第一篇：學(xué)習(xí)嵌入式Linux系統(tǒng)的筆記和體會

學(xué)習(xí)嵌入式Linux系統(tǒng)的筆記和體會

一個典型的桌面Linux系統(tǒng)包括3個主要的軟件層---linux內(nèi)核、C庫和應(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)動程序代表應(yīng)用程序與硬件之間進行會話。內(nèi)核之上是C庫，負(fù)責(zé)把POSIX API轉(zhuǎn)換為內(nèi)核可以識別的形式，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)動內(nèi)核來完成特定的任務(wù)。

在設(shè)計嵌入式應(yīng)用的時候，可以不按照這種層次，應(yīng)用程序越過C庫直接和內(nèi)核會話，或者把應(yīng)用和內(nèi)核捆綁在一起，甚至可以把應(yīng)用寫為內(nèi)核的一個線程，在內(nèi)核中運行，雖然這樣在移植上帶來了困難，但考慮嵌入式系統(tǒng)對尺寸要求小的特點，是完全可行的。不過我們使用三層軟件結(jié)構(gòu)的模式來學(xué)習(xí)嵌入式linux將會是我們認(rèn)識更清晰，簡單可行并使應(yīng)用具有彈性。

快速入門

最簡單的建立嵌入式Linux應(yīng)用的方法就是從我們使用的桌面Linux入手，安裝一個喜愛的版本，把我們的某個應(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)用遠比我們的桌面版本功能簡單專一，它也許就是一個用于足彩的終端機，或是一個數(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，是因為少量的靜態(tài)連接程序所要的存儲空間，比同樣數(shù)量的動態(tài)連接的程序所占的空間小，這個平衡點需要我們在實際開發(fā)中去獲取。也許你正在設(shè)計的是個PDA，它的應(yīng)用程序較多，那么你很可能就要使用動態(tài)連接程序來減少存儲空間。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)你運行 ldd /bin/bash 時，你會看到它們都和好幾個庫文件相連。好了，這樣看來，我們得把PC想像成一個嵌入式硬件平臺，再重新制作一個特定功能的嵌入式linux。

基礎(chǔ)知識

再進行實際操作之前，先來搞清楚幾個基礎(chǔ)知識。

內(nèi)核裝載器Loader，它的作用是把內(nèi)核從外部存儲器，移動到內(nèi)存中。它只作這個事情，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，你必須使用專門的loader，或者自己編寫loader來裝入內(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上開始執(zhí)行。

內(nèi)核，一旦內(nèi)核開始執(zhí)行，它將通過驅(qū)動程序初始化所有硬件，這可以從我們的pc機監(jiān)視器的輸出看出來，每個驅(qū)動程序都打印一些有關(guān)它的信息。初始化完成后，計算機就準(zhǔn)備運行嵌入式應(yīng)用。也許一個，也許是多個應(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loader 向核心傳入init=/program 可以定制首先運行的程序)。桌面linux中，init會讀取/etc/inittab文件，來決定執(zhí)行級別和哪些腳本和命令。嵌入式應(yīng)用中，可以根據(jù)實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init是個靜態(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)核從存儲介質(zhì)裝入到內(nèi)存的相同的機制來裝入一個小型文件系統(tǒng)。這個文件系統(tǒng)最好是以壓縮的方式存儲在介質(zhì)上的，解壓縮到RAM盤上。通過使用initrd,包含有核心驅(qū)動和啟動腳本的小文件系統(tǒng)，就可以直接從介質(zhì)上和內(nèi)核一起啟動起來，內(nèi)核屆壓縮這個文件系統(tǒng)，并執(zhí)行這個文件系統(tǒng)上叫做/linuxrc的腳本文件，這個腳本通常會把啟動過程中所需要的驅(qū)動程序裝入。腳本退出以后，initrd文件系統(tǒng)也卸下了，啟動過程進入真正初始化過程。對于嵌入式來講，可以將需要的應(yīng)用軟件都運行在這個initrd文件系統(tǒng)上，只要/linxrc文件不結(jié)束，內(nèi)核啟動過程的其他部分就不會繼續(xù)。

做個試驗：

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)行了加載了兩個模塊的操作，你在啟動linxu的時候會看見屏幕打印信息。

入門試驗，制作一個簡單的應(yīng)用

我們使用一張軟盤啟動一臺假象的只有一個串口，鍵盤輸入，顯示輸出的x86架構(gòu)的linux系統(tǒng)，執(zhí)行的特定應(yīng)用就是運行minicom，通過串口撥號。需要軟件: minicom-xx.src.tar.gz 和 syslinux-xx.tar.gz，xx代表版本號，開始之前，在主目錄建立一個目錄，來釋放這兩個軟件包：

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、支持RAM盤(4096)、支持 initial RAM disk(initrd)、虛你終端、虛擬終端控制臺、標(biāo)準(zhǔn)串口、ext2文件系統(tǒng)、控制臺驅(qū)動，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、編譯一個靜態(tài)的minicom，把它作為將來的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)刪除這個判斷條件語句，主要是用于權(quán)限判斷的，因為這個嵌入應(yīng)用不關(guān)注權(quán)限問題，否則會出錯。

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、制作軟盤引導(dǎo)，并拷貝文件 bzimage image.gz 到軟盤

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

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、用軟盤啟動計算機，如果幸運，minicom的運行畫面出現(xiàn)在屏幕上。

到此，我們的單應(yīng)用嵌入式linux做好了，但它還很簡陋，沒有什么實際用途，但通過這個實驗，可以了解嵌入式系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)和開發(fā)過程。在進行實際的嵌入式開發(fā)時，通常要在PC機上借助嵌入式linux開發(fā)工具包，如：uclinux,bluecat等，對相應(yīng)的硬件平臺(目標(biāo)機)進行軟件編寫編譯，調(diào)試成功后，將內(nèi)核及應(yīng)用程序?qū)懭氲侥繕?biāo)機的存儲器中，從而完成整個應(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: 查看硬盤分區(qū)信息，-l以列表方式查看

->代表是鏈接文件，類似window下的快捷方式。

cp: 復(fù)制命令,例子cp 文件名 /home/dir/

mv: 移動或改名，如mv sonf.confsonf.txt(改名)移動：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)前用戶的權(quán)限，r代表組用戶的權(quán)限，w代表其它用戶的權(quán)限。x代表有執(zhí)行權(quán)限。

/boot/gruff.conf: 啟動引導(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開頭）、字符設(shè)備(c開頭)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。had代表第一個硬盤，hdb代表第二個硬盤。Hdb2代表第二塊硬盤的第二個分區(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文件存放不同啟動方式下必須啟動的進程。Inittab文件中有6個啟動level，wait中對應(yīng)著6個level的目錄，respawn代表當(dāng)一個進程被意外終止了，但會自動啟動的進程，如守護進程。rc.d目錄中存放了一個rc.sysinit文件，里面存放系統(tǒng)初始化配置信息。/etc還有一個vsftpd里面存放tcp、ftp的配置。

/home : 用戶目錄，存放用戶的文件，/lib：存放庫文件，后綴為so的文件代表動態(tài)鏈接庫。

/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盤的文件，首先應(yīng)該將D盤的文件映射過來，mount –t /dev/hda2/mnt/windows/d

/opt:用戶安裝的應(yīng)用程序

/proc:是系統(tǒng)運行的映射，比較重要。里面的文件數(shù)字代表進程號。每個進程號目錄下包含進程的基本信息。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。還有分區(qū)信息，modole信息，狀態(tài)信息，版本信息

對于Linux的設(shè)備驅(qū)動程序，有兩種加載模式，一種是直接加載進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)機工具。

/usr: 安裝系統(tǒng)時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的庫文件，src包含Linux2.4的內(nèi)核源碼

/var：存放是臨時變量

3、

第三篇：學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)感言

個人覺得培訓(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€學(xué)校的課程對比下，你就知道大同小異了，培訓(xùn)主要就是C、Linux和ARM課程。

我原來也想去培訓(xùn)，可是家里條件不允許，我沒有那么多錢，后來我只好自學(xué)了，不懂的就上論壇問，我自己學(xué)了四個月，差不多也入門了，現(xiàn)在也是在做嵌入式開發(fā)。想想我自己走過的路，其實我發(fā)現(xiàn)，其實嵌入式并沒有想象的難，關(guān)鍵是要花時間去學(xué)，要堅持幾個月就可以了。

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

我把我前階段看到的一篇一個?？粕绾巫詫W(xué)嵌入式，里面有介紹了他的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)過程的文章，給樓主看看，希望對你有幫助。

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

先做個自我介紹，我07年考上一所很爛專科民辦的學(xué)校，學(xué)的是生物專業(yè)，具體的學(xué)校名稱我就不說出來獻丑了。09年我就輟學(xué)了，我在那樣的學(xué)校，一年學(xué)費要1萬多，但是根本沒有人學(xué)習(xí)，我實在看不到希望，我就退學(xué)了。

退學(xué)后我也迷茫，大專都沒有畢業(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)后我一段時間，我想去找工作，因為我比較沉默寡言，不是很會說話，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。

一次偶然的機會，我才聽到嵌入式這個行業(yè)。那天我去新華書店，在計算機分類那邊想找本書學(xué)習(xí)。后來有個女孩子走過來，問我是不是讀計算機的，有沒有興趣學(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。聽了她的介紹，我心里癢癢的，確實我很想去學(xué)會一門自己的技術(shù)，靠自己的雙手吃飯。

回家后，我就上網(wǎng)查了下嵌入式，確實是當(dāng)今比較熱門的行業(yè)，也是比較好找工作的，工資也是相對比較高。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間再做打算。

后來，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》，是一個嵌入式高手介紹沒有基礎(chǔ)的朋友怎么自學(xué)入門學(xué)嵌入式，文章寫的很好，包含了如何學(xué)習(xí)，該怎么學(xué)習(xí)。他提到一個方法就是看視頻，因為看書實在太枯燥和費解的，很多我們也看不懂。這點我真的很認(rèn)同，我自己看書往往看不了幾頁。

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)，如果實在學(xué)不會我再去培訓(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)，我是想找一個能夠告訴我該怎么學(xué)的視頻，一套從入門到精通的視頻，一個比較完整的資料，最好能有老師教，不懂可以請教的。

后來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)開始學(xué)嵌入式》，網(wǎng)址：http://www.FASHIONWEEKDAILY.info/evem.htm里面的教程還不錯，很完整，可以讓我從基礎(chǔ)的開始學(xué)起。視頻不便宜啊，但是我也忍了，畢竟買幾本書都要幾百了，何況他們還有半年的技術(shù)咨詢和服務(wù)，算值了。

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

收到他們寄過來的光盤后，我就開始學(xué)習(xí)了，由于我沒有什么基礎(chǔ)，我就從最簡單的C語言視頻教程學(xué)起，話說簡單，其實我還是很多不懂的，我只好請教他們，他們還是很熱心的，都幫我解決了。C語言我差不多學(xué)了一個禮拜，接下來我就學(xué)了linux的基本命令，我在他們提供linux虛擬機上都有做練習(xí)，敲linux的基本命令，寫簡單的C語言代碼，差不多也就三個禮拜。我每天都在不停的寫一些簡單的代碼，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)沒有多大的區(qū)別，這一看就是兩個月，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)動我只是有一點點的了解，這個相對難一點，我想以后再慢慢啃。

這兩個月，除了吃飯睡覺，我?guī)缀醵荚趯W(xué)習(xí)。因為我知道幾乎沒有基礎(chǔ)，比別人差勁，我只能堅持努力著，我不能放棄，我必要要靠自己來養(yǎng)活自己，必須學(xué)好這門技術(shù)，同時我不懂的就問，這里真的很感謝他們的技術(shù)客服對我的任何問題都是耐心的解答，每天都我?guī)缀醵加泻脦讉€問題問他們，然后我就把不懂的問題總結(jié)記下來，這樣慢慢積累了一段時間，我發(fā)現(xiàn)自己真的有點入門了。

最后的一個月，我就去看關(guān)于實踐部分的內(nèi)容，了解嵌入式項目具體的開發(fā)流程，需要什么樣的知識，我就開始準(zhǔn)備這方面的知識，也就是學(xué)習(xí)這方面的視頻，同時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，這樣差不多準(zhǔn)備了20天左右

我覺得自己差不多入門了，會做一些簡單的東西了。我就想去找工作看看，于是我就到51job瘋狂的投簡歷，因為我學(xué)歷的問題，?？茮]有畢業(yè)，說真的，大公司沒有人會要我，所以我投的都是民營的小公司，我希望自己的努力有所回報。沒有想過幾天過后，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，因為我之前做了準(zhǔn)備，但是他們的要求比較嚴(yán)格，需要有一年的項目經(jīng)驗，所以我沒有被選中。

后來陸續(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)用開發(fā)，做安防產(chǎn)品的應(yīng)用的。我想我也比較幸運，經(jīng)理很看重我的努力，就決定錄用我，開的工資是3500一個月，雖然我知道在上海3500只能過溫飽的生活，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，我工資一定會翻倍的。

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

在大學(xué)生如則的身上，我們看到了一種精神，就是對認(rèn)準(zhǔn)的事情，不管多困難，多曲折，都不放棄，而且要堅定地、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)一個人將它視作自己的事業(yè)和理想，它就是快樂的、充實的，堅持下去，必將看到成功的果實，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

說實在話在沒有學(xué)習(xí)之前，以及在學(xué)之前通過一些口中得知這是一門很不錯，很有意思的一門課。而且目前是十分吃香的一門課程，如果學(xué)好了工作很好找并且待遇也很好。聽到這些，我內(nèi)心非常期待上這門含金量如此之高的一門技術(shù)課。據(jù)我了解，嵌入式系統(tǒng)是一個很有前景的行業(yè)。學(xué)會嵌入式技術(shù)，就相當(dāng)于給自己創(chuàng)造了更多的機會。那么，在可以預(yù)計的將來，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用會越來越廣泛。（大量的人才需求，未來五年內(nèi)，國內(nèi)LINUX嵌入式軟件開發(fā)的人才缺口達到120萬）

說實在的，第一天，我滿懷期望的去上這門課?？墒且簧险n聽到老師的介紹，我就頭昏腦脹了。這是什么課啊，誰會聽得懂。猶如天書一般。

實事求是的說，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)會嵌入式技術(shù)的說法是夸大其詞了。這個就像學(xué)英語一樣，學(xué)英語無論怎樣學(xué)，不管是“瘋狂學(xué)”還是用新理念來學(xué)，真正掌握的話還是需要一步步積累才能熟練掌握。在此，我們通過短短的幾個星期簡單的了解和學(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)實的。我心里清楚我們需要做的是：

第一：把心踏實下來，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，爭取一鼓作氣入門。一旦入門了以后呢就好辦了。嵌入式技術(shù)的掌握，本身呢就比較難，要是再走些彎路，時間上會浪費，甚至?xí)绊憣W(xué)習(xí)的信心。

這就是我這段時間的學(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)計師筆記歸納總結(jié)

軟考嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師筆記

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+時鐘電路+存儲器

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)是減小存儲器給微處理器內(nèi)核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快。

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

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

設(shè)計一個完整的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。

片級初始化：純硬件的初始化過程，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)。

板級初始化：包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過程，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行環(huán)境。

系統(tǒng)級初始化：以軟件為主的初始化過程，進行操作系統(tǒng)的初始化。

B、設(shè)計硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。

(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)和開發(fā)平臺。

(4)應(yīng)用軟件：由基于實時系統(tǒng)開發(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)。

(2)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4 個階段：無操作系統(tǒng)階段、簡單操作系統(tǒng)階段、實時操作系統(tǒng)階段、面向Internet 階段。

(3)知識產(chǎn)權(quán)核(IP 核)：具有知識產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范、可在多個集成電路設(shè)計中重復(fù)使用的功能模塊，是實現(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 級不同程度的設(shè)計，對應(yīng)描述功能行為的不同可以分為三類：軟核、固核、硬核。3.實時系統(tǒng)的調(diào)度

(1)調(diào)度：給定一組實時任務(wù)和系統(tǒng)資源，確定每個任務(wù)何時何地執(zhí)行的整個過程。

(2)搶占式調(diào)度：通常是優(yōu)先級驅(qū)動的調(diào)度，如uCOS。優(yōu)點是實時性好、反應(yīng)快，調(diào)度算法相對簡單，可以保證高優(yōu)先級任務(wù)的時間約束;缺點是上下文切換多。

(3)非搶占式調(diào)度：通常是按時間片分配的調(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)點是上下文切換少;缺點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)動策略：系統(tǒng)在運行前根據(jù)各任務(wù)的時間約束及關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用某種搜索策略生成一張運行時刻表，指明各任務(wù)的起始運行時刻及運行時間。

(5)優(yōu)先級驅(qū)動策略：按照任務(wù)優(yōu)先級的高低確定任務(wù)的執(zhí)行順序。

(6)實時任務(wù)分類：周期任務(wù)、偶發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù)。

(7)實時系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)模型：數(shù)據(jù)采集任務(wù)實現(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)行機構(gòu)管理任務(wù)控制機構(gòu)執(zhí)行。4.實時系統(tǒng)

(1)定義：能在指定或確定的時間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和對外部或內(nèi)部、同步或異步時間做出響應(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)時間和用戶的使用方便;而實時系統(tǒng)主要考慮的是在最壞情況下的系統(tǒng)行為。

(3)特點：時間約束性、可預(yù)測性、可靠性、與外部環(huán)境的交互性。

(4)硬實時(強實時)：指應(yīng)用的時間需求應(yīng)能夠得到完全滿足，否則就造成重大安全事故，甚至造成重大的生命財產(chǎn)損失和生態(tài)破壞，如：航天、軍事。

(5)軟實時(弱實時)：指某些應(yīng)用雖然提出了時間的要求，但實時任務(wù)偶爾違反這種需求對系統(tǒng)運行及環(huán)境不會造成嚴(yán)重影響，如：監(jiān)控系統(tǒng)、實時信息采集系統(tǒng)。

(6)任務(wù)的約束包括：時間約束、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)共用一個存儲空間，程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置，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)是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址、獨立訪問，是一種將程序存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)。例如：AVR、ARM9、ARM10?

(3)CISC 與RISC 的特點比較(參照教程22 頁)。

計算機執(zhí)行程序所需要的時間P 可以用下面公式計算：

P=I×CPI×T

I：高級語言程序編譯后在機器上運行的指令數(shù)。

CPI：為執(zhí)行每條指令所需要的平均周期數(shù)。

T：每個機器周期的時間。

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

(5)流水線的指標(biāo)：

吞吐率：單位時間里流水線處理機流出的結(jié)果數(shù)。如果流水線的子過程所用時間不一樣長，則吞吐率應(yīng)為最長子過程的倒數(shù)。

建立時間：流水線開始工作到達最大吞吐率的時間。若m 個子過程所用時間一樣，均為t，則建立時間T=mt。

(6)信息存儲的字節(jié)順序

A、存儲器單位：字節(jié)(8 位)

B、字長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)備的存儲順序問題取決于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)電路是否具有存儲功能，將邏輯電路劃分為：組合邏輯電路和時序邏輯電路。

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

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

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

(5)NOR(或非)和NAND(與非)的門電路稱為全能門電路，可以實現(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n 位的二進制代碼，在m 個輸出端中最多有一個有效。

當(dāng)m=2n 是，為全譯碼;當(dāng)m<2n 時，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比較大，采用集成門電路直接驅(qū)動LED時，較多采用低電平驅(qū)動方式。液晶七段字符顯示器LCD 利用液晶有外加電場和無外加電場時不同的光學(xué)特性來顯示字符。

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

(9)在選用觸發(fā)器的時候，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)簡單的特點，常用來組成暫存器。

邊沿觸發(fā)方式：具有很強的抗數(shù)據(jù)端干擾能力，常用來組成寄存器、計數(shù)器等。7.總線電路及信號驅(qū)動

(1)總線是各種信號線的集合，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。在同一時刻，每條通路線路上能夠傳輸一位二進制信號。按照總線所傳送的信息類型，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：總線能同時傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)(bit)，即人們常說的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)門為輸出緩沖器。

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

(5)采用總線復(fù)用技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)總線和地址總線的共用。但會帶來兩個問題：

A、需要增加外部電路對總線信號進行復(fù)用解耦，例如：地址鎖存器。

B、總線速度相對非復(fù)用總線系統(tǒng)低。

(6)兩類總線通信協(xié)議：同步方式、異步方式。

(7)對總線仲裁問題的解決是以優(yōu)先級(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：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，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 來決定，不同系列的TTL 應(yīng)選用不同的R 值。9.差錯控制編碼

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

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

(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、實時性和各種利用率。

(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，是一個嵌入式系統(tǒng)能正常工作的保證，一般用平均故障間隔時間MTBF 來度量。

(3)可維護性：一般用平均修復(fù)時間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)可擴展性

性價比中的價格，除了直接購買嵌入式系統(tǒng)的價格外，還應(yīng)包含安裝費用、若干年的運行維修費用和軟件租用費。

11.嵌入式系統(tǒng)中信息表示與運算基礎(chǔ)

(1)進位計數(shù)制與轉(zhuǎn)換：這樣比較簡單，也應(yīng)該掌握怎么樣進行換算，有出題的可能。

(2)計算機中數(shù)的表示：源碼、反碼與補碼。

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

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

例如-98 的源碼：11100010B

反碼：10011101B

補碼：10011110B

(3)定點表示法：數(shù)的小數(shù)點的位置人為約定固定不變。

浮點表示法：數(shù)的小數(shù)點位置是浮動的，它由尾數(shù)部分和階數(shù)部分組成。

任意一個二進制N 總可以寫成：N=2P×S。S 為尾數(shù)，P 為階數(shù)。(4)漢字表示法(教程67、68 頁)，搞清楚GB2318-80 中國標(biāo)碼和機內(nèi)碼的變換。

(5)語音編碼中波形量化參數(shù)(可能會出簡單的計算題目哦)

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

人耳的聽覺上限是20kHz，因此40kHz 以上的采樣頻率足以使人滿意。

CD 唱片采用的采樣頻率是44.1kHz。

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

聲道數(shù)：單聲道和立體聲雙道。立體聲需要兩倍的存儲空間。12.嵌入式系統(tǒng)的評價方法：測量法和模型法

(1)測量法是最直接最基本的方法，需要解決兩個問題：

A、根據(jù)研究的目的，確定要測量的系統(tǒng)參數(shù)。

B、選擇測量的工具和方式。

(2)測量的方式有兩種：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)方程去刻畫系統(tǒng)的模型，而模擬模型法是用模擬程序的運行去動態(tài)表達嵌入式系統(tǒng)的狀態(tài)，而進行系統(tǒng)統(tǒng)計分析，得出性能指標(biāo)。

(4)分析模型法中使用最多的是排隊模型，它包括三個部分：輸入流、排隊規(guī)則和服務(wù)機構(gòu)。

(5)使用模型對系統(tǒng)進行評價需要解決3 個問題：設(shè)計模型、解模型、校準(zhǔn)和證實模型。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)和進行邏輯運算工作。

C、寄存器：用于暫存臨時性的數(shù)據(jù)。

2.嵌入式微處理器的分類(根據(jù)用途)

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

(2)嵌入式微處理器(EMPU)：又稱為單板機，由通用計算機中的CPU 發(fā)展而來，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 等模塊做到同一個芯片上。

(3)嵌入式DSP 處理器(DSP)：專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進行了特殊設(shè)計，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，其最大的特點是成功實現(xiàn)了軟硬件的無縫結(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

該部分參考《教程》86～94頁，以8051為重點，徹底搞清楚8位單片機的工作原理，外設(shè)控制、存儲分布、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的定時器使用、外部時鐘連接、實際應(yīng)用的流程設(shè)計以及典型的尋址方式。這些考點幾乎可以在《教程》上找到，例如外部時鐘連接那個問題的答案就是《教程》89頁上面的原圖。4.典型16位微處理器的結(jié)構(gòu)和特點

該部分參考《教程》94～97頁。典型的微處理器可以參考MSP430，找一本這方面的書看看關(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

該部分參考《教程》97～112頁。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。按照我個人的意見，作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師考試，逐漸增加考查ARM 體系結(jié)構(gòu)與編程方面的題目是大勢所趨。2006年沒有一道關(guān)于ARM 的題目，2007年出了少量題目，可能在2008年會繼續(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，這個可能是一個過度過程，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的考試中就會出現(xiàn)。14.單片機系統(tǒng)的基本概念

(1)單片機組成：中央處理器、存儲器、I/O 設(shè)備。

(2)存儲器：物理實質(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)在掉電后仍然會保留下來。

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

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

(4)輸出電平：高電平電壓(輸出“1”時)和低電平電壓(輸出“0”時)

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

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：因此在單片機和PC 進行通訊的時候需要一個MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。

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

A、堆棧特性：后進先出(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，導(dǎo)致棧頂位置變化時，堆棧指針會隨之變化。

C、堆棧操作：壓棧操作(PUSH)和出棧操作(POP)。

D、堆棧類型：“向上生長”型堆棧，每次壓棧時堆棧指針加1;“向下生長”型堆棧，每次壓棧堆棧時指針減1。

E、堆棧應(yīng)用：調(diào)用子程序、響應(yīng)中斷時，堆棧用于保護現(xiàn)場;還可以用作臨時數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來使用。

F、使用注意：堆棧溢出問題，壓棧和出棧的匹配問題。

(6)定時/計數(shù)器：實質(zhì)都是計數(shù)器。用作定時器時是對單片機內(nèi)部的時鐘脈沖進行計數(shù)，而在用作計數(shù)器時是對單片機外部的輸入脈沖進行計數(shù)，其作用如下：

A、計時、定時或延時控制;

B、脈沖技術(shù);

C、測量脈沖寬度或頻率(捕獲功能)

(7)中斷：優(yōu)先級更高的事件發(fā)生，打斷優(yōu)先級低的時間進程。引起中斷的事件稱為中斷源。一個單片機可能支持多個中斷源，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)一個低級中斷尚未執(zhí)行完畢，又發(fā)生了一個高級優(yōu)先級的中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)而執(zhí)行高級中斷服務(wù)程序，待處理完高級中斷后再回過頭來執(zhí)行低級中斷服務(wù)程序。

B、中斷響應(yīng)時間是指從發(fā)出中斷請求到進入中斷處理所用的時間;中斷處理時間是指中斷處理開始到中斷處理結(jié)束的時間。

C、中斷響應(yīng)過程：

a、保護現(xiàn)場：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：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：單片機為每個中斷源分配了不同的中斷入口地址，也稱為中斷向量。

(8)復(fù)位：通過外部電路給單片機的復(fù)位引進一個復(fù)位信號，讓系統(tǒng)重新開始運行。

A、復(fù)位發(fā)生時的動作：

a、PC 指針從起始位置開始執(zhí)行(大多數(shù)單片機都時從0x0000處開始執(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(如果時上電復(fù)位，則是隨即數(shù))。

B、兩種不同的復(fù)位啟動方式：

a、冷啟動：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)開始正常運行。

b、熱啟動：在不斷電的狀態(tài)下，給單片機復(fù)位引進一個復(fù)位信號，讓系統(tǒng)重新開始。

C、兩種類型的復(fù)位電路：高電平復(fù)位和低電平復(fù)位。

D 注意事項：

a、注意復(fù)位信號的電平狀態(tài)及持續(xù)時間必須滿足系統(tǒng)要求。

b、注意避免復(fù)位信號抖動。

(9)時鐘電路：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖電路才能正常工作。時鐘電路相當(dāng)于單片機的心臟，它的每一次跳動(振動節(jié)拍)都控制著單片機的工作節(jié)奏。振蕩得慢時，系統(tǒng)工作速度就慢，振蕩得快時，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、機器周期：單片機完成一個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機器周期。不同的指令需要的機器周期數(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，不能用邏輯地址來直接訪問內(nèi)存單元。

為了保證CPU 在執(zhí)行指令的時候，可以正確地訪問內(nèi)存單元，需要將用戶程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為運行時由機器直接尋址的物理地址。這個過程稱為：地址映射。

地址映射由存儲管理單元MMU 來完成。

地址映射主要有兩種方式：靜態(tài)地址映射和動態(tài)地址映射。

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

動態(tài)地址映射：當(dāng)用戶程序被裝入內(nèi)存時，不對指令代碼做任何修改，而是在程序的運行過程中，當(dāng)它需要訪問內(nèi)存單元的時候，再來進行地址轉(zhuǎn)換。

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

這個基地址寄存器位于MMU 的內(nèi)部，整個地址映射過程是自動運行的。從理論上說，每訪問一次內(nèi)存都要進行一次地址映射。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四個功能模塊：

A、T 模塊：表示16位Thumb，可以在兼顧性能的同時減少代碼尺寸。

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，用于實時斷點觀測及變量觀測的邏輯電路部分。

(4)ARM處理器有7種運行模式：

A、用戶模式(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)使用的一種保護模式。

E、數(shù)據(jù)訪問中止模式(Abort)：用于虛擬存儲及存儲保護。

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

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

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

處理器模式可以通過軟件控制進行切換，也可以通過外部中斷或異常處理過程進行切換。大多數(shù)的用戶程序運行在用戶模式下，這時，應(yīng)用程序不能訪問一些受操作系統(tǒng)保護的系統(tǒng)資源，應(yīng)用程序也不能直接進行處理器模式切換。當(dāng)需要進行處理器模式切換時，應(yīng)用程序可以產(chǎn)生異常處理，在異常處理中進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)控制整個系統(tǒng)的資源。

當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)生異常中斷時，處理器進入相應(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，這樣就可以保證進入異常模式時，用戶模式下的寄存器不被破壞。系統(tǒng)模式并不是通過異常過程進入的，它和用戶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，可以訪問所有的系統(tǒng)資源，也可以直接進行處理器模式切換，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

互之間的依賴關(guān)系，這些功能主要包括：

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

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

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、共享、保密和保護等問題。

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

(2)嵌入式操作系統(tǒng)分類：

A、按系統(tǒng)類型：商業(yè)系統(tǒng)、專用系統(tǒng)、開源系統(tǒng)。

B、按響應(yīng)時間：硬實時系統(tǒng)、軟實時系統(tǒng)。

C、按軟件結(jié)構(gòu)：單體結(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：

A、規(guī)模較小。

B、開發(fā)難度大。

C、實時性和可靠性要求高。

D、要求固化存儲。

(2)嵌入式軟件分類：

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)載與用戶進行交互。

C、支撐軟件：輔助軟件開發(fā)的工具軟件。

(3)無操作系統(tǒng)的嵌入式軟件的兩種實現(xiàn)方式：

A、循環(huán)輪轉(zhuǎn)

優(yōu)點：簡單、直觀、開銷小、可預(yù)測。

缺點：過于簡單，所有代碼順序執(zhí)行，無法處理異步事件，缺乏并行處理能力。

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

前臺(事件處理級)：中斷服務(wù)程序，負(fù)載處理異步事件。

后臺(任務(wù)級)：一個無限循環(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：

A、提高系統(tǒng)的可靠性。

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

C、有利于系統(tǒng)的擴展與移植。

(5)設(shè)備驅(qū)動層(也叫板級支持包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)備都需要某種類型軟件的初始化和管理。這部分工作由設(shè)備驅(qū)動層來完成的，它負(fù)責(zé)直接與硬件大交道，對硬件進行管理和控制，為上層軟件提供所需的驅(qū)動支持，類似PC 系統(tǒng)中的BIOS 和驅(qū)動程序。19.設(shè)備管理

(1)設(shè)備管理基礎(chǔ)

一個I/O 單元通常由兩個部分組成：

A、機械部分：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獨立編址：對于各種設(shè)備控制器中的每一個寄存器，分配一個唯一的I/O端口編號，也叫I/O 端口地址，然后用專門的I/O 指令對這些端口進行操作。這些端口地址構(gòu)成的地址空間是完全獨立的，與內(nèi)存地址空間沒有任何關(guān)系。

B、內(nèi)存映象編址：把各種設(shè)備控制器當(dāng)中的每一個寄存器都映射為一個內(nèi)存單元，這內(nèi)存單元專門用于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：對于設(shè)備控制器當(dāng)中的寄存器采用獨立編址的方法，每個寄存器有一個獨立的I/O 端口地址;而對于設(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：要一直占用CPU，浪費CPU 的時間。

B、中斷驅(qū)動方式：前后臺系統(tǒng)。

C、直接內(nèi)存訪問：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，任何時候只能有一個程序在運行。

B、多道程序技術(shù)：操作系統(tǒng)中，允許多個程序同時存在并運行。

(2)進程

進程，簡單的說，是一個正在運行的程序。

進程與程序既有聯(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，它是一個靜態(tài)的概念。而進程是正在執(zhí)行的程序，它也由兩部分組成：程序和該程序的運行上下文。它是一個動態(tài)的概念。

B、程序和進程之間并不是一一對應(yīng)的。一個進程在運行的時候可以啟動一個或多個程序。反之，同一個程序也可能由多進程同時執(zhí)行。

C、程序可以作為一種軟件資源長期保存，以文件的形式存放在光盤或硬盤上，而進程則是一次執(zhí)行的過程，它是暫時的，是動態(tài)的產(chǎn)生和終止。

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

進程有三個特性：

A、動態(tài)性：進程是正在運行的程序，而程序的運行狀態(tài)是不斷變化的。

B、獨立性：進程是系統(tǒng)資源的使用單位，每個進行有自己的運行上下文和內(nèi)部狀態(tài)。

C、并發(fā)性：宏觀來看，系統(tǒng)中同時有多個進程存在，它們相互獨立地運行。

注：對于并發(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)運行，而微觀上還是順序進行，各個進程輪流去使用CPU 資源。在單核CPU 中，真正的、物理上的PC 寄存器只有一個，進程在輪流執(zhí)行的時候，物理PC 的取值也在不斷變化。而邏輯PC 其實就是一個內(nèi)存變量。每個進程都有一個邏輯PC，當(dāng)一個進程要運行的時候，就把它的邏輯PC 裝載到物理PC 中去;反之，當(dāng)一個進程暫不運行的時候，就把物理PC中的值保存在它的邏輯PC 當(dāng)中。

(3)線程

線程就是進程當(dāng)中的一條執(zhí)行流程。

進程其實包含兩個部分：資源平臺和執(zhí)行流程(線程)。

在一個進程當(dāng)中，或者說在一個資源平臺上，可以同時存在多個線程;可以用線程作為CPU 的基本調(diào)度單位，使得各個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行;對于同一個進程當(dāng)中的各個線程來說，他們可以共享該進程的大部分資源。每個線程都有自己獨立的CPU運行上下文和棧，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、命名、使用和保護文件的一套管理機制。

常見的嵌入式文件系統(tǒng)有：

A、FAT：VxWorks、QNX、WindowsCE 等

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

C、FFS：用于Flash 存儲器的文件系統(tǒng)。

(2)文件和目錄

A、當(dāng)一個文件被創(chuàng)建時，必須給它指定一個名字，用戶就是通過文件名來訪問這個文件的。

B、文件命是一個有限長度的字符串，由兩部分組成：文件名和擴展名。

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

D、除了文件名之外，操作系統(tǒng)會給每個文件附加一些其他信息，稱為文件的屬性。

E、文件的存取方法有兩種：順序存取和隨機存取。

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

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

計算機系統(tǒng)的存儲器被組織城一個金字塔的層次結(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)、主存儲器(FLASH、EEPROM)、外部存儲器(磁盤、光盤、CF 卡、SD 卡)和遠程二級存儲器(分布式文件系統(tǒng)、WEB 服務(wù)器)，6個層次的結(jié)構(gòu)。

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

工作原理(參照教程126頁，博客畫不了圖)：主要利用了程序的局部性特點。

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，在實際運行過程中，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)

直接映象和變換：速度快，造價低，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)法和隨機替換算法。

高速緩存的分類：

統(tǒng)一cache 和獨立的數(shù)據(jù)/指令cache

寫通cache 和寫回cache

讀操作分配cache 和寫操作分配cache 23.存儲管理單元(MMU)

MMU 在CPU 和物理內(nèi)存之間進行地址轉(zhuǎn)換，將地址從邏輯空間映射到物理空間，這個過程稱為內(nèi)存映射。

MMU 主要完成下面的工作：

A.虛擬存儲空間到物理空間的映射。

B.存儲器訪問權(quán)限的控制。

C.設(shè)置虛擬存儲空間的緩沖特性。

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

頁表是位于內(nèi)存中的表，它的每一行對應(yīng)虛擬存儲空間的一個頁，該行包含了該虛擬內(nèi)存頁對應(yīng)的物理內(nèi)存頁的地址、該頁的訪問權(quán)限和該頁的緩沖特性等。

從虛擬地址到物理地址的變換過程就是查詢頁表的過程。

由于頁表存儲在內(nèi)存中的，整個查詢過程需要付出很大的代價。根據(jù)程序局部性的特點，增加了一個小容量、高速度的存儲部件來存放當(dāng)前訪問需要的地址變換條目，這個存儲部件稱為：地址轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)。

當(dāng)CPU 訪問內(nèi)存時，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 再從內(nèi)存中的頁表中查詢，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)中虛擬存儲空間到物理空間的映射以內(nèi)存塊為單位進行。即虛擬存儲空間中一塊連續(xù)的存儲空間被映射到物理存儲空間中同樣大小的一塊連續(xù)存儲空間。

在頁表和TLB 中，每一個地址變換條目實際上記錄了一個虛擬存儲空間的內(nèi)存塊的基地址與物理存儲空間相對應(yīng)的一個內(nèi)存塊的基地址之間的對應(yīng)關(guān)系。

在MMU 中實現(xiàn)虛擬地址到物理地址的映射是通過兩級頁表來實現(xiàn)的。

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

操作系統(tǒng)通常利用MMU 來實現(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)存保護包含兩個方面的內(nèi)容：

A.防止地址越界，每個應(yīng)用程序都有自己獨立的地址空間。

B.防止越權(quán)操作，每個應(yīng)用程序都有自己的訪問權(quán)限。25.實模式與保護模式

在嵌入式系統(tǒng)中，常見的存儲管理方案可以分為兩大類：實模式和保護模式。

實模式：內(nèi)存的平面使用模式。特點有：

A.不劃分“系統(tǒng)空間”與“用戶空間”，無須進行地址映射。

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“進程”，實際上全是內(nèi)核線程。

在實模式下，內(nèi)存布局可以分為5個段：

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)用時的局部變量和形參。

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

保護模式：處理器中必須有MMU 硬件并啟用。特點有：

A.系統(tǒng)內(nèi)核和用戶程序都有各自獨立的地址空間。

B.每個應(yīng)用程序只能訪問自己的地址空間，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)存儲管理

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

基本思路：把整個內(nèi)存劃分為兩大區(qū)域，即系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，然后再把用戶區(qū)劃分為若干個分區(qū)，每個任務(wù)占有其中的一個分區(qū)。這樣，在內(nèi)存當(dāng)中就同時保留多個任務(wù)，讓他們共享整個用戶區(qū)，從而實現(xiàn)多個任務(wù)的并發(fā)運行。

分區(qū)存儲管理又可以分為兩類：固定分區(qū)和可變分區(qū)。

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

優(yōu)點：易于實現(xiàn)，系統(tǒng)開銷較小。

缺點：內(nèi)存利用率不高，分區(qū)總數(shù)固定。

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

優(yōu)點：動態(tài)變化，非常靈活。

缺點：可能存在外碎片。

在實現(xiàn)可變存儲管理技術(shù)的時候，需要考慮三個方面的問題：

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、分類、發(fā)展與應(yīng)用，熟悉嵌入式系統(tǒng)的邏輯組成。

（1）特點：

專用性

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(任何誤動作都可能會產(chǎn)生致命的后果)

軟件固化(軟件都固化在只讀存儲器ROM中，用戶不能隨意更改其程序功能)

實時性

（2）邏輯組成

硬件：1)處理器(運算器、控制器、存儲器)

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)字信號處理器DSP、圖像處理器、通信處理器)

2)存儲器(隨機存儲器RAM和只讀存儲器ROM)

RAM分為動態(tài)DRAM和靜態(tài)SRAM兩種。DRAM電路簡單、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)的高速緩沖存儲器

RAM當(dāng)關(guān)機或斷電時，其中的信息都會消失，屬于易失性存儲器

ROM屬于不易失性存儲器。分為電可擦可編程只讀存儲器(存放

固件)和閃速存儲器(Flash ROM簡稱內(nèi)存)。內(nèi)存的工作原理：在低

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

3)I/O設(shè)備與I/O接口

4)數(shù)據(jù)總線

軟件

（3）分類

按嵌入式系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)復(fù)雜程度進行分類：

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

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

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

（4）發(fā)展

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

20世紀(jì)60年代中期，嵌入式計算機批量生產(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)，集成電路進入超深亞微米乃至納米加工時代。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)稱為硅平面工藝，包括氧化、光刻、摻雜等多項工序。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：體積小、重量輕、可靠性高。其工作速度主要取決于邏輯門電路的晶體管的尺寸。尺寸越小，工作頻率就越高，門電路的開關(guān)速度就越快。（2）EDA（電子信號自動化）（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CPU，單核SoC，也可以由多個CPU和/或DSP，即多核SoC。開發(fā)流程：

（1）總體設(shè)計

可以采用系統(tǒng)設(shè)計語言System C（或稱IEEE 1666，它是C++的擴充）或System Vetilog語言對SoC芯片的軟硬件作統(tǒng)一的描述，按照系統(tǒng)需求說明書確定SoC的性能能參數(shù)，并據(jù)此進行系統(tǒng)全局的設(shè)計。

（2）邏輯設(shè)計

將總體設(shè)計的結(jié)果用RTL（寄存器傳輸級描述語言）語言進行描述（源文件）后，在使用邏輯綜合將源文件進行綜合生成，生成最簡的布爾表達式核心好的連接關(guān)系（以類型為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)計文件：邏輯門級，包括各種基本的門電路；寄存器傳輸級，如寄存器、譯碼器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；行為級，如CPU、DSP、存儲器、總線與接口電路等。核庫中的設(shè)計文件均屬于知識產(chǎn)權(quán)IP保護的范疇，所以稱為“知識產(chǎn)權(quán)核”或“IP核”。IP核是開發(fā)SoC的重要保證。按IC設(shè)計文件的類型，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)時間，是實現(xiàn)SoC的快速設(shè)計，盡早投放市場的有效途徑。

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：在計算機中的文字信息，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個字符，每個字符使用7個二進位（最高位為奇偶校驗位，預(yù)留位）制進行編碼。2）漢字的編碼

漢子國家編碼標(biāo)準(zhǔn)有GB2312和GB18030。每個漢字用2個字節(jié)表示。GB2312只有6763個漢字，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 文本類型 1）簡單文本

只能順序閱讀。2）豐富格式文本

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

通過超鏈接實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)、導(dǎo)航、回溯等操作（2）圖像

圖像獲取過程的核心是模擬信號的數(shù)字化，處理步驟為：

1）掃描

將畫面網(wǎng)格化，每個網(wǎng)格為一個取樣點 2）分色

將每個取樣點的顏色分解成三原色

3）取樣

測量每個取樣點的每個分量（基色）亮度值

4）量化

把模擬量使用數(shù)字量來表示，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)字通信與計算機網(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）計算機網(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)類型與存儲格式等）（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)位后開始執(zhí)行代碼時總是只處于ARM狀態(tài)，如果需要，可通過下面的方法切換到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指令將進入Thumb狀態(tài)

Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)：通過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個通用寄存器（含PC）和6個狀態(tài)寄存器。無論何種模式，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，運算結(jié)果為0，則Z=1，否則Z=0； C為進借位標(biāo)志，有進/借位時C=1，否則C=0.V為溢出標(biāo)志，加減法運算結(jié)果溢出時V=1，否則V=0.Q為增強的DSP運算指令溢出標(biāo)志，溢出時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）存儲格式

大端模式：32位數(shù)據(jù)字的高字節(jié)存儲在低地址，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，自動默認(rèn)為小端模式。

例如：一個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)類型

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

MMU存儲器管理單元（memory management unit）功能：

1)虛擬地址到物理地址映射

2）存儲器訪問權(quán)限受限

3）虛擬存儲空間的緩沖特性設(shè)置

MPU存儲器保護單元（memory protect unit）（7）異常（7種）

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

（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程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的方式不同 馮–諾依曼結(jié)構(gòu)

CPU 程序/數(shù)據(jù)存儲器

哈佛結(jié)構(gòu)

程序存儲器 CPU 數(shù)據(jù)存儲器程序總線

數(shù)據(jù)總線（3）分類

按指令集分為：復(fù)雜指令集結(jié)構(gòu)CISC和精簡指令集結(jié)構(gòu)RISC 按存儲機制分為：馮–諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 按字長分為：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)核簡介

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

指令一般格:

{}{S} ,{,}

其中<>不可省

指令格式說明：

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

對于ARM指令集，#imm8m表示一個由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)。

對于Thumb指令集，#imm8m表示一個由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控制的處理器：具有MPU、Cache、實時響應(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，沒有MMU但有MPU，極高性價比、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，類型，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、時鐘（晶振）電路、復(fù)位電路、JTAG測試接口）、前向通道（輸入接口）、后向通道（輸出接口）、人機交互通道（鍵盤，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。

電源電路為整個嵌入式系統(tǒng)提供能量，是整個系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的位置。一般來說，如果電源電路處理得好，整個系統(tǒng)的故障往往能顯著減少。選擇設(shè)計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)壓器的最大特點就是低噪聲、低成本、紋波小、精度高、電路簡單。35.基于ARM內(nèi)核的典型嵌入式芯片的硬件組成1）存儲器及控制器

片內(nèi)程序存儲器通常是用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（直接存儲器訪問控制器）

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）定時計數(shù)組件

主要包括看門狗定時器（WDT）監(jiān)視著程序的運行狀態(tài) Timer通用定時器

用于一般的定時

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

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）性價比原則

性能高，價格低 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、最高時鐘頻率的限制、最低功耗要求以及低成本要求）系統(tǒng)時鐘頻率(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)部存儲器的容量

片內(nèi)外圍電路（GPIO外部引腳條數(shù)、定時計數(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.頁式存儲管理(重點)

基本思路：把物理內(nèi)存劃分為許多固定大小的內(nèi)存塊，稱為物理頁面;把邏輯地址空間也劃分為大小相同的塊，稱為邏輯頁面。當(dāng)一個用戶程序被裝入內(nèi)存時，不是以整個程序為單位，把它存放在一整塊連續(xù)的區(qū)域，而是以頁面為單位來進行分配的。對于一個大小為N 的頁面程序，需要有N 個空閑的物理頁面來把它裝載。這些物理頁面不一定是要連續(xù)的。

在頁式存儲管理中需要解決三個問題：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：頁表和物理頁面表。

A.頁表：給出了任務(wù)邏輯頁面號和內(nèi)存中物理頁面號之間的對應(yīng)關(guān)系。

B.物理頁面表：描述內(nèi)存空間中，各個物理頁面的使用情況。

具體的例子請參考《教程》317頁(博客中畫不了圖，有興趣自己看)。

內(nèi)存的分配過程：

A.對于一個新來的任務(wù)，計算它所需要的頁面數(shù)N，然后查看位示圖，看是否還有N 個空閑的物理頁面。

B.如果有足夠的空閑物理頁面，就去申請一個頁表，其長度為N，并把頁表的起始地址填入到該任務(wù)的控制塊中。

C.分配N 個空閑的物理頁面，把他們的變換填到頁表中，建立邏輯頁面與物理頁面直接的對應(yīng)關(guān)系。

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

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

B.頁表查找：根據(jù)邏輯頁面號，從頁表中找出它對應(yīng)的物理頁面號。

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

邏輯地址分析：

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

計算方法：

邏輯頁面號=邏輯地址/頁面大小

頁內(nèi)偏移量=邏輯地址%頁面大小

頁表查找：

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

頁表基地址寄存器用來指向頁表的起始地址;頁表長度寄存器用來指示頁表的大小，即對于當(dāng)前任務(wù)，它總共包含有多少個頁面。

物理地址合成：

假設(shè)物理頁面號為f，頁內(nèi)偏移地址為offset，每個頁面大小為2n，那么相應(yīng)的物理地址為：f×2n+offset。39.虛擬存儲管理

程序局部性原理：時間局限性和空間局限性。

虛擬頁式存儲管理：在頁式管理的基礎(chǔ)上，增加了請求調(diào)頁和頁面置換的功能。

基本思路：當(dāng)一個用戶程序需要調(diào)入內(nèi)存去運行時，不是將這個程序的所有頁面都裝入內(nèi)存，而是只裝載部分的頁面，就可以啟動這個程序運行。在運行過程中，如果發(fā)現(xiàn)要執(zhí)行的指令或者訪問的數(shù)據(jù)不在內(nèi)存當(dāng)中，就向系統(tǒng)發(fā)出缺頁中斷請求，然后系統(tǒng)在處理這個中斷請求時，就會將保存在外存中的相應(yīng)頁面調(diào)入內(nèi)存，從而使該程序能繼續(xù)運行。

在虛擬頁式存儲管理中，頁表包含：邏輯頁面號、物理頁面號、駐留位、保護位、修改位和訪問位。

常用的頁面置換算法：

A.最優(yōu)頁面置換算法：理想化算法。

B.最近最久未使用算法：鏈表法和棧方法。尋找長時間沒有被訪問的頁面。

C.最不常用算法：每個頁面設(shè)置一個訪問計數(shù)器。

D.先進先出算法：性能比較差。

E.時鐘頁面置換算法：把頁面組成環(huán)形鏈表，類似時鐘面。

一般來說，當(dāng)一個任務(wù)剛剛啟動的時候，它會不斷去訪問一些新的頁面，然后逐步建立一個比較穩(wěn)定的工作集。工作集是指當(dāng)前任務(wù)正在使用的邏輯頁面的集合。如果分配給一個任務(wù)的物理頁面數(shù)太少，不能包含整個的工作集，任務(wù)將會造成很多缺頁中斷，需要頻繁地進行頁面置換，這種現(xiàn)象稱為“抖動”。40.Flash存儲器

(1)Flash 存儲器是一種非易失性存儲器，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存儲器的特點：

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

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

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

D、位反轉(zhuǎn)：由于Flash 的固有特性，在讀寫過程中偶爾會產(chǎn)生一位或幾位的數(shù)據(jù)錯誤。位反轉(zhuǎn)無法避免，只能通過其他手段對結(jié)果進行事后處理。

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

(3)NOR Flash的特點：

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

(4)NAND Flash的特點

能夠提高極高的密度單元，可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快，這也是為何所有的U盤都使用NAND Flash 作為存儲介質(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存儲器

(1)SRAM 的特點：

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

通常SRAM 有4種引腳：

CE：片選信號，低電平有效。

R/W：讀寫控制信號。

ADDRESS：一組地址線。

DATA：用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊唤M雙向信號線。

(2)DRAM 的特點：

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

DRAM 的接口比較復(fù)雜，通常有一下引腳：

CE：片選信號，低電平有效。

R/W：讀寫控制信號。

RAS：行地址選通信號，通常接地址的高位部分。

CAS：列地址選通信號，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雙向信號線。

(3)SDRAM 的特點：

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

(4)DDRAM 的特點

DDRAM 表示雙倍速率同步動態(tài)隨機存取存儲器，也稱DDR。DDRAM 是基于SDRAM 技術(shù)的，SDRAM 在一個時鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時鐘的上升期進行數(shù)據(jù)傳輸;而DDR 內(nèi)存則是一個時鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù)，它能夠在時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)存帶寬可以達到133×64b/8×2=2.1GB/s。42.存儲器系統(tǒng)的層次架構(gòu)

計算機系統(tǒng)的存儲器被組織成一個金字塔的層次結(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)、主存儲器(FLASH、EEPROM)、外部存儲器(磁盤、光盤、CF卡、SD卡)和遠程二級存儲器(分布式文件系統(tǒng)、WEB服務(wù)器)，6個層次的結(jié)構(gòu)。

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

2、高速緩存(cache)

工作原理(參照教程126頁，博客畫不了圖)：主要利用了程序的局部性特點。

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，在實際運行過程中，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)

直接映象和變換：速度快，造價低，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)法和隨機替換算法。

高速緩存的分類：

統(tǒng)一cache和獨立的數(shù)據(jù)/指令cache

寫通cache和寫回cache

讀操作分配cache和寫操作分配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、LED、LCD、觸摸屏、傳感器等；RS-232/RS-485、CAN、以太網(wǎng)和常用無線通信接口）（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，控制方式簡單，器件封裝緊湊，通信速率較高（100kb/s,400kb/s,高速模式可達3.4Mb/s）等優(yōu)點。IIC總線的操作時序

IIC總線只有兩條信號線，一條是數(shù)據(jù)線SDA，另一條是時鐘線SCL，所有的操作均通過這兩條信號線完成。數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)必須在時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時鐘信號線是低電平時才能改變。1）啟動和停止條件

總線上的所有器件都不使用總線時，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。主控制器啟動總線操作的條件是當(dāng)SCL線保持高電平時SDA線有高電平轉(zhuǎn)為低電平，此時主控制器在SCL產(chǎn)生時鐘信號，SDA線開始傳輸數(shù)據(jù)。若SCL線為高電平時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）信號傳送 4）讀/寫操作 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）常用簡單輸入設(shè)備（鍵盤、觸摸屏、傳感器）（7）常用簡單輸出設(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)通信接口常用無線通信接口（GPS模塊、GPRS模塊、WiFi模塊、藍牙模塊、射頻無線收發(fā)模塊）43.存儲管理單元（MMU）memory management unit MMU在CPU和物理內(nèi)存之間進行地址轉(zhuǎn)換，將地址從邏輯空間映射到物理空間，這個過程稱為內(nèi)存映射。

MMU主要完成下面的工作：

A.虛擬存儲空間到物理空間的映射。

B.存儲器訪問權(quán)限的控制。

C.設(shè)置虛擬存儲空間的緩沖特性。

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

頁表是位于內(nèi)存中的表，它的每一行對應(yīng)虛擬存儲空間的一個頁，該行包含了該虛擬內(nèi)存頁對應(yīng)的物理內(nèi)存頁的地址、該頁的訪問權(quán)限和該頁的緩沖特性等。

從虛擬地址到物理地址的變換過程就是查詢頁表的過程。

由于頁表存儲在內(nèi)存中的，整個查詢過程需要付出很大的代價。根據(jù)程序局部性的特點，增加了一個小容量、高速度的存儲部件來存放當(dāng)前訪問需要的地址變換條目，這個存儲部件稱為：地址轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)。

當(dāng)CPU訪問內(nèi)存時，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再從內(nèi)存中的頁表中查詢，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)中虛擬存儲空間到物理空間的映射以內(nèi)存塊為單位進行。即虛擬存儲空間中一塊連續(xù)的存儲空間被映射到物理存儲空間中同樣大小的一塊連續(xù)存儲空間。

在頁表和TLB中，每一個地址變換條目實際上記錄了一個虛擬存儲空間的內(nèi)存塊的基地址與物理存儲空間相對應(yīng)的一個內(nèi)存塊的基地址之間的對應(yīng)關(guān)系。

在MMU中實現(xiàn)虛擬地址到物理地址的映射是通過兩級頁表來實現(xiàn)的。

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

操作系統(tǒng)通常利用MMU來實現(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)存保護包含兩個方面的內(nèi)容：

A.防止地址越界，每個應(yīng)用程序都有自己獨立的地址空間。

B.防止越權(quán)操作，每個應(yīng)用程序都有自己的訪問權(quán)限。44.實模式與保護模式

在嵌入式系統(tǒng)中，常見的存儲管理方案可以分為兩大類：實模式和保護模式。

實模式：內(nèi)存的平面使用模式。特點有：

A.不劃分“系統(tǒng)空間”與“用戶空間”，無須進行地址映射。

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“進程”，實際上全是內(nèi)核線程。

在實模式下，內(nèi)存布局可以分為5個段：

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：動態(tài)分配的內(nèi)存空間。

E.?？臻g：保存上下文以及函數(shù)調(diào)用時的局部變量和形參。

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

保護模式：處理器中必須有MMU硬件并啟用。特點有：

A.系統(tǒng)內(nèi)核和用戶程序都有各自獨立的地址空間。

B.每個應(yīng)用程序只能訪問自己的地址空間，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)存儲管理

為了實現(xiàn)多道程序系統(tǒng)而采用的內(nèi)存管理。

基本思路：把整個內(nèi)存劃分為兩大區(qū)域，即系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，然后再把用戶區(qū)劃分為若干個分區(qū)，每個任務(wù)占有其中的一個分區(qū)。這樣，在內(nèi)存當(dāng)中就同時保留多個任務(wù)，讓他們共享整個用戶區(qū)，從而實現(xiàn)多個任務(wù)的并發(fā)運行。

分區(qū)存儲管理又可以分為兩類：固定分區(qū)和可變分區(qū)。

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

優(yōu)點：易于實現(xiàn)，系統(tǒng)開銷較小。

缺點：內(nèi)存利用率不高，分區(qū)總數(shù)固定。

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

優(yōu)點：動態(tài)變化，非常靈活。

缺點：可能存在外碎片。

在實現(xiàn)可變存儲管理技術(shù)的時候，需要考慮三個方面的問題：

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，不能用邏輯地址來直接訪問內(nèi)存單元。

為了保證CPU在執(zhí)行指令的時候，可以正確地訪問內(nèi)存單元，需要將用戶程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為運行時由機器直接尋址的物理地址。這個過程稱為：地址映射。

地址映射由存儲管理單元MMU來完成。

地址映射主要有兩種方式：靜態(tài)地址映射和動態(tài)地址映射。

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

動態(tài)地址映射：當(dāng)用戶程序被裝入內(nèi)存時，不對指令代碼做任何修改，而是在程序的運行過程中，當(dāng)它需要訪問內(nèi)存單元的時候，再來進行地址轉(zhuǎn)換。

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

這個基地址寄存器位于MMU的內(nèi)部，整個地址映射過程是自動運行的。從理論上說，每訪問一次內(nèi)存都要進行一次地址映射。47.頁式存儲管理（重點）

基本思路：把物理內(nèi)存劃分為許多固定大小的內(nèi)存塊，稱為物理頁面；把邏輯地址空間也劃分為大小相同的塊，稱為邏輯頁面。當(dāng)一個用戶程序被裝入內(nèi)存時，不是以整個程序為單位，把它存放在一整塊連續(xù)的區(qū)域，而是以頁面為單位來進行分配的。對于一個大小為N的頁面程序，需要有N個空閑的物理頁面來把它裝載。這些物理頁面不一定是要連續(xù)的。

在頁式存儲管理中需要解決三個問題：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：頁表和物理頁面表。

A.頁表：給出了任務(wù)邏輯頁面號和內(nèi)存中物理頁面號之間的對應(yīng)關(guān)系。

B.物理頁面表：描述內(nèi)存空間中，各個物理頁面的使用情況。

具體的例子請參考《教程》317頁（博客中畫不了圖，有興趣自己看）。

內(nèi)存的分配過程：

A.對于一個新來的任務(wù)，計算它所需要的頁面數(shù)N，然后查看位示圖，看是否還有N個空閑的物理頁面。

B.如果有足夠的空閑物理頁面，就去申請一個頁表，其長度為N，并把頁表的起始地址填入到該任務(wù)的控制塊中。

C.分配N個空閑的物理頁面，把他們的變換填到頁表中，建立邏輯頁面與物理頁面直接的對應(yīng)關(guān)系。

D.修改位示圖，對剛剛被占用的那些物理頁面進行標(biāo)記。

地址映射的基本思路：

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

B.頁表查找：根據(jù)邏輯頁面號，從頁表中找出它對應(yīng)的物理頁面號。

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

邏輯地址分析：

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

計算方法：

邏輯頁面號＝邏輯地址/頁面大小

頁內(nèi)偏移量＝邏輯地址％頁面大小

頁表查找：

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

頁表基地址寄存器用來指向頁表的起始地址；頁表長度寄存器用來指示頁表的大小，即對于當(dāng)前任務(wù)，它總共包含有多少個頁面。

物理地址合成：

假設(shè)物理頁面號為f，頁內(nèi)偏移地址為offset，每個頁面大小為2n，那么相應(yīng)的物理地址為：f×2n+offset。48.虛擬存儲管理

程序局部性原理：時間局限性和空間局限性。

虛擬頁式存儲管理：在頁式管理的基礎(chǔ)上，增加了請求調(diào)頁和頁面置換的功能。

基本思路：當(dāng)一個用戶程序需要調(diào)入內(nèi)存去運行時，不是將這個程序的所有頁面都裝入內(nèi)存，而是只裝載部分的頁面，就可以啟動這個程序運行。在運行過程中，如果發(fā)現(xiàn)要執(zhí)行的指令或者訪問的數(shù)據(jù)不在內(nèi)存當(dāng)中，就向系統(tǒng)發(fā)出缺頁中斷請求，然后系統(tǒng)在處理這個中斷請求時，就會將保存在外存中的相應(yīng)頁面調(diào)入內(nèi)存，從而使該程序能繼續(xù)運行。

在虛擬頁式存儲管理中，頁表包含：邏輯頁面號、物理頁面號、駐留位、保護位、修改位和訪問位。

常用的頁面置換算法：

A.最優(yōu)頁面置換算法：理想化算法。

B.最近最久未使用算法：鏈表法和棧方法。尋找長時間沒有被訪問的頁面。

C.最不常用算法：每個頁面設(shè)置一個訪問計數(shù)器。

D.先進先出算法：性能比較差。

E.時鐘頁面置換算法：把頁面組成環(huán)形鏈表，類似時鐘面。

一般來說，當(dāng)一個任務(wù)剛剛啟動的時候，它會不斷去訪問一些新的頁面，然后逐步建立一個比較穩(wěn)定的工作集。工作集是指當(dāng)前任務(wù)正在使用的邏輯頁面的集合。如果分配給一個任務(wù)的物理頁面數(shù)太少，不能包含整個的工作集，任務(wù)將會造成很多缺頁中斷，需要頻繁地進行頁面置換，這種現(xiàn)象稱為“抖動”。49.嵌入式系統(tǒng)軟件 ．嵌入式系統(tǒng)的軟件組成與實時操作系統(tǒng)（嵌入式系統(tǒng)軟件組成，嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展，實時系統(tǒng)與實時操作系統(tǒng)，微內(nèi)核與宏內(nèi)核，嵌入式操作系統(tǒng)的仿真平臺等）．板級支持軟件包（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，常見嵌入式Linux 等）．嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II（基本特點、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)的開發(fā)

1．嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程和工具（開發(fā)步驟，交叉開發(fā)平臺和工具，系統(tǒng)的調(diào)試工具等）

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

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

(1)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)。

(2)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4 個階段：無操作系統(tǒng)階段、簡單操作系統(tǒng)階段、實時操作系統(tǒng)階段、面向Internet 階段。

(3)知識產(chǎn)權(quán)核(IP 核)：具有知識產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范、可在多個集成電路設(shè)計中重復(fù)使用的功能模塊，是實現(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 級不同程度的設(shè)計，對應(yīng)描述功能行為的不同可以分為三類：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+時鐘電路+存儲器

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)是減小存儲器給微處理器內(nèi)核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快。

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

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

設(shè)計一個完整的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。

片級初始化：純硬件的初始化過程，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)。

板級初始化：包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過程，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行環(huán)境。

系統(tǒng)級初始化：以軟件為主的初始化過程，進行操作系統(tǒng)的初始化。

B、設(shè)計硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。

(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)和開發(fā)平臺。

(4)應(yīng)用軟件：由基于實時系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成。53.實時系統(tǒng)

(1)定義：能在指定或確定的時間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和對外部或內(nèi)部、同步或異步時間做出響應(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)時間和用戶的使用方便;而實時系統(tǒng)主要考慮的是在最壞情況下的系統(tǒng)行為。

(3)特點：時間約束性、可預(yù)測性、可靠性、與外部環(huán)境的交互性。

(4)硬實時(強實時)：指應(yīng)用的時間需求應(yīng)能夠得到完全滿足，否則就造成重大安全事故，甚至造成重大的生命財產(chǎn)損失和生態(tài)破壞，如：航天、軍事。

(5)軟實時(弱實時)：指某些應(yīng)用雖然提出了時間的要求，但實時任務(wù)偶爾違反這種需求對系統(tǒng)運行及環(huán)境不會造成嚴(yán)重影響，如：監(jiān)控系統(tǒng)、實時信息采集系統(tǒng)。