算基礎(chǔ)

(1)進(jìn)位計(jì)數(shù)制與轉(zhuǎn)換：這樣比較簡(jiǎn)單，也應(yīng)該掌握怎么樣進(jìn)行換算，有出題的可能。

(2)計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示：源碼、反碼與補(bǔ)碼。

正數(shù)的反碼與源碼相同，負(fù)數(shù)的反碼為該數(shù)的源碼除符號(hào)位外按位取反。

正數(shù)的補(bǔ)碼與源碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為該數(shù)的反碼加一。

例如-98 的源碼：11100010B

反碼：10011101B

補(bǔ)碼：10011110B

(3)定點(diǎn)表示法：數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置人為約定固定不變。

浮點(diǎn)表示法：數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置是浮動(dòng)的，它由尾數(shù)部分和階數(shù)部分組成。

任意一個(gè)二進(jìn)制N 總可以寫(xiě)成：N=2P×S。S 為尾數(shù)，P 為階數(shù)。(4)漢字表示法(教程67、68 頁(yè))，搞清楚GB2318-80 中國(guó)標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼的變換。

(5)語(yǔ)音編碼中波形量化參數(shù)(可能會(huì)出簡(jiǎn)單的計(jì)算題目哦)

采樣頻率：一秒內(nèi)采樣的次數(shù)，反映了采樣點(diǎn)之間的間隔大小。

人耳的聽(tīng)覺(jué)上限是20kHz，因此40kHz 以上的采樣頻率足以使人滿(mǎn)意。

CD 唱片采用的采樣頻率是44.1kHz。

測(cè)量精度：樣本的量化等級(jí)，目前標(biāo)準(zhǔn)采樣量級(jí)有8 位和16 位兩種。

聲道數(shù)：?jiǎn)温暤篮土Ⅲw聲雙道。立體聲需要兩倍的存儲(chǔ)空間。12.嵌入式系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法：測(cè)量法和模型法

(1)測(cè)量法是最直接最基本的方法，需要解決兩個(gè)問(wèn)題：

A、根據(jù)研究的目的，確定要測(cè)量的系統(tǒng)參數(shù)。

B、選擇測(cè)量的工具和方式。

(2)測(cè)量的方式有兩種：采樣方式和事件跟蹤方式。

(3)模型法分為分析模型法和模擬模型法。分析模型法是用一些數(shù)學(xué)方程去刻畫(huà)系統(tǒng)的模型，而模擬模型法是用模擬程序的運(yùn)行去動(dòng)態(tài)表達(dá)嵌入式系統(tǒng)的狀態(tài)，而進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析，得出性能指標(biāo)。

(4)分析模型法中使用最多的是排隊(duì)模型，它包括三個(gè)部分：輸入流、排隊(duì)規(guī)則和服務(wù)機(jī)構(gòu)。

(5)使用模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)需要解決3 個(gè)問(wèn)題：設(shè)計(jì)模型、解模型、校準(zhǔn)和證實(shí)模型。13.1.嵌入式微處理器的基本結(jié)構(gòu)

(1)嵌入式硬件系統(tǒng)一般由嵌入式微處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出部分組成。

(2)嵌入式微處理器是嵌入式硬件系統(tǒng)的核心，通常由控制單元、算術(shù)邏輯單元和寄存器3大部分組成：

A、控制單元：主要負(fù)責(zé)取指、譯碼和取數(shù)等基本操作并發(fā)送主要的控制指令。

B、算術(shù)邏輯單元：主要處理數(shù)值型數(shù)據(jù)和進(jìn)行邏輯運(yùn)算工作。

C、寄存器：用于暫存臨時(shí)性的數(shù)據(jù)。

2.嵌入式微處理器的分類(lèi)(根據(jù)用途)

(1)嵌入式微控制器(MCU)：又稱(chēng)為單片機(jī)，片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制。最大的特點(diǎn)是單片化，體積小，功耗和成本低，可靠性高。目前約占70%的市場(chǎng)份額。

(2)嵌入式微處理器(EMPU)：又稱(chēng)為單板機(jī)，由通用計(jì)算機(jī)中的CPU 發(fā)展而來(lái)，它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能。通常嵌入式微處理器把CPU、ROM、RAM 及I/O 等模塊做到同一個(gè)芯片上。

(3)嵌入式DSP 處理器(DSP)：專(zhuān)門(mén)用于信號(hào)處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其處理速度比最快的CPU 還快10～50倍，在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等方面獲得了大量的應(yīng)用。

(4)嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)：追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，其最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件的無(wú)縫結(jié)合，直接在微處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。

3.典型8位微處理器（具有8位數(shù)據(jù)總線）的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

該部分參考《教程》86～94頁(yè)，以8051為重點(diǎn)，徹底搞清楚8位單片機(jī)的工作原理，外設(shè)控制、存儲(chǔ)分布、尋址方式以及典型應(yīng)用。2007年11月下午的第一道題目就考查了8051的定時(shí)器使用、外部時(shí)鐘連接、實(shí)際應(yīng)用的流程設(shè)計(jì)以及典型的尋址方式。這些考點(diǎn)幾乎可以在《教程》上找到，例如外部時(shí)鐘連接那個(gè)問(wèn)題的答案就是《教程》89頁(yè)上面的原圖。4.典型16位微處理器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

該部分參考《教程》94～97頁(yè)。典型的微處理器可以參考MSP430，找一本這方面的書(shū)看看關(guān)于MSP430的結(jié)構(gòu)原理以及典型應(yīng)用。

5.典型32位微處理器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

該部分參考《教程》97～112頁(yè)。32位處理器采用32位的地址和數(shù)據(jù)總線，其地址空間達(dá)到了2^32=4GB。

目前主流的32位嵌入式處理器系統(tǒng)主要有ARM 系列、MIPS 系列、PoewrPC 系列等。ARM 微處理器體系結(jié)構(gòu)目前被公認(rèn)為是嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先的32位嵌入式RISC 處理器結(jié)構(gòu)。按照目前的發(fā)展形式，ARM 幾乎成了嵌入式應(yīng)用的代名詞。按照我個(gè)人的意見(jiàn)，作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師考試，逐漸增加考查ARM 體系結(jié)構(gòu)與編程方面的題目是大勢(shì)所趨。2006年沒(méi)有一道關(guān)于ARM 的題目，2007年出了少量題目，可能在2008年會(huì)繼續(xù)增加。在下午題方面，2006年考查了X86方面的應(yīng)用、2007年考查了8051方面的應(yīng)用，這個(gè)可能是一個(gè)過(guò)度過(guò)程，以目前ARM 在嵌入式領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和普及程度，下午題目考查ARM 應(yīng)用方面或者32位其他的微處理器方面的應(yīng)用題目可能在不就將來(lái)的考試中就會(huì)出現(xiàn)。14.單片機(jī)系統(tǒng)的基本概念

(1)單片機(jī)組成：中央處理器、存儲(chǔ)器、I/O 設(shè)備。

(2)存儲(chǔ)器：物理實(shí)質(zhì)是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入/輸出和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的集成電路，用于充當(dāng)設(shè)備緩存或保存固定的程序及數(shù)據(jù)。

A、ROM(只讀存儲(chǔ)器)：一般用于存放固定的程序或數(shù)據(jù)表格等，數(shù)據(jù)在掉電后仍然會(huì)保留下來(lái)。

B、RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器)：用于暫存程序和數(shù)據(jù)、中間計(jì)算結(jié)果，或用作堆棧用等，數(shù)據(jù)在掉電后就會(huì)丟失。

(3)I/O端口：?jiǎn)纹瑱C(jī)與外界聯(lián)系的通道，它可以對(duì)各類(lèi)外部信號(hào)(開(kāi)關(guān)量、模擬量、頻率信號(hào))進(jìn)行檢測(cè)、判斷、處理，并可控制各類(lèi)外部設(shè)備?，F(xiàn)在的單片機(jī)I/O 口已經(jīng)集成了更多的特性和功能，對(duì)I/O端口的功能進(jìn)行了拓展和復(fù)用，例如外部中斷、ADC 檢測(cè)以及PWM 輸出等等。

(4)輸出電平：高電平電壓(輸出“1”時(shí))和低電平電壓(輸出“0”時(shí))

A、TTL 電平：正邏輯，5V 為邏輯正，0V 為邏輯負(fù)，例如單片機(jī)的輸出。

B、RS232電平：負(fù)邏輯，-12V 為邏輯正，+12V 為邏輯負(fù)，例如PC 的輸出。

注：因此在單片機(jī)和PC 進(jìn)行通訊的時(shí)候需要一個(gè)MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

(5)堆棧：它是一種線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一個(gè)只有一個(gè)進(jìn)出口的一維空間。

A、堆棧特性：后進(jìn)先出(LIFO)

B、堆棧指針：用于指示棧頂?shù)奈恢?地址)，當(dāng)發(fā)生壓?；蛘叱鰲２僮鲿r(shí)，導(dǎo)致棧頂位置變化時(shí)，堆棧指針會(huì)隨之變化。

C、堆棧操作：壓棧操作(PUSH)和出棧操作(POP)。

D、堆棧類(lèi)型：“向上生長(zhǎng)”型堆棧，每次壓棧時(shí)堆棧指針加1;“向下生長(zhǎng)”型堆棧，每次壓棧堆棧時(shí)指針減1。

E、堆棧應(yīng)用：調(diào)用子程序、響應(yīng)中斷時(shí)，堆棧用于保護(hù)現(xiàn)場(chǎng);還可以用作臨時(shí)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來(lái)使用。

F、使用注意：堆棧溢出問(wèn)題，壓棧和出棧的匹配問(wèn)題。

(6)定時(shí)/計(jì)數(shù)器：實(shí)質(zhì)都是計(jì)數(shù)器。用作定時(shí)器時(shí)是對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，而在用作計(jì)數(shù)器時(shí)是對(duì)單片機(jī)外部的輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，其作用如下：

A、計(jì)時(shí)、定時(shí)或延時(shí)控制;

B、脈沖技術(shù);

C、測(cè)量脈沖寬度或頻率(捕獲功能)

(7)中斷：優(yōu)先級(jí)更高的事件發(fā)生，打斷優(yōu)先級(jí)低的時(shí)間進(jìn)程。引起中斷的事件稱(chēng)為中斷源。一個(gè)單片機(jī)可能支持多個(gè)中斷源，這些中斷源可以分為可屏蔽中斷和非可屏蔽中斷，而這些中斷源并不都是系統(tǒng)工作所需的，我們可以根據(jù)系統(tǒng)需求屏蔽那些不需要的中斷源。

A、中斷嵌套：當(dāng)一個(gè)低級(jí)中斷尚未執(zhí)行完畢，又發(fā)生了一個(gè)高級(jí)優(yōu)先級(jí)的中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)而執(zhí)行高級(jí)中斷服務(wù)程序，待處理完高級(jí)中斷后再回過(guò)頭來(lái)執(zhí)行低級(jí)中斷服務(wù)程序。

B、中斷響應(yīng)時(shí)間是指從發(fā)出中斷請(qǐng)求到進(jìn)入中斷處理所用的時(shí)間;中斷處理時(shí)間是指中斷處理開(kāi)始到中斷處理結(jié)束的時(shí)間。

C、中斷響應(yīng)過(guò)程：

a、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：將當(dāng)前地址、累加器ACC、狀態(tài)寄存器保存到堆棧中。

b、切換PC 指針：根據(jù)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，切換到相應(yīng)的入口地址。

c、執(zhí)行中斷服務(wù)處理程序。

d、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)：將保存在堆棧中的主程序地址、累加器ACC、狀態(tài)寄存器恢復(fù)。

e、中斷返回：從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行。

D、中斷入口地址：?jiǎn)纹瑱C(jī)為每個(gè)中斷源分配了不同的中斷入口地址，也稱(chēng)為中斷向量。

(8)復(fù)位：通過(guò)外部電路給單片機(jī)的復(fù)位引進(jìn)一個(gè)復(fù)位信號(hào)，讓系統(tǒng)重新開(kāi)始運(yùn)行。

A、復(fù)位發(fā)生時(shí)的動(dòng)作：

a、PC 指針從起始位置開(kāi)始執(zhí)行(大多數(shù)單片機(jī)都時(shí)從0x0000處開(kāi)始執(zhí)行)。

b、I/O 端口設(shè)置成缺省狀態(tài)(高阻態(tài)、或者輸出低電平)。

c、部分專(zhuān)用控制寄存器SFR 恢復(fù)到缺省狀態(tài)。

d、普通RAM 不變(如果時(shí)上電復(fù)位，則是隨即數(shù))。

B、兩種不同的復(fù)位啟動(dòng)方式：

a、冷啟動(dòng)：也叫上電復(fù)位，指在斷電狀態(tài)下給系統(tǒng)加電，讓系統(tǒng)開(kāi)始正常運(yùn)行。

b、熱啟動(dòng)：在不斷電的狀態(tài)下，給單片機(jī)復(fù)位引進(jìn)一個(gè)復(fù)位信號(hào)，讓系統(tǒng)重新開(kāi)始。

C、兩種類(lèi)型的復(fù)位電路：高電平復(fù)位和低電平復(fù)位。

D 注意事項(xiàng)：

a、注意復(fù)位信號(hào)的電平狀態(tài)及持續(xù)時(shí)間必須滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。

b、注意避免復(fù)位信號(hào)抖動(dòng)。

(9)時(shí)鐘電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖電路才能正常工作。時(shí)鐘電路相當(dāng)于單片機(jī)的心臟，它的每一次跳動(dòng)(振動(dòng)節(jié)拍)都控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。振蕩得慢時(shí)，系統(tǒng)工作速度就慢，振蕩得快時(shí)，系統(tǒng)工作速度就快(功耗也增大)。

A、振蕩周期：振蕩源的振蕩節(jié)拍。

B、機(jī)器周期：?jiǎn)纹瑱C(jī)完成一個(gè)基本操作需要的振蕩周期(節(jié)拍)。

C、指令周期：執(zhí)行一條指令需要幾個(gè)機(jī)器周期。不同的指令需要的機(jī)器周期數(shù)不同。15.地址映射

地址映射也叫地址重定位。

邏輯地址和物理地址是完全不同的，不能用邏輯地址來(lái)直接訪問(wèn)內(nèi)存單元。

為了保證CPU 在執(zhí)行指令的時(shí)候，可以正確地訪問(wèn)內(nèi)存單元，需要將用戶(hù)程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為運(yùn)行時(shí)由機(jī)器直接尋址的物理地址。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為：地址映射。

地址映射由存儲(chǔ)管理單元MMU 來(lái)完成。

地址映射主要有兩種方式：靜態(tài)地址映射和動(dòng)態(tài)地址映射。

靜態(tài)地址映射：當(dāng)用戶(hù)程序被裝入內(nèi)存時(shí)，直接對(duì)指令代碼進(jìn)行修改，一次性地實(shí)現(xiàn)邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。

動(dòng)態(tài)地址映射：當(dāng)用戶(hù)程序被裝入內(nèi)存時(shí)，不對(duì)指令代碼做任何修改，而是在程序的運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)它需要訪問(wèn)內(nèi)存單元的時(shí)候，再來(lái)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。

在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，這項(xiàng)轉(zhuǎn)換工作一般是由硬件的地址映射機(jī)制來(lái)完成的。通常設(shè)置一個(gè)基地址寄存器，或者叫重定位寄存器。當(dāng)一個(gè)任務(wù)被調(diào)度運(yùn)行時(shí)，就把它所在分區(qū)的起始地址裝入到整個(gè)寄存器中。然后，在程序運(yùn)行的過(guò)程中，當(dāng)需要訪問(wèn)某個(gè)內(nèi)存單元時(shí)，硬件就會(huì)自動(dòng)地將其中的邏輯地址加上基地址寄存器中的內(nèi)容，從而得到實(shí)際的物理地址，并且按照這個(gè)物理地址區(qū)執(zhí)行。

這個(gè)基地址寄存器位于MMU 的內(nèi)部，整個(gè)地址映射過(guò)程是自動(dòng)運(yùn)行的。從理論上說(shuō)，每訪問(wèn)一次內(nèi)存都要進(jìn)行一次地址映射。16.ARM體系結(jié)構(gòu)的基本概念

(1)ARM：Advanced RISC Machine。

(2)ARM體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集：ARM 指令集和Thumb 指令集。

(3)ARM內(nèi)核有T、D、M、I四個(gè)功能模塊：

A、T 模塊：表示16位Thumb，可以在兼顧性能的同時(shí)減少代碼尺寸。

B、D 模塊：表示Debug，內(nèi)核中放置了用于調(diào)試的結(jié)構(gòu)，通常為一個(gè)邊界掃描鏈JTAG。

C、M 模塊：表示8位乘法器。

D、I 模塊：表示EmbeddedICE Logic，用于實(shí)時(shí)斷點(diǎn)觀測(cè)及變量觀測(cè)的邏輯電路部分。

(4)ARM處理器有7種運(yùn)行模式：

A、用戶(hù)模式(User)：正常程序執(zhí)行模式，用于應(yīng)用程序。

D、快速中斷模式(FIQ)：快速中斷處理，用于高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理。

C、外部中斷模式(IRQ)：用于通用的中斷處理。

D、管理模式(SVE)：供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式。

E、數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止模式(Abort)：用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)。

F、未定義指令中止模式(Undefined)：當(dāng)未定義指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)入該模式。

G、系統(tǒng)模式(System)：用于運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù)。

除了用戶(hù)模式之外的其他6種處理器模式稱(chēng)為特權(quán)模式，在這些模式下，程序可以訪問(wèn)所有的系統(tǒng)資源，也可以任意地進(jìn)行處理器模式切換，其中，除了系統(tǒng)模式外，其他的5種特權(quán)模式又稱(chēng)為異常模式。

處理器模式可以通過(guò)軟件控制進(jìn)行切換，也可以通過(guò)外部中斷或異常處理過(guò)程進(jìn)行切換。大多數(shù)的用戶(hù)程序運(yùn)行在用戶(hù)模式下，這時(shí)，應(yīng)用程序不能訪問(wèn)一些受操作系統(tǒng)保護(hù)的系統(tǒng)資源，應(yīng)用程序也不能直接進(jìn)行處理器模式切換。當(dāng)需要進(jìn)行處理器模式切換時(shí)，應(yīng)用程序可以產(chǎn)生異常處理，在異常處理中進(jìn)行處理器模式的切換。這種體系結(jié)構(gòu)可以使操作系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)的資源。

當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)生異常中斷時(shí)，處理器進(jìn)入相應(yīng)的異常模式。在每一種異常模式種都有一組寄存器，供相應(yīng)的異常處理程序使用，這樣就可以保證進(jìn)入異常模式時(shí)，用戶(hù)模式下的寄存器不被破壞。系統(tǒng)模式并不是通過(guò)異常過(guò)程進(jìn)入的，它和用戶(hù)模式具有完全一樣的寄存器，但是系統(tǒng)模式屬于特權(quán)模式，可以訪問(wèn)所有的系統(tǒng)資源，也可以直接進(jìn)行處理器模式切換，它主要供操作系統(tǒng)任務(wù)使用。17.嵌入式操作系統(tǒng)概述

(1)內(nèi)核

內(nèi)核是指操作系統(tǒng)中的一個(gè)組件，它包含了OS 的主要功能，即OS 的各種特性及其相

互之間的依賴(lài)關(guān)系，這些功能主要包括：

A、任務(wù)管理：對(duì)系統(tǒng)中運(yùn)行的軟件進(jìn)行描述和管理，并完成處理器資源分配和調(diào)度。

B、存儲(chǔ)管理：提高內(nèi)存的利用率，方便用戶(hù)使用，提供足夠的存儲(chǔ)空間。

C、設(shè)備管理：方便設(shè)備的使用，提高CPU 和I/O 設(shè)備的利用率。

D、文件管理：解決文件資源存儲(chǔ)、共享、保密和保護(hù)等問(wèn)題。

注：不同嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核設(shè)計(jì)各不相同，取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際需求。

(2)嵌入式操作系統(tǒng)分類(lèi)：

A、按系統(tǒng)類(lèi)型：商業(yè)系統(tǒng)、專(zhuān)用系統(tǒng)、開(kāi)源系統(tǒng)。

B、按響應(yīng)時(shí)間：硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)、軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

C、按軟件結(jié)構(gòu)：?jiǎn)误w結(jié)構(gòu)(uCOS)、分層結(jié)構(gòu)(MS-DOS)、微內(nèi)核結(jié)構(gòu)(Vxworks)。18.嵌入式軟件基礎(chǔ)

(1)嵌入式軟件的特點(diǎn)：

A、規(guī)模較小。

B、開(kāi)發(fā)難度大。

C、實(shí)時(shí)性和可靠性要求高。

D、要求固化存儲(chǔ)。

(2)嵌入式軟件分類(lèi)：

A、系統(tǒng)軟件：控制和管理嵌入式系統(tǒng)資源，如嵌入式操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、中間件等。

B、應(yīng)用軟件：定義嵌入式設(shè)備的主要功能和用途，負(fù)載與用戶(hù)進(jìn)行交互。

C、支撐軟件：輔助軟件開(kāi)發(fā)的工具軟件。

(3)無(wú)操作系統(tǒng)的嵌入式軟件的兩種實(shí)現(xiàn)方式：

A、循環(huán)輪轉(zhuǎn)

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、開(kāi)銷(xiāo)小、可預(yù)測(cè)。

缺點(diǎn)：過(guò)于簡(jiǎn)單，所有代碼順序執(zhí)行，無(wú)法處理異步事件，缺乏并行處理能力。

B、前后臺(tái)系統(tǒng)(在循環(huán)輪轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上增加了中斷處理功能)

前臺(tái)(事件處理級(jí))：中斷服務(wù)程序，負(fù)載處理異步事件。

后臺(tái)(任務(wù)級(jí))：一個(gè)無(wú)限循環(huán)，負(fù)載資源分配、任務(wù)管理和系統(tǒng)調(diào)度。

(4)有操作系統(tǒng)的三大優(yōu)點(diǎn)：

A、提高系統(tǒng)的可靠性。

B、提高了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，降低了開(kāi)發(fā)成本，縮短了開(kāi)發(fā)周期。

C、有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展與移植。

(5)設(shè)備驅(qū)動(dòng)層(也叫板級(jí)支持包BSP：包含了嵌入式系統(tǒng)中所有與硬件相關(guān)的代碼)

大多數(shù)的嵌入式硬件設(shè)備都需要某種類(lèi)型軟件的初始化和管理。這部分工作由設(shè)備驅(qū)動(dòng)層來(lái)完成的，它負(fù)責(zé)直接與硬件大交道，對(duì)硬件進(jìn)行管理和控制，為上層軟件提供所需的驅(qū)動(dòng)支持，類(lèi)似PC 系統(tǒng)中的BIOS 和驅(qū)動(dòng)程序。19.設(shè)備管理

(1)設(shè)備管理基礎(chǔ)

一個(gè)I/O 單元通常由兩個(gè)部分組成：

A、機(jī)械部分：I/O 設(shè)備本身。

B、電子部分：設(shè)備控制器或設(shè)備適配器。

硬件寄存器的編址方式有三種：

A、I/O獨(dú)立編址：對(duì)于各種設(shè)備控制器中的每一個(gè)寄存器，分配一個(gè)唯一的I/O端口編號(hào)，也叫I/O 端口地址，然后用專(zhuān)門(mén)的I/O 指令對(duì)這些端口進(jìn)行操作。這些端口地址構(gòu)成的地址空間是完全獨(dú)立的，與內(nèi)存地址空間沒(méi)有任何關(guān)系。

B、內(nèi)存映象編址：把各種設(shè)備控制器當(dāng)中的每一個(gè)寄存器都映射為一個(gè)內(nèi)存單元，這內(nèi)存單元專(zhuān)門(mén)用于I/O 操作。端口地址空間與內(nèi)存地址空間是統(tǒng)一編址的，端口地址空間是內(nèi)存地址空間的一部分。

C、混合編址：對(duì)于設(shè)備控制器當(dāng)中的寄存器采用獨(dú)立編址的方法，每個(gè)寄存器有一個(gè)獨(dú)立的I/O 端口地址;而對(duì)于設(shè)備的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，則采用內(nèi)存映象編址的方法，把他們統(tǒng)一到內(nèi)存地址空間當(dāng)中。

(2)I/O控制方式：

A、程序循環(huán)檢測(cè)：要一直占用CPU，浪費(fèi)CPU 的時(shí)間。

B、中斷驅(qū)動(dòng)方式：前后臺(tái)系統(tǒng)。

C、直接內(nèi)存訪問(wèn)：DMA 控制，減少了中斷的次數(shù)。20.任務(wù)管理

(1)嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)管理可以分為：

A、單道程序技術(shù)：操作系統(tǒng)中，任何時(shí)候只能有一個(gè)程序在運(yùn)行。

B、多道程序技術(shù)：操作系統(tǒng)中，允許多個(gè)程序同時(shí)存在并運(yùn)行。

(2)進(jìn)程

進(jìn)程，簡(jiǎn)單的說(shuō)，是一個(gè)正在運(yùn)行的程序。

進(jìn)程與程序既有聯(lián)系又有區(qū)別，主要表現(xiàn)為下面結(jié)構(gòu)方面：

A、程序由數(shù)據(jù)和代碼兩部分內(nèi)容組成，它是一個(gè)靜態(tài)的概念。而進(jìn)程是正在執(zhí)行的程序，它也由兩部分組成：程序和該程序的運(yùn)行上下文。它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。

B、程序和進(jìn)程之間并不是一一對(duì)應(yīng)的。一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行的時(shí)候可以啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)程序。反之，同一個(gè)程序也可能由多進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行。

C、程序可以作為一種軟件資源長(zhǎng)期保存，以文件的形式存放在光盤(pán)或硬盤(pán)上，而進(jìn)程則是一次執(zhí)行的過(guò)程，它是暫時(shí)的，是動(dòng)態(tài)的產(chǎn)生和終止。

一個(gè)進(jìn)程至少應(yīng)包括三個(gè)方面：相應(yīng)的程序、CPU上下文、一組系統(tǒng)資源。

進(jìn)程有三個(gè)特性：

A、動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程是正在運(yùn)行的程序，而程序的運(yùn)行狀態(tài)是不斷變化的。

B、獨(dú)立性：進(jìn)程是系統(tǒng)資源的使用單位，每個(gè)進(jìn)行有自己的運(yùn)行上下文和內(nèi)部狀態(tài)。

C、并發(fā)性：宏觀來(lái)看，系統(tǒng)中同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程存在，它們相互獨(dú)立地運(yùn)行。

注：對(duì)于并發(fā)的理解。

在單CPU 的情況下，所謂的并發(fā)性指的是宏觀上的并發(fā)運(yùn)行，而微觀上還是順序進(jìn)行，各個(gè)進(jìn)程輪流去使用CPU 資源。在單核CPU 中，真正的、物理上的PC 寄存器只有一個(gè)，進(jìn)程在輪流執(zhí)行的時(shí)候，物理PC 的取值也在不斷變化。而邏輯PC 其實(shí)就是一個(gè)內(nèi)存變量。每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)邏輯PC，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程要運(yùn)行的時(shí)候，就把它的邏輯PC 裝載到物理PC 中去;反之，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程暫不運(yùn)行的時(shí)候，就把物理PC中的值保存在它的邏輯PC 當(dāng)中。

(3)線程

線程就是進(jìn)程當(dāng)中的一條執(zhí)行流程。

進(jìn)程其實(shí)包含兩個(gè)部分：資源平臺(tái)和執(zhí)行流程(線程)。

在一個(gè)進(jìn)程當(dāng)中，或者說(shuō)在一個(gè)資源平臺(tái)上，可以同時(shí)存在多個(gè)線程;可以用線程作為CPU 的基本調(diào)度單位，使得各個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行;對(duì)于同一個(gè)進(jìn)程當(dāng)中的各個(gè)線程來(lái)說(shuō)，他們可以共享該進(jìn)程的大部分資源。每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的CPU運(yùn)行上下文和棧，這是不能共享的。21.文件系統(tǒng)

(1)嵌入式文件系統(tǒng)概述

文件系統(tǒng)就是操作系統(tǒng)中用以組織、存儲(chǔ)、命名、使用和保護(hù)文件的一套管理機(jī)制。

常見(jiàn)的嵌入式文件系統(tǒng)有：

A、FAT：VxWorks、QNX、WindowsCE 等

B、NFS：網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，基于遠(yuǎn)程調(diào)用和擴(kuò)展數(shù)據(jù)表示。

C、FFS：用于Flash 存儲(chǔ)器的文件系統(tǒng)。

(2)文件和目錄

A、當(dāng)一個(gè)文件被創(chuàng)建時(shí)，必須給它指定一個(gè)名字，用戶(hù)就是通過(guò)文件名來(lái)訪問(wèn)這個(gè)文件的。

B、文件命是一個(gè)有限長(zhǎng)度的字符串，由兩部分組成：文件名和擴(kuò)展名。

C、文件的邏輯結(jié)構(gòu)主要有三種：無(wú)結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單的記錄結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代文件系統(tǒng)通常采用的是無(wú)結(jié)構(gòu)的形式。

D、除了文件名之外，操作系統(tǒng)會(huì)給每個(gè)文件附加一些其他信息，稱(chēng)為文件的屬性。

E、文件的存取方法有兩種：順序存取和隨機(jī)存取。

F、目錄也稱(chēng)為文件夾，它是一張表格，記錄了在該目錄下每個(gè)文件名和其他的一些管理信息。

G、在多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，訪問(wèn)文件或目錄主要有兩種方法：絕對(duì)路徑名和相對(duì)路徑名。22.存儲(chǔ)器系統(tǒng)的層次架構(gòu)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器被組織城一個(gè)金字塔的層次結(jié)構(gòu)。

自上而下為：CPU 內(nèi)部寄存器、芯片內(nèi)部高速緩存(cache)、芯片外部高速緩存(SRAM、SDRAM、DRAM)、主存儲(chǔ)器(FLASH、EEPROM)、外部存儲(chǔ)器(磁盤(pán)、光盤(pán)、CF 卡、SD 卡)和遠(yuǎn)程二級(jí)存儲(chǔ)器(分布式文件系統(tǒng)、WEB 服務(wù)器)，6個(gè)層次的結(jié)構(gòu)。

上述設(shè)備從上而下，依次速度更慢、容量更大、訪問(wèn)頻率更小，造價(jià)更便宜。22.高速緩存(cache)

工作原理(參照教程126頁(yè)，博客畫(huà)不了圖)：主要利用了程序的局部性特點(diǎn)。

地址映象是指把主存地址空間映象到cache 的地址空間。

地址變換是指當(dāng)程序或數(shù)據(jù)已經(jīng)裝入到cache 后，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，把主存地址如何編程cache 空間的地址。

常用的地址映象和地址變換的方式有：(教程127頁(yè))

直接映象和變換：速度快，造價(jià)低，但有局限性，不能充分利用cache 的好處。

組相聯(lián)地址映象和變換：速度稍慢但是命中率高。

全相聯(lián)地址映象和變換：可以任意映射。

常用的cache 替換算法：輪轉(zhuǎn)法和隨機(jī)替換算法。

高速緩存的分類(lèi)：

統(tǒng)一cache 和獨(dú)立的數(shù)據(jù)/指令cache

寫(xiě)通cache 和寫(xiě)回cache

讀操作分配cache 和寫(xiě)操作分配cache 23.存儲(chǔ)管理單元(MMU)

MMU 在CPU 和物理內(nèi)存之間進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，將地址從邏輯空間映射到物理空間，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為內(nèi)存映射。

MMU 主要完成下面的工作：

A.虛擬存儲(chǔ)空間到物理空間的映射。

B.存儲(chǔ)器訪問(wèn)權(quán)限的控制。

C.設(shè)置虛擬存儲(chǔ)空間的緩沖特性。

嵌入式系統(tǒng)中常常采用頁(yè)式存儲(chǔ)管理。為了管理這些頁(yè)引入了頁(yè)表的概念。

頁(yè)表是位于內(nèi)存中的表，它的每一行對(duì)應(yīng)虛擬存儲(chǔ)空間的一個(gè)頁(yè)，該行包含了該虛擬內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)的物理內(nèi)存頁(yè)的地址、該頁(yè)的訪問(wèn)權(quán)限和該頁(yè)的緩沖特性等。

從虛擬地址到物理地址的變換過(guò)程就是查詢(xún)頁(yè)表的過(guò)程。

由于頁(yè)表存儲(chǔ)在內(nèi)存中的，整個(gè)查詢(xún)過(guò)程需要付出很大的代價(jià)。根據(jù)程序局部性的特點(diǎn)，增加了一個(gè)小容量、高速度的存儲(chǔ)部件來(lái)存放當(dāng)前訪問(wèn)需要的地址變換條目，這個(gè)存儲(chǔ)部件稱(chēng)為：地址轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)。

當(dāng)CPU 訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)，首先在TLB 中查找需要的地址變換條目，如果該條目不存在，CPU 再?gòu)膬?nèi)存中的頁(yè)表中查詢(xún)，并把相應(yīng)的結(jié)果添加到TLB 中，更新它的內(nèi)容。

嵌入式系統(tǒng)中虛擬存儲(chǔ)空間到物理空間的映射以?xún)?nèi)存塊為單位進(jìn)行。即虛擬存儲(chǔ)空間中一塊連續(xù)的存儲(chǔ)空間被映射到物理存儲(chǔ)空間中同樣大小的一塊連續(xù)存儲(chǔ)空間。

在頁(yè)表和TLB 中，每一個(gè)地址變換條目實(shí)際上記錄了一個(gè)虛擬存儲(chǔ)空間的內(nèi)存塊的基地址與物理存儲(chǔ)空間相對(duì)應(yīng)的一個(gè)內(nèi)存塊的基地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在MMU 中實(shí)現(xiàn)虛擬地址到物理地址的映射是通過(guò)兩級(jí)頁(yè)表來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

禁止MMU 時(shí)，所有物理地址和虛擬地址相等，即使用平板存儲(chǔ)模式。24.內(nèi)存保護(hù)

操作系統(tǒng)通常利用MMU 來(lái)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的隔離，以及應(yīng)用程序與應(yīng)用程序之間的隔離。

內(nèi)存保護(hù)包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：

A.防止地址越界，每個(gè)應(yīng)用程序都有自己獨(dú)立的地址空間。

B.防止越權(quán)操作，每個(gè)應(yīng)用程序都有自己的訪問(wèn)權(quán)限。25.實(shí)模式與保護(hù)模式

在嵌入式系統(tǒng)中，常見(jiàn)的存儲(chǔ)管理方案可以分為兩大類(lèi)：實(shí)模式和保護(hù)模式。

實(shí)模式：內(nèi)存的平面使用模式。特點(diǎn)有：

A.不劃分“系統(tǒng)空間”與“用戶(hù)空間”，無(wú)須進(jìn)行地址映射。

B.操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間不再有物理的邊界。

C.系統(tǒng)中的“任務(wù)”或“進(jìn)程”，實(shí)際上全是內(nèi)核線程。

在實(shí)模式下，內(nèi)存布局可以分為5個(gè)段：

A.代碼段：包含操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的所有代碼。

B.數(shù)據(jù)段：所有帶有初始值的全局變量。

C.BSS 段：所有未帶初始值的全局變量。

D.堆空間：動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存空間。

E.棧空間：保存上下文以及函數(shù)調(diào)用時(shí)的局部變量和形參。

在實(shí)模式存儲(chǔ)管理方案下，主要的工作在于堆空間的管理，即如何來(lái)管理空閑的堆空間、如何來(lái)分配內(nèi)存、如何來(lái)回收內(nèi)存等等。

保護(hù)模式：處理器中必須有MMU 硬件并啟用。特點(diǎn)有：

A.系統(tǒng)內(nèi)核和用戶(hù)程序都有各自獨(dú)立的地址空間。

B.每個(gè)應(yīng)用程序只能訪問(wèn)自己的地址空間，不能去破壞操作系統(tǒng)和其他應(yīng)用程序的代碼和數(shù)據(jù)。26.分區(qū)存儲(chǔ)管理

為了實(shí)現(xiàn)多道程序系統(tǒng)而采用的最簡(jiǎn)單的內(nèi)存管理。

基本思路：把整個(gè)內(nèi)存劃分為兩大區(qū)域，即系統(tǒng)區(qū)和用戶(hù)區(qū)，然后再把用戶(hù)區(qū)劃分為若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)任務(wù)占有其中的一個(gè)分區(qū)。這樣，在內(nèi)存當(dāng)中就同時(shí)保留多個(gè)任務(wù)，讓他們共享整個(gè)用戶(hù)區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)的并發(fā)運(yùn)行。

分區(qū)存儲(chǔ)管理又可以分為兩類(lèi)：固定分區(qū)和可變分區(qū)。

固定分區(qū)：各個(gè)用戶(hù)分區(qū)的個(gè)數(shù)、位置和大小一旦確定后，就固定不變，不能再修改。

優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較小。

缺點(diǎn)：內(nèi)存利用率不高，分區(qū)總數(shù)固定。

可變分區(qū)：動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，在裝入一個(gè)程序時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)它的需求和內(nèi)存空間的使用情況來(lái)決定是否分配。

優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)變化，非常靈活。

缺點(diǎn)：可能存在外碎片。

在實(shí)現(xiàn)可變存儲(chǔ)管理技術(shù)的時(shí)候，需要考慮三個(gè)方面的問(wèn)題：

A.內(nèi)存管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

B.內(nèi)存的分配算法

C.內(nèi)存的回收算法

27.嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)、分類(lèi)、發(fā)展與應(yīng)用，熟悉嵌入式系統(tǒng)的邏輯組成。

（1）特點(diǎn)：

專(zhuān)用性

隱蔽性(嵌入式系統(tǒng)是被包裝在內(nèi)部)

資源受限(要求小型化、輕型化、低功耗及低成本，因此軟硬件資源受到限制)

高可靠性(任何誤動(dòng)作都可能會(huì)產(chǎn)生致命的后果)

軟件固化(軟件都固化在只讀存儲(chǔ)器ROM中，用戶(hù)不能隨意更改其程序功能)

實(shí)時(shí)性

（2）邏輯組成

硬件：1)處理器(運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器)

目前所有的處理器都是微處理器 中央處理器(CPU)和協(xié)助處理器(數(shù)字信號(hào)處理器DSP、圖像處理器、通信處理器)

2)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM)

RAM分為動(dòng)態(tài)DRAM和靜態(tài)SRAM兩種。DRAM電路簡(jiǎn)單、集成度高、功耗小、成本低，但速度稍慢慢;SRAM電路較復(fù)雜、集成度低、功耗較大、成本高，但工作速度很快，適合用作指令和數(shù)據(jù)的高速緩沖存儲(chǔ)器

RAM當(dāng)關(guān)機(jī)或斷電時(shí)，其中的信息都會(huì)消失，屬于易失性存儲(chǔ)器

ROM屬于不易失性存儲(chǔ)器。分為電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(存放

固件)和閃速存儲(chǔ)器(Flash ROM簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存)。內(nèi)存的工作原理：在低

壓下，存儲(chǔ)的信息可讀但不可寫(xiě)，這類(lèi)似于ROM;在較高的電壓下，所存儲(chǔ)的信息可以更改和刪除，這有類(lèi)似于RAM。

3)I/O設(shè)備與I/O接口

4)數(shù)據(jù)總線

軟件

（3）分類(lèi)

按嵌入式系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)復(fù)雜程度進(jìn)行分類(lèi)：

1)低端系統(tǒng) 采用4位或8位單片機(jī)，在工控領(lǐng)域和白色家電領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，如計(jì)算器、遙控器、充電器、空調(diào)、傳真機(jī)、BP機(jī)等。

2)中端系統(tǒng) 采用8位/16位/32位單片機(jī)，主要用于普通手機(jī)、攝像機(jī)、錄像機(jī)、電子游戲機(jī)等。

3)高端系統(tǒng)采用32位/64位單片機(jī)，主要用于智能手機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、掌上計(jì)算機(jī)、路由器、數(shù)碼相機(jī)等。

（4）發(fā)展

20世紀(jì)60年代初，第一個(gè)工人的現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)(阿波羅導(dǎo)航計(jì)算機(jī))

20世紀(jì)60年代中期，嵌入式計(jì)算機(jī)批量生產(chǎn)

20世紀(jì)70年代，微處理器出現(xiàn)

20世紀(jì)80年代中期，外圍電路的元器件被集成到處理器芯片中，昂貴的模擬電路元件能被數(shù)字電路替代

20世紀(jì)90年代中期SOC出現(xiàn)，集成電路進(jìn)入超深亞微米乃至納米加工時(shí)代。28.嵌入式系統(tǒng)的組成與微電子技術(shù)（集成電路、EDA、SoC、IP核等技術(shù)的作用和發(fā)展）

（1）集成電路IC 集成電路的制造大約需要幾百道工序，工藝復(fù)雜。集成電路是在硅襯底上制作而成的。硅襯底是將單晶硅錠經(jīng)切割、研磨和拋光后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片，它的厚度不足1mm，其直徑可以是6、8、12英寸甚至更大這種硅片稱(chēng)為硅拋光片，用于集成電路的制造。制造集成電路的工藝技術(shù)稱(chēng)為硅平面工藝，包括氧化、光刻、摻雜等多項(xiàng)工序。把這些工序反復(fù)交叉使用，最終在硅片上制成包含多層電路及電子元件的集成電路。集成電路的特點(diǎn)：體積小、重量輕、可靠性高。其工作速度主要取決于邏輯門(mén)電路的晶體管的尺寸。尺寸越小，工作頻率就越高，門(mén)電路的開(kāi)關(guān)速度就越快。（2）EDA（電子信號(hào)自動(dòng)化）（3）SoC芯片（片上系統(tǒng)）

既包含數(shù)字電路，也可以包含模擬電路，還可以包含數(shù)?；旌想娐泛蜕漕l電路。SoC芯片可以是一個(gè)CPU，單核SoC，也可以由多個(gè)CPU和/或DSP，即多核SoC。開(kāi)發(fā)流程：

（1）總體設(shè)計(jì)

可以采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言System C（或稱(chēng)IEEE 1666，它是C++的擴(kuò)充）或System Vetilog語(yǔ)言對(duì)SoC芯片的軟硬件作統(tǒng)一的描述，按照系統(tǒng)需求說(shuō)明書(shū)確定SoC的性能能參數(shù)，并據(jù)此進(jìn)行系統(tǒng)全局的設(shè)計(jì)。

（2）邏輯設(shè)計(jì)

將總體設(shè)計(jì)的結(jié)果用RTL（寄存器傳輸級(jí)描述語(yǔ)言）語(yǔ)言進(jìn)行描述（源文件）后，在使用邏輯綜合將源文件進(jìn)行綜合生成，生成最簡(jiǎn)的布爾表達(dá)式核心好的連接關(guān)系（以類(lèi)型為EDF的EDA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件表示）（3）綜合和仿真

（4）芯片制造

借助EDA中的布局布線工具（4）IP核

IC設(shè)計(jì)文件：邏輯門(mén)級(jí)，包括各種基本的門(mén)電路；寄存器傳輸級(jí)，如寄存器、譯碼器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；行為級(jí)，如CPU、DSP、存儲(chǔ)器、總線與接口電路等。核庫(kù)中的設(shè)計(jì)文件均屬于知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP保護(hù)的范疇，所以稱(chēng)為“知識(shí)產(chǎn)權(quán)核”或“IP核”。IP核是開(kāi)發(fā)SoC的重要保證。按IC設(shè)計(jì)文件的類(lèi)型，IP通常分為：軟核、固核、硬核。IP核的復(fù)用可以減少研發(fā)成本，縮短研發(fā)時(shí)間，是實(shí)現(xiàn)SoC的快速設(shè)計(jì)，盡早投放市場(chǎng)的有效途徑。

目前主要的CPU內(nèi)核有ARM、MIPS、PowerPC、Coldfile、x86、8051等。ARM內(nèi)核占所有32位嵌入式RISC處理器的90%以上。

29.嵌入式系統(tǒng)與數(shù)字媒體（文本、圖像和音頻/視頻等數(shù)字媒體的表示與處理）（1）文本

含義：在計(jì)算機(jī)中的文字信息，最常用的一種數(shù)字媒體。字符集及其編碼

1）西方字符的編碼

ASCII字符集和ASCII編碼，基本的ASCII字符集共128個(gè)字符，每個(gè)字符使用7個(gè)二進(jìn)位（最高位為奇偶校驗(yàn)位，預(yù)留位）制進(jìn)行編碼。2）漢字的編碼

漢子國(guó)家編碼標(biāo)準(zhǔn)有GB2312和GB18030。每個(gè)漢字用2個(gè)字節(jié)表示。GB2312只有6763個(gè)漢字，經(jīng)常不夠用。GB18030字符集與UCS/Unicode字符集基本兼容，采用不等長(zhǎng)的編碼方法，單字節(jié)編碼表示ASCII字符，與ASCII碼兼容；雙字節(jié)表示漢字，與GB2312保持向下兼容（即GB2312中有的GB18030字符集都有）3）UCS/Unicode編碼 文本類(lèi)型 1）簡(jiǎn)單文本

只能順序閱讀。2）豐富格式文本

有插圖、對(duì)文字顏色等定義，調(diào)整頁(yè)面，文本布局，插入聲音視頻等。3）超文本

通過(guò)超鏈接實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)、導(dǎo)航、回溯等操作（2）圖像

圖像獲取過(guò)程的核心是模擬信號(hào)的數(shù)字化，處理步驟為：

1）掃描

將畫(huà)面網(wǎng)格化，每個(gè)網(wǎng)格為一個(gè)取樣點(diǎn) 2）分色

將每個(gè)取樣點(diǎn)的顏色分解成三原色

3）取樣

測(cè)量每個(gè)取樣點(diǎn)的每個(gè)分量（基色）亮度值

4）量化

把模擬量使用數(shù)字量來(lái)表示，A/D轉(zhuǎn)換

數(shù)字圖像的主要參數(shù)：圖像大小(水平分辨率*豎直分辨率)、位平面數(shù)目、像素深 度、顏色模型

一幅圖像的數(shù)據(jù)量計(jì)算公式：

圖像數(shù)據(jù)量=圖像大小*像素深度/8（3）音頻/視頻

音頻/視頻信息的數(shù)字化，處理步驟為： 1）取樣

2）量化

3）編碼

數(shù)字音頻的主要參數(shù)：取樣頻率、量化位數(shù)、聲道數(shù)目、使用的壓縮編碼方法、比特率（每秒鐘的數(shù)據(jù)量）

壓縮前

波形聲音的碼率（比特率）= 取樣頻率 * 量化為數(shù) * 聲道數(shù)（單位b/s）壓縮后

碼率 = 壓縮前碼率 / 壓縮倍數(shù)（壓縮比）

30.嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，TCP/IP協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)等）（1）數(shù)字通信（2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（3）音頻/ TCP/IP協(xié)議（4）互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)

31.ARM處理器內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)（工作狀態(tài)，工作模式，寄存器組織，異常，數(shù)據(jù)類(lèi)型與存儲(chǔ)格式等）（1）工作狀態(tài)

一是ARM狀態(tài)，二是Thumb指令狀態(tài)及Thumb-2狀態(tài)，三是調(diào)試狀態(tài)。ARM處理器復(fù)位后開(kāi)始執(zhí)行代碼時(shí)總是只處于ARM狀態(tài)，如果需要，可通過(guò)下面的方法切換到Thumb狀態(tài)或Thumb-2狀態(tài)

ARM狀態(tài)切換到Thumb指令狀態(tài)：通過(guò)BX指令，將操作數(shù)寄存器的最低位設(shè)置為1即可。如果R0[0]=1，則執(zhí)行BX R0指令將進(jìn)入Thumb狀態(tài)

Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)：通過(guò)BX指令，將操作數(shù)寄存器的最低位設(shè)置為0即可。如果R0[0]=0，則執(zhí)行BX R0指令將進(jìn)入ARM狀態(tài)。（2）七種工作模式

（3）寄存器組織

ARM處理器共有37種寄存器，包括31個(gè)通用寄存器（含PC）和6個(gè)狀態(tài)寄存器。無(wú)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；R7-R0為公用的通用寄存器。所有通用寄存器均為32位結(jié)構(gòu)。程序狀態(tài)寄存器的格式： 31 30 29 28 27

26??8

0

條件碼標(biāo)志含義如下：

N為符號(hào)標(biāo)志位，N=1為負(fù)數(shù)，N=0為正數(shù)。Z為全0標(biāo)志位，運(yùn)算結(jié)果為0，則Z=1，否則Z=0； C為進(jìn)借位標(biāo)志，有進(jìn)/借位時(shí)C=1，否則C=0.V為溢出標(biāo)志，加減法運(yùn)算結(jié)果溢出時(shí)V=1，否則V=0.Q為增強(qiáng)的DSP運(yùn)算指令溢出標(biāo)志，溢出時(shí)Q=1，否則Q=0.控制位含義如下：

I為中斷禁止控制位，I=1禁止IRQ中斷，I=0，允許中斷。

F為禁止快速中斷FIQ的控制位，F(xiàn)=1禁止FIQ中斷，F(xiàn)=0允許。

T為ARM和Thumb指令切換，T=1時(shí)執(zhí)行Thumb指令，否則執(zhí)行ARM指令。

M4-M0為模式選擇位（4）存儲(chǔ)格式

大端模式：32位數(shù)據(jù)字的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址，而數(shù)據(jù)字的低字節(jié)則存放在高地址中。

小端模式：32位數(shù)據(jù)字的高字節(jié)存儲(chǔ)在高地址，而數(shù)據(jù)字的低字節(jié)則存放在低地址中。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，自動(dòng)默認(rèn)為小端模式。

例如：一個(gè)32位數(shù)據(jù)字0x12345678，存放在起始地址為0x30001000，則大端模式下0x30001000單元存放0x12,0x30001001單元存放0x34，0x30001002單元存放0x56，0x30001003單元存放0x78；而小端模式下0x30001000單元存放0x78,0x30001001單元存放0x56，0x30001002單元存放0x34，0x30001003單元存放0x12。（5）數(shù)據(jù)類(lèi)型

8位、16位、32位三種數(shù)據(jù)類(lèi)型（6）ARM處理器中MMU和MPU

MMU存儲(chǔ)器管理單元（memory management unit）功能：

1)虛擬地址到物理地址映射

2）存儲(chǔ)器訪問(wèn)權(quán)限受限

3）虛擬存儲(chǔ)空間的緩沖特性設(shè)置

MPU存儲(chǔ)器保護(hù)單元（memory protect unit）（7）異常（7種）

32.嵌入式處理器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)與分類(lèi)（不同類(lèi)型的典型嵌入式處理器及其特點(diǎn)，嵌入式處理器分類(lèi)等）

（1）不同內(nèi)核嵌入式微控制器性能比較

（2）馮–諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)的區(qū)別

兩者連接CPU程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的方式不同 馮–諾依曼結(jié)構(gòu)

CPU 程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

哈佛結(jié)構(gòu)

程序存儲(chǔ)器 CPU 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序總線

數(shù)據(jù)總線（3）分類(lèi)

按指令集分為：復(fù)雜指令集結(jié)構(gòu)CISC和精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)RISC 按存儲(chǔ)機(jī)制分為：馮–諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 按字長(zhǎng)分為：8位、16位、32位、64位結(jié)構(gòu)

按不同內(nèi)核系列可以分為：

51、AVR、PIC、MSP430、PowerPC、Coldfile、ARM（4）不同典型內(nèi)核簡(jiǎn)介

32.ARM處理器指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（指令格式，尋址方式，指令集，偽指令，語(yǔ)句格式與程序結(jié)構(gòu)，ARM匯編語(yǔ)言與C的混合編程等）（1）指令格式

指令一般格:

{}{S} ,{,}

其中<>不可省

指令格式說(shuō)明：

關(guān)于#imm8m的說(shuō)明：#表示立即數(shù)，其后可以是十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)。

對(duì)于ARM指令集，#imm8m表示一個(gè)由8位立即數(shù)經(jīng)循環(huán)右移任意偶數(shù)位次形成的32位操作數(shù)。

對(duì)于Thumb指令集，#imm8m表示一個(gè)由8位立即數(shù)經(jīng)左移任意位次形成的32位操作數(shù)。尋址方式：

33.典型ARM處理器內(nèi)核（ARM9，Cortex-A，Cortex-M，Cortex-R等的技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域）（1）Cortex-A系列是面向高端嵌入式應(yīng)用的處理器核：具有MMU、Cache、最快頻率、最高性能、合理功耗。

（2）Cortex-R系列是面向?qū)崟r(shí)控制的處理器：具有MPU、Cache、實(shí)時(shí)響應(yīng)、合理性能、較低功耗。（3）Cortex-M系列是面向低端微控制器的處理器，沒(méi)有MMU但有MPU，極高性?xún)r(jià)比、最低成本，極低功耗。

34.嵌入式硬件組成與嵌入式處理芯片（組成，特點(diǎn)，類(lèi)型，ARM的AMBA總線，嵌入式處理芯片的選型）

基于ARM內(nèi)核的典型嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)硬件組成

典型嵌入式系統(tǒng)硬件由嵌入式最小硬件系統(tǒng)（電源電路、時(shí)鐘（晶振）電路、復(fù)位電路、JTAG測(cè)試接口）、前向通道（輸入接口）、后向通道（輸出接口）、人機(jī)交互通道（鍵盤(pán)，觸摸屏以及LED或LCD顯示輸出接口）以及相互互聯(lián)通信通道（CAN通信接口、以太網(wǎng)通信接口、USB通信接口）等組成。

電源電路為整個(gè)嵌入式系統(tǒng)提供能量，是整個(gè)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的位置。一般來(lái)說(shuō)，如果電源電路處理得好，整個(gè)系統(tǒng)的故障往往能顯著減少。選擇設(shè)計(jì)電源電路是主要考慮以下因素：輸出電壓電流、輸入電壓電流（交流還是直流）、安全因素、體積限制、功耗限制、成本限制。

常用的電源模塊是交流變直流（AC-DC）模塊、直流變直流模塊（DC-DC）、低壓穩(wěn)壓器（LDO）。穩(wěn)壓器包括普通穩(wěn)壓器和低壓差穩(wěn)壓器LDO。78XX系列屬于普通穩(wěn)壓器，LM2576/2596為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片，CAT6219/AS2815/1117/2908等屬于低壓穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器的最大特點(diǎn)就是低噪聲、低成本、紋波小、精度高、電路簡(jiǎn)單。35.基于ARM內(nèi)核的典型嵌入式芯片的硬件組成1）存儲(chǔ)器及控制器

片內(nèi)程序存儲(chǔ)器通常是用Flash ROM,一般配有幾KB到幾MB不等。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通常使用SRAM，一般幾KB到幾百KB。2）中斷控制器

一般采用向量中斷（VIC）或嵌套向量中斷（NVIC）。Cortex-M支持嵌套的向量中斷。3）DMA控制器（直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)控制器）

使用DMA控制器，可將數(shù)據(jù)塊從外設(shè)傳輸至內(nèi)存、從內(nèi)存?zhèn)鬏斨镣庠O(shè)或從內(nèi)存?zhèn)鬏斨羶?nèi)存。

4）電源管理與時(shí)鐘控制器

5）GPIO接端口（General Purpose Input Output通用輸入/輸出端口）

作為輸入時(shí)具有緩沖功能，而作為輸出是具有鎖存功能，GPIO也可以作為雙向I/O使用。在ARM處理芯片中，GPIO引腳通常是多功能的，以減少引腳數(shù)，減少功耗。6）定時(shí)計(jì)數(shù)組件

主要包括看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）監(jiān)視著程序的運(yùn)行狀態(tài) Timer通用定時(shí)器

用于一般的定時(shí)

RTC可直接提供年月日時(shí)分秒，使應(yīng)用系統(tǒng)具有獨(dú)立的日期和時(shí)間

脈沖寬度調(diào)制解調(diào)器（PWM）用于脈沖寬度的調(diào)制，比如電機(jī)控制、用于變頻調(diào)整等。7）模擬通道組件

8）互聯(lián)通信組件

36.嵌入式處理芯片的選型 1）性?xún)r(jià)比原則

性能高，價(jià)格低 2）參數(shù)選擇原則

ARM內(nèi)核（指令流水線、支持Thumb/Thumb-2指令集、最高時(shí)鐘頻率的限制、最低功耗要求以及低成本要求）系統(tǒng)時(shí)鐘頻率(頻率越高，處理速度越快;通常ARM芯片的速度主要取決于ARM內(nèi)核）芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器的容量

片內(nèi)外圍電路（GPIO外部引腳條數(shù)、定時(shí)計(jì)數(shù)器、LCD液晶顯示控制器、多核處理器、ADC、通信接口）

37.常用ARM嵌入式處理芯片

1）NXP的典型ARM芯片

2）TI的典型ARM芯片

3）Samsung的典型ARM芯片

4）Atmel的典型ARM芯片

5）ST的典型ARM芯片

6）Freescale的典型ARM芯片

7）Nuvoton的典型ARM芯片

8）Intel的典型ARM芯片

9）其他ARM芯片廠家 38.頁(yè)式存儲(chǔ)管理(重點(diǎn))

基本思路：把物理內(nèi)存劃分為許多固定大小的內(nèi)存塊，稱(chēng)為物理頁(yè)面;把邏輯地址空間也劃分為大小相同的塊，稱(chēng)為邏輯頁(yè)面。當(dāng)一個(gè)用戶(hù)程序被裝入內(nèi)存時(shí)，不是以整個(gè)程序?yàn)閱挝唬阉娣旁谝徽麎K連續(xù)的區(qū)域，而是以頁(yè)面為單位來(lái)進(jìn)行分配的。對(duì)于一個(gè)大小為N 的頁(yè)面程序，需要有N 個(gè)空閑的物理頁(yè)面來(lái)把它裝載。這些物理頁(yè)面不一定是要連續(xù)的。

在頁(yè)式存儲(chǔ)管理中需要解決三個(gè)問(wèn)題：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)存分配與回收、地址映射。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩個(gè)：頁(yè)表和物理頁(yè)面表。

A.頁(yè)表：給出了任務(wù)邏輯頁(yè)面號(hào)和內(nèi)存中物理頁(yè)面號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

B.物理頁(yè)面表：描述內(nèi)存空間中，各個(gè)物理頁(yè)面的使用情況。

具體的例子請(qǐng)參考《教程》317頁(yè)(博客中畫(huà)不了圖，有興趣自己看)。

內(nèi)存的分配過(guò)程：

A.對(duì)于一個(gè)新來(lái)的任務(wù)，計(jì)算它所需要的頁(yè)面數(shù)N，然后查看位示圖，看是否還有N 個(gè)空閑的物理頁(yè)面。

B.如果有足夠的空閑物理頁(yè)面，就去申請(qǐng)一個(gè)頁(yè)表，其長(zhǎng)度為N，并把頁(yè)表的起始地址填入到該任務(wù)的控制塊中。

C.分配N(xiāo) 個(gè)空閑的物理頁(yè)面，把他們的變換填到頁(yè)表中，建立邏輯頁(yè)面與物理頁(yè)面直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

D.修改位示圖，對(duì)剛剛被占用的那些物理頁(yè)面進(jìn)行標(biāo)記。地址映射的基本思路：

A.邏輯地址分析：對(duì)邏輯地址，找到它所在的邏輯頁(yè)面，以及它在頁(yè)面內(nèi)的偏移地址。

B.頁(yè)表查找：根據(jù)邏輯頁(yè)面號(hào)，從頁(yè)表中找出它對(duì)應(yīng)的物理頁(yè)面號(hào)。

C.物理地址合成：根據(jù)物理頁(yè)面號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移地址，最終確定物理地址。

邏輯地址分析：

頁(yè)面的大小都是2的整數(shù)次冪。對(duì)于給定的一個(gè)邏輯地址，可以直接把它的高位部分作為邏輯頁(yè)面號(hào)，把它的低位部分作為頁(yè)內(nèi)偏移地址。例如，假設(shè)頁(yè)面的大小是4KB，即2的12次冪，邏輯地址為32為，那么在一個(gè)邏輯地址當(dāng)中，最低12位為頁(yè)內(nèi)偏移地址，而剩下的20位就是邏輯頁(yè)面號(hào)。

計(jì)算方法：

邏輯頁(yè)面號(hào)=邏輯地址/頁(yè)面大小

頁(yè)內(nèi)偏移量=邏輯地址%頁(yè)面大小

頁(yè)表查找：

頁(yè)表作為操作系統(tǒng)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常保存在內(nèi)核的地址空間中。

頁(yè)表基地址寄存器用來(lái)指向頁(yè)表的起始地址;頁(yè)表長(zhǎng)度寄存器用來(lái)指示頁(yè)表的大小，即對(duì)于當(dāng)前任務(wù)，它總共包含有多少個(gè)頁(yè)面。

物理地址合成：

假設(shè)物理頁(yè)面號(hào)為f，頁(yè)內(nèi)偏移地址為offset，每個(gè)頁(yè)面大小為2n，那么相應(yīng)的物理地址為：f×2n+offset。39.虛擬存儲(chǔ)管理

程序局部性原理：時(shí)間局限性和空間局限性。

虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理：在頁(yè)式管理的基礎(chǔ)上，增加了請(qǐng)求調(diào)頁(yè)和頁(yè)面置換的功能。

基本思路：當(dāng)一個(gè)用戶(hù)程序需要調(diào)入內(nèi)存去運(yùn)行時(shí)，不是將這個(gè)程序的所有頁(yè)面都裝入內(nèi)存，而是只裝載部分的頁(yè)面，就可以啟動(dòng)這個(gè)程序運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)要執(zhí)行的指令或者訪問(wèn)的數(shù)據(jù)不在內(nèi)存當(dāng)中，就向系統(tǒng)發(fā)出缺頁(yè)中斷請(qǐng)求，然后系統(tǒng)在處理這個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，就會(huì)將保存在外存中的相應(yīng)頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存，從而使該程序能繼續(xù)運(yùn)行。

在虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理中，頁(yè)表包含：邏輯頁(yè)面號(hào)、物理頁(yè)面號(hào)、駐留位、保護(hù)位、修改位和訪問(wèn)位。

常用的頁(yè)面置換算法：

A.最優(yōu)頁(yè)面置換算法：理想化算法。

B.最近最久未使用算法：鏈表法和棧方法。尋找長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有被訪問(wèn)的頁(yè)面。

C.最不常用算法：每個(gè)頁(yè)面設(shè)置一個(gè)訪問(wèn)計(jì)數(shù)器。

D.先進(jìn)先出算法：性能比較差。

E.時(shí)鐘頁(yè)面置換算法：把頁(yè)面組成環(huán)形鏈表，類(lèi)似時(shí)鐘面。

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)任務(wù)剛剛啟動(dòng)的時(shí)候，它會(huì)不斷去訪問(wèn)一些新的頁(yè)面，然后逐步建立一個(gè)比較穩(wěn)定的工作集。工作集是指當(dāng)前任務(wù)正在使用的邏輯頁(yè)面的集合。如果分配給一個(gè)任務(wù)的物理頁(yè)面數(shù)太少，不能包含整個(gè)的工作集，任務(wù)將會(huì)造成很多缺頁(yè)中斷，需要頻繁地進(jìn)行頁(yè)面置換，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“抖動(dòng)”。40.Flash存儲(chǔ)器

(1)Flash 存儲(chǔ)器是一種非易失性存儲(chǔ)器，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以將其分為NOR Flash 和NAND Flash 兩種。

(2)Flash存儲(chǔ)器的特點(diǎn)：

A、區(qū)塊結(jié)構(gòu)：在物理上分成若干個(gè)區(qū)塊，區(qū)塊之間相互獨(dú)立。

B、先擦后寫(xiě)：Flash 的寫(xiě)操作只能將數(shù)據(jù)位從1寫(xiě)成0，不能從0寫(xiě)成1，所以在對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)入之前必須先執(zhí)行擦除操作，將預(yù)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)位初始化為1。擦除操作的最小單位是一個(gè)區(qū)塊，而不是單個(gè)字節(jié)。

C、操作指令：執(zhí)行寫(xiě)操作，它必須輸入一串特殊指令(NOR Flash)或者完成一段時(shí)序(NAND Flash)才能將數(shù)據(jù)寫(xiě)入。

D、位反轉(zhuǎn)：由于Flash 的固有特性，在讀寫(xiě)過(guò)程中偶爾會(huì)產(chǎn)生一位或幾位的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。位反轉(zhuǎn)無(wú)法避免，只能通過(guò)其他手段對(duì)結(jié)果進(jìn)行事后處理。

E、壞塊：區(qū)塊一旦損壞，將無(wú)法進(jìn)行修復(fù)。對(duì)已損壞的區(qū)塊操作其結(jié)果不可預(yù)測(cè)。

(3)NOR Flash的特點(diǎn)：

應(yīng)用程序可以直接在閃存內(nèi)運(yùn)行，不需要再把代碼讀到系統(tǒng)RAM 中運(yùn)行。NOR Flash 的傳輸效率很高，在1MB~4MB 的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫(xiě)入和擦除速度大大影響了它的性能。

(4)NAND Flash的特點(diǎn)

能夠提高極高的密度單元，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫(xiě)入和擦除的速度也很快，這也是為何所有的U盤(pán)都使用NAND Flash 作為存儲(chǔ)介質(zhì)的原因。應(yīng)用NAND Flash 的困難在于閃存需要特殊的系統(tǒng)接口。41.RAM存儲(chǔ)器

(1)SRAM 的特點(diǎn)：

SRAM 表示靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，只要供電它就會(huì)保持一個(gè)值，它沒(méi)有刷新周期，由觸發(fā)器構(gòu)成基本單元，集成度低，每個(gè)SRAM 存儲(chǔ)單元由6個(gè)晶體管組成，因此其成本較高。它具有較高速率，常用于高速緩沖存儲(chǔ)器。

通常SRAM 有4種引腳：

CE：片選信號(hào)，低電平有效。

R/W：讀寫(xiě)控制信號(hào)。

ADDRESS：一組地址線。

DATA：用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊唤M雙向信號(hào)線。

(2)DRAM 的特點(diǎn)：

DRAM 表示動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。這是一種以電荷形式進(jìn)行存儲(chǔ)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。它的每個(gè)存儲(chǔ)單元由一個(gè)晶體管和一個(gè)電容器組成，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電容器中。電容器會(huì)由于漏電而導(dǎo)致電荷丟失，因而DRAM器件是不穩(wěn)定的。它必須有規(guī)律地進(jìn)行刷新，從而將數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)器中。

DRAM 的接口比較復(fù)雜，通常有一下引腳：

CE：片選信號(hào)，低電平有效。

R/W：讀寫(xiě)控制信號(hào)。

RAS：行地址選通信號(hào)，通常接地址的高位部分。

CAS：列地址選通信號(hào)，通常接地址的低位部分。

ADDRESS：一組地址線。

DATA：用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊唤M雙向信號(hào)線。

(3)SDRAM 的特點(diǎn)：

SDRAM 表示同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。同步是指內(nèi)存工作需要同步時(shí)鐘，內(nèi)部的命令發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以它為基準(zhǔn);動(dòng)態(tài)是指存儲(chǔ)器陣列需要不斷的刷新來(lái)保證數(shù)據(jù)不丟失。它通常只能工作在133MHz的主頻。

(4)DDRAM 的特點(diǎn)

DDRAM 表示雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，也稱(chēng)DDR。DDRAM 是基于SDRAM 技術(shù)的，SDRAM 在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時(shí)鐘的上升期進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;而DDR 內(nèi)存則是一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù)，它能夠在時(shí)鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)。在133MHz 的主頻下，DDR內(nèi)存帶寬可以達(dá)到133×64b/8×2=2.1GB/s。42.存儲(chǔ)器系統(tǒng)的層次架構(gòu)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器被組織成一個(gè)金字塔的層次結(jié)構(gòu)。

自上而下為：CPU內(nèi)部寄存器、芯片內(nèi)部高速緩存(cache)、芯片外部高速緩存(SRAM、SDRAM、DRAM)、主存儲(chǔ)器(FLASH、EEPROM)、外部存儲(chǔ)器(磁盤(pán)、光盤(pán)、CF卡、SD卡)和遠(yuǎn)程二級(jí)存儲(chǔ)器(分布式文件系統(tǒng)、WEB服務(wù)器)，6個(gè)層次的結(jié)構(gòu)。

上述設(shè)備從上而下，依次速度更慢、容量更大、訪問(wèn)頻率更小，造價(jià)更便宜。

2、高速緩存(cache)

工作原理(參照教程126頁(yè)，博客畫(huà)不了圖)：主要利用了程序的局部性特點(diǎn)。

地址映象是指把主存地址空間映象到cache的地址空間。

地址變換是指當(dāng)程序或數(shù)據(jù)已經(jīng)裝入到cache后，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，把主存地址如何編程cache空間的地址。

常用的地址映象和地址變換的方式有：(教程127頁(yè))

直接映象和變換：速度快，造價(jià)低，但有局限性，不能充分利用cache的好處。

組相聯(lián)地址映象和變換：速度稍慢但是命中率高。

全相聯(lián)地址映象和變換：可以任意映射。

常用的cache替換算法：輪轉(zhuǎn)法和隨機(jī)替換算法。

高速緩存的分類(lèi)：

統(tǒng)一cache和獨(dú)立的數(shù)據(jù)/指令cache

寫(xiě)通cache和寫(xiě)回cache

讀操作分配cache和寫(xiě)操作分配cache 43.I/O接口、I/O設(shè)備以及外部通信接口（GPIO、IC、SPI、UART、USB、HDMI等；鍵盤(pán)、LED、LCD、觸摸屏、傳感器等；RS-232/RS-485、CAN、以太網(wǎng)和常用無(wú)線通信接口）（1）GPIO(通用輸入輸出接口)

在嵌入式處理器內(nèi)部，輸入具備緩沖功能，輸出具有鎖存功能。GPIO一般有三態(tài)：0態(tài)、1態(tài)、高阻狀態(tài)。

（2）集成電路互連總線接口IIC 集成電路互連總線用于連接嵌入式處理器及外圍器件，采用串行半雙工傳輸?shù)目偩€標(biāo)準(zhǔn)。IIC總線具有的接口線少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝緊湊，通信速率較高（100kb/s,400kb/s,高速模式可達(dá)3.4Mb/s）等優(yōu)點(diǎn)。IIC總線的操作時(shí)序

IIC總線只有兩條信號(hào)線，一條是數(shù)據(jù)線SDA，另一條是時(shí)鐘線SCL，所有的操作均通過(guò)這兩條信號(hào)線完成。數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘的高電平周期保持穩(wěn)定，它的高/低電平狀態(tài)只有在SCL時(shí)鐘信號(hào)線是低電平時(shí)才能改變。1）啟動(dòng)和停止條件

總線上的所有器件都不使用總線時(shí)，SCL線和SDA線各自的上拉電阻把電平拉高，使它們均處于高電平。主控制器啟動(dòng)總線操作的條件是當(dāng)SCL線保持高電平時(shí)SDA線有高電平轉(zhuǎn)為低電平，此時(shí)主控制器在SCL產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，SDA線開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。若SCL線為高電平時(shí)SDA由低轉(zhuǎn)為高，則總線工作停止，恢復(fù)空閑狀態(tài) 2）數(shù)據(jù)傳送格式 3）應(yīng)答（ACK）信號(hào)傳送 4）讀/寫(xiě)操作 5）總線仲裁 6）異常中斷條件（3）串行外設(shè)接口SPI

（4）串行異步通信接口UART（5）高清多媒體接口HDMI

（6）常用簡(jiǎn)單輸入設(shè)備（鍵盤(pán)、觸摸屏、傳感器）（7）常用簡(jiǎn)單輸出設(shè)備（LED、數(shù)碼管、LCD、）

（8）基于UART的RS—232/RS—485 CAN總線接口

以太網(wǎng)通信接口常用無(wú)線通信接口（GPS模塊、GPRS模塊、WiFi模塊、藍(lán)牙模塊、射頻無(wú)線收發(fā)模塊）43.存儲(chǔ)管理單元（MMU）memory management unit MMU在CPU和物理內(nèi)存之間進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，將地址從邏輯空間映射到物理空間，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為內(nèi)存映射。

MMU主要完成下面的工作：

A.虛擬存儲(chǔ)空間到物理空間的映射。

B.存儲(chǔ)器訪問(wèn)權(quán)限的控制。

C.設(shè)置虛擬存儲(chǔ)空間的緩沖特性。

嵌入式系統(tǒng)中常常采用頁(yè)式存儲(chǔ)管理。為了管理這些頁(yè)引入了頁(yè)表的概念。

頁(yè)表是位于內(nèi)存中的表，它的每一行對(duì)應(yīng)虛擬存儲(chǔ)空間的一個(gè)頁(yè)，該行包含了該虛擬內(nèi)存頁(yè)對(duì)應(yīng)的物理內(nèi)存頁(yè)的地址、該頁(yè)的訪問(wèn)權(quán)限和該頁(yè)的緩沖特性等。

從虛擬地址到物理地址的變換過(guò)程就是查詢(xún)頁(yè)表的過(guò)程。

由于頁(yè)表存儲(chǔ)在內(nèi)存中的，整個(gè)查詢(xún)過(guò)程需要付出很大的代價(jià)。根據(jù)程序局部性的特點(diǎn)，增加了一個(gè)小容量、高速度的存儲(chǔ)部件來(lái)存放當(dāng)前訪問(wèn)需要的地址變換條目，這個(gè)存儲(chǔ)部件稱(chēng)為：地址轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)。

當(dāng)CPU訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)，首先在TLB中查找需要的地址變換條目，如果該條目不存在，CPU再?gòu)膬?nèi)存中的頁(yè)表中查詢(xún)，并把相應(yīng)的結(jié)果添加到TLB中，更新它的內(nèi)容。

嵌入式系統(tǒng)中虛擬存儲(chǔ)空間到物理空間的映射以?xún)?nèi)存塊為單位進(jìn)行。即虛擬存儲(chǔ)空間中一塊連續(xù)的存儲(chǔ)空間被映射到物理存儲(chǔ)空間中同樣大小的一塊連續(xù)存儲(chǔ)空間。

在頁(yè)表和TLB中，每一個(gè)地址變換條目實(shí)際上記錄了一個(gè)虛擬存儲(chǔ)空間的內(nèi)存塊的基地址與物理存儲(chǔ)空間相對(duì)應(yīng)的一個(gè)內(nèi)存塊的基地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在MMU中實(shí)現(xiàn)虛擬地址到物理地址的映射是通過(guò)兩級(jí)頁(yè)表來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

禁止MMU時(shí)，所有物理地址和虛擬地址相等，即使用平板存儲(chǔ)模式。內(nèi)存保護(hù)

操作系統(tǒng)通常利用MMU來(lái)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的隔離，以及應(yīng)用程序與應(yīng)用程序之間的隔離。

內(nèi)存保護(hù)包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：

A.防止地址越界，每個(gè)應(yīng)用程序都有自己獨(dú)立的地址空間。

B.防止越權(quán)操作，每個(gè)應(yīng)用程序都有自己的訪問(wèn)權(quán)限。44.實(shí)模式與保護(hù)模式

在嵌入式系統(tǒng)中，常見(jiàn)的存儲(chǔ)管理方案可以分為兩大類(lèi)：實(shí)模式和保護(hù)模式。

實(shí)模式：內(nèi)存的平面使用模式。特點(diǎn)有：

A.不劃分“系統(tǒng)空間”與“用戶(hù)空間”，無(wú)須進(jìn)行地址映射。

B.操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間不再有物理的邊界。

C.系統(tǒng)中的“任務(wù)”或“進(jìn)程”，實(shí)際上全是內(nèi)核線程。

在實(shí)模式下，內(nèi)存布局可以分為5個(gè)段：

A.代碼段：包含操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的所有代碼。

B.數(shù)據(jù)段：所有帶有初始值的全局變量。

C.BSS段：所有未帶初始值的全局變量。

D.堆空間：動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存空間。

E.棧空間：保存上下文以及函數(shù)調(diào)用時(shí)的局部變量和形參。

在實(shí)模式存儲(chǔ)管理方案下，主要的工作在于堆空間的管理，即如何來(lái)管理空閑的堆空間、如何來(lái)分配內(nèi)存、如何來(lái)回收內(nèi)存等等。

保護(hù)模式：處理器中必須有MMU硬件并啟用。特點(diǎn)有：

A.系統(tǒng)內(nèi)核和用戶(hù)程序都有各自獨(dú)立的地址空間。

B.每個(gè)應(yīng)用程序只能訪問(wèn)自己的地址空間，不能去破壞操作系統(tǒng)和其他應(yīng)用程序的代碼和數(shù)據(jù)。45.分區(qū)存儲(chǔ)管理

為了實(shí)現(xiàn)多道程序系統(tǒng)而采用的內(nèi)存管理。

基本思路：把整個(gè)內(nèi)存劃分為兩大區(qū)域，即系統(tǒng)區(qū)和用戶(hù)區(qū)，然后再把用戶(hù)區(qū)劃分為若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)任務(wù)占有其中的一個(gè)分區(qū)。這樣，在內(nèi)存當(dāng)中就同時(shí)保留多個(gè)任務(wù)，讓他們共享整個(gè)用戶(hù)區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)的并發(fā)運(yùn)行。

分區(qū)存儲(chǔ)管理又可以分為兩類(lèi)：固定分區(qū)和可變分區(qū)。

固定分區(qū)：各個(gè)用戶(hù)分區(qū)的個(gè)數(shù)、位置和大小一旦確定后，就固定不變，不能再修改。

優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較小。

缺點(diǎn)：內(nèi)存利用率不高，分區(qū)總數(shù)固定。

可變分區(qū)：動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，在裝入一個(gè)程序時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)它的需求和內(nèi)存空間的使用情況來(lái)決定是否分配。

優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)變化，非常靈活。

缺點(diǎn)：可能存在外碎片。

在實(shí)現(xiàn)可變存儲(chǔ)管理技術(shù)的時(shí)候，需要考慮三個(gè)方面的問(wèn)題：

A.內(nèi)存管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

B.內(nèi)存的分配算法

C.內(nèi)存的回收算法 46.地址映射

地址映射也叫地址重定位。

邏輯地址和物理地址是完全不同的，不能用邏輯地址來(lái)直接訪問(wèn)內(nèi)存單元。

為了保證CPU在執(zhí)行指令的時(shí)候，可以正確地訪問(wèn)內(nèi)存單元，需要將用戶(hù)程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為運(yùn)行時(shí)由機(jī)器直接尋址的物理地址。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為：地址映射。

地址映射由存儲(chǔ)管理單元MMU來(lái)完成。

地址映射主要有兩種方式：靜態(tài)地址映射和動(dòng)態(tài)地址映射。

靜態(tài)地址映射：當(dāng)用戶(hù)程序被裝入內(nèi)存時(shí)，直接對(duì)指令代碼進(jìn)行修改，一次性地實(shí)現(xiàn)邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。

動(dòng)態(tài)地址映射：當(dāng)用戶(hù)程序被裝入內(nèi)存時(shí)，不對(duì)指令代碼做任何修改，而是在程序的運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)它需要訪問(wèn)內(nèi)存單元的時(shí)候，再來(lái)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。

在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，這項(xiàng)轉(zhuǎn)換工作一般是由硬件的地址映射機(jī)制來(lái)完成的。通常設(shè)置一個(gè)基地址寄存器，或者叫重定位寄存器。當(dāng)一個(gè)任務(wù)被調(diào)度運(yùn)行時(shí)，就把它所在分區(qū)的起始地址裝入到整個(gè)寄存器中。然后，在程序運(yùn)行的過(guò)程中，當(dāng)需要訪問(wèn)某個(gè)內(nèi)存單元時(shí)，硬件就會(huì)自動(dòng)地將其中的邏輯地址加上基地址寄存器中的內(nèi)容，從而得到實(shí)際的物理地址，并且按照這個(gè)物理地址區(qū)執(zhí)行。

這個(gè)基地址寄存器位于MMU的內(nèi)部，整個(gè)地址映射過(guò)程是自動(dòng)運(yùn)行的。從理論上說(shuō)，每訪問(wèn)一次內(nèi)存都要進(jìn)行一次地址映射。47.頁(yè)式存儲(chǔ)管理（重點(diǎn)）

基本思路：把物理內(nèi)存劃分為許多固定大小的內(nèi)存塊，稱(chēng)為物理頁(yè)面；把邏輯地址空間也劃分為大小相同的塊，稱(chēng)為邏輯頁(yè)面。當(dāng)一個(gè)用戶(hù)程序被裝入內(nèi)存時(shí)，不是以整個(gè)程序?yàn)閱挝?，把它存放在一整塊連續(xù)的區(qū)域，而是以頁(yè)面為單位來(lái)進(jìn)行分配的。對(duì)于一個(gè)大小為N的頁(yè)面程序，需要有N個(gè)空閑的物理頁(yè)面來(lái)把它裝載。這些物理頁(yè)面不一定是要連續(xù)的。

在頁(yè)式存儲(chǔ)管理中需要解決三個(gè)問(wèn)題：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)存分配與回收、地址映射。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩個(gè)：頁(yè)表和物理頁(yè)面表。

A.頁(yè)表：給出了任務(wù)邏輯頁(yè)面號(hào)和內(nèi)存中物理頁(yè)面號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

B.物理頁(yè)面表：描述內(nèi)存空間中，各個(gè)物理頁(yè)面的使用情況。

具體的例子請(qǐng)參考《教程》317頁(yè)（博客中畫(huà)不了圖，有興趣自己看）。

內(nèi)存的分配過(guò)程：

A.對(duì)于一個(gè)新來(lái)的任務(wù)，計(jì)算它所需要的頁(yè)面數(shù)N，然后查看位示圖，看是否還有N個(gè)空閑的物理頁(yè)面。

B.如果有足夠的空閑物理頁(yè)面，就去申請(qǐng)一個(gè)頁(yè)表，其長(zhǎng)度為N，并把頁(yè)表的起始地址填入到該任務(wù)的控制塊中。

C.分配N(xiāo)個(gè)空閑的物理頁(yè)面，把他們的變換填到頁(yè)表中，建立邏輯頁(yè)面與物理頁(yè)面直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

D.修改位示圖，對(duì)剛剛被占用的那些物理頁(yè)面進(jìn)行標(biāo)記。

地址映射的基本思路：

A.邏輯地址分析：對(duì)邏輯地址，找到它所在的邏輯頁(yè)面，以及它在頁(yè)面內(nèi)的偏移地址。

B.頁(yè)表查找：根據(jù)邏輯頁(yè)面號(hào)，從頁(yè)表中找出它對(duì)應(yīng)的物理頁(yè)面號(hào)。

C.物理地址合成：根據(jù)物理頁(yè)面號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移地址，最終確定物理地址。

邏輯地址分析：

頁(yè)面的大小都是2的整數(shù)次冪。對(duì)于給定的一個(gè)邏輯地址，可以直接把它的高位部分作為邏輯頁(yè)面號(hào)，把它的低位部分作為頁(yè)內(nèi)偏移地址。例如，假設(shè)頁(yè)面的大小是4KB，即2的12次冪，邏輯地址為32為，那么在一個(gè)邏輯地址當(dāng)中，最低12位為頁(yè)內(nèi)偏移地址，而剩下的20位就是邏輯頁(yè)面號(hào)。

計(jì)算方法：

邏輯頁(yè)面號(hào)＝邏輯地址/頁(yè)面大小

頁(yè)內(nèi)偏移量＝邏輯地址％頁(yè)面大小

頁(yè)表查找：

頁(yè)表作為操作系統(tǒng)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常保存在內(nèi)核的地址空間中。

頁(yè)表基地址寄存器用來(lái)指向頁(yè)表的起始地址；頁(yè)表長(zhǎng)度寄存器用來(lái)指示頁(yè)表的大小，即對(duì)于當(dāng)前任務(wù)，它總共包含有多少個(gè)頁(yè)面。

物理地址合成：

假設(shè)物理頁(yè)面號(hào)為f，頁(yè)內(nèi)偏移地址為offset，每個(gè)頁(yè)面大小為2n，那么相應(yīng)的物理地址為：f×2n+offset。48.虛擬存儲(chǔ)管理

程序局部性原理：時(shí)間局限性和空間局限性。

虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理：在頁(yè)式管理的基礎(chǔ)上，增加了請(qǐng)求調(diào)頁(yè)和頁(yè)面置換的功能。

基本思路：當(dāng)一個(gè)用戶(hù)程序需要調(diào)入內(nèi)存去運(yùn)行時(shí)，不是將這個(gè)程序的所有頁(yè)面都裝入內(nèi)存，而是只裝載部分的頁(yè)面，就可以啟動(dòng)這個(gè)程序運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)要執(zhí)行的指令或者訪問(wèn)的數(shù)據(jù)不在內(nèi)存當(dāng)中，就向系統(tǒng)發(fā)出缺頁(yè)中斷請(qǐng)求，然后系統(tǒng)在處理這個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，就會(huì)將保存在外存中的相應(yīng)頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存，從而使該程序能繼續(xù)運(yùn)行。

在虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理中，頁(yè)表包含：邏輯頁(yè)面號(hào)、物理頁(yè)面號(hào)、駐留位、保護(hù)位、修改位和訪問(wèn)位。

常用的頁(yè)面置換算法：

A.最優(yōu)頁(yè)面置換算法：理想化算法。

B.最近最久未使用算法：鏈表法和棧方法。尋找長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有被訪問(wèn)的頁(yè)面。

C.最不常用算法：每個(gè)頁(yè)面設(shè)置一個(gè)訪問(wèn)計(jì)數(shù)器。

D.先進(jìn)先出算法：性能比較差。

E.時(shí)鐘頁(yè)面置換算法：把頁(yè)面組成環(huán)形鏈表，類(lèi)似時(shí)鐘面。

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)任務(wù)剛剛啟動(dòng)的時(shí)候，它會(huì)不斷去訪問(wèn)一些新的頁(yè)面，然后逐步建立一個(gè)比較穩(wěn)定的工作集。工作集是指當(dāng)前任務(wù)正在使用的邏輯頁(yè)面的集合。如果分配給一個(gè)任務(wù)的物理頁(yè)面數(shù)太少，不能包含整個(gè)的工作集，任務(wù)將會(huì)造成很多缺頁(yè)中斷，需要頻繁地進(jìn)行頁(yè)面置換，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“抖動(dòng)”。49.嵌入式系統(tǒng)軟件 ．嵌入式系統(tǒng)的軟件組成與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（嵌入式系統(tǒng)軟件組成，嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展，實(shí)時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，微內(nèi)核與宏內(nèi)核，嵌入式操作系統(tǒng)的仿真平臺(tái)等）．板級(jí)支持軟件包（BSP）和引導(dǎo)加載程序Bootloader（硬件抽象層HAL，BSP 的功能和移植，Bootloader 的執(zhí)行過(guò)程，U-boot 及其移植等）．嵌入式Linux 操作系統(tǒng)（嵌入式Linux 的發(fā)展和自由軟件，嵌入式Linux 內(nèi)核的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)調(diào)用接口，常見(jiàn)嵌入式Linux 等）．嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II（基本特點(diǎn)、代碼結(jié)構(gòu)、任務(wù)管理與調(diào)度、任務(wù)通信、中斷處理、移植等）50.嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

1．嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程和工具（開(kāi)發(fā)步驟，交叉開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具，系統(tǒng)的調(diào)試工具等）

2．系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具軟件（ADS、RVDS的特點(diǎn)與使用，GCC的常用命令與參數(shù)）

3．以S3C2410/S3C2440為背景的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)（硬件接口及部件的綜合使用；無(wú)操作系統(tǒng)環(huán)境下的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；μC/OS-II環(huán)境下的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)）51.嵌入式系統(tǒng)的定義

(1)定義：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，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(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

(2)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4 個(gè)階段：無(wú)操作系統(tǒng)階段、簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)階段、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段、面向Internet 階段。

(3)知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(IP 核)：具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范、可在多個(gè)集成電路設(shè)計(jì)中重復(fù)使用的功能模塊，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)芯片(SOC)的基本構(gòu)件。

(4)IP 核模塊有行為、結(jié)構(gòu)和物理3 級(jí)不同程度的設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)描述功能行為的不同可以分為三類(lèi)：軟核、固核、硬核。

52.嵌入式系統(tǒng)的組成：硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層

(1)硬件層：嵌入式微處理器、存儲(chǔ)器、通用設(shè)備接口和I/O 接口。

嵌入式核心模塊=微處理器+電源電路+時(shí)鐘電路+存儲(chǔ)器

Cache：位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時(shí)間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)。它的主要目標(biāo)是減小存儲(chǔ)器給微處理器內(nèi)核造成的存儲(chǔ)器訪問(wèn)瓶頸，使處理速度更快。

(2)中間層(也稱(chēng)為硬件抽象層HAL 或者板級(jí)支持包BSP)：它將系統(tǒng)上層軟件和底層硬件分離開(kāi)來(lái)，使系統(tǒng)上層軟件開(kāi)發(fā)人員無(wú)需關(guān)系底層硬件的具體情況，根據(jù)BSP 層提供的接口開(kāi)發(fā)即可。

BSP 有兩個(gè)特點(diǎn)：硬件相關(guān)性和操作系統(tǒng)相關(guān)性。

設(shè)計(jì)一個(gè)完整的BSP 需要完成兩部分工作：

A、嵌入式系統(tǒng)的硬件初始化和BSP 功能。

片級(jí)初始化：純硬件的初始化過(guò)程，把嵌入式微處理器從上電的默認(rèn)狀態(tài)逐步設(shè)置成系統(tǒng)所要求的工作狀態(tài)。

板級(jí)初始化：包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過(guò)程，為隨后的系統(tǒng)初始化和應(yīng)用程序建立硬件和軟件的運(yùn)行環(huán)境。

系統(tǒng)級(jí)初始化：以軟件為主的初始化過(guò)程，進(jìn)行操作系統(tǒng)的初始化。

B、設(shè)計(jì)硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

(3)系統(tǒng)軟件層：由RTOS、文件系統(tǒng)、GUI、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。

RTOS 是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

(4)應(yīng)用軟件：由基于實(shí)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序組成。53.實(shí)時(shí)系統(tǒng)

(1)定義：能在指定或確定的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和對(duì)外部或內(nèi)部、同步或異步時(shí)間做出響應(yīng)的系統(tǒng)。

(2)區(qū)別：通用系統(tǒng)一般追求的是系統(tǒng)的平均響應(yīng)時(shí)間和用戶(hù)的使用方便;而實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要考慮的是在最壞情況下的系統(tǒng)行為。

(3)特點(diǎn)：時(shí)間約束性、可預(yù)測(cè)性、可靠性、與外部環(huán)境的交互性。

(4)硬實(shí)時(shí)(強(qiáng)實(shí)時(shí))：指應(yīng)用的時(shí)間需求應(yīng)能夠得到完全滿(mǎn)足，否則就造成重大安全事故，甚至造成重大的生命財(cái)產(chǎn)損失和生態(tài)破壞，如：航天、軍事。

(5)軟實(shí)時(shí)(弱實(shí)時(shí))：指某些應(yīng)用雖然提出了時(shí)間的要求，但實(shí)時(shí)任務(wù)偶爾違反這種需求對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行及環(huán)境不會(huì)造成嚴(yán)重影響，如：監(jiān)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)。