嵌入式系统原理及应用教程期末复习

嵌入式系统原理期末复习

第一章 嵌入式系统概述

1.嵌入式系统的特点。

嵌入性、专用性、计算机系统。

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

2.嵌入式系统的功能。

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

3.嵌入式的应用。

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

4.HAL,BSP,RTOS,PDA的中文含义。

HAL：硬件抽象层

BSP：板级支持包

RTOS：实时多任务操作系统、实时操作系统

PDA：非实时操作系统

   

第二章 ARM微处理器

1.ARM微处理器的特点。

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

2.ARM7和ARM9的区别

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

3.ARM微处理器的结构，两个指令集状态的区别、转换

ARM微处理器的结构

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

 

RISC：精简指令集计算机

１．采用固定长度的指令格式。

２．使用单周期指令，便于流水线操作执行。

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

４．在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗。

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

６．可用加载／存储指令批量处理数据，以提高数据的传输效率。

７．可在一条数据处理指令中同时完成逻辑逻辑处理和移位处理。

８．在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。

 

两个指令集状态的区别：

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

 

转换：

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

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

 

 

4.ARM寄存器结构

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

２．６个状态寄存器，用以标识ＣＰＵ的工作状态及程序的状态，均为３２位，目前只使用于其中的一部分。

 

5.两种存储格式（大端格式、小端格式）

１．大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，地－高

２．小端格式：低地址中存放的是字数据的低地址。

 

6.ＭＭＵ的主要功能

１．将主存地址从虚拟存储空间映射到物理存储空间。

２．存储器访问权限控制。

３．设置虚拟存储空间的缓冲特性。

 

7.处理器的模式（每个模式下的寄存器使用情况）

ＡＲＭ微处理器支持７种运行模式：

１．用户模式usr：ＡＲＭ处理器正常的程序执行状态。

２．快速中断模式fiq：用于高速数据传输或通道处理。

３．外部中断模式irq：用于通用的中断处理。

４．管理模式svc：操作系统使用的保护模式。

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

６．系统模式sys：运行具有特权的操作系统任务。

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

 

除用户模式以外，其余的所有６种模式称之为非用户模式或特权模式；

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

 

 

1.用户模式usr：R0-R15、ＣＰＳＲ

2.快速中断模式fiq：Ｒ０－Ｒ１５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_irq

3.外部中断模式irq：Ｒ０－Ｒ５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_irq

4.管理模式svc：Ｒ０－Ｒ５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_svc

5.数据访问终止模式abt：Ｒ０－Ｒ５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_abt

6.系统模式sys：R0-R15、ＣＰＳＲ

7.未定义指令终止模式und：Ｒ０－Ｒ５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_und

第三章　ARM9的指令系统

1.ARM处理器的寻址方式(8种)

１．寄存器寻址；

２．立即寻址

３．寄存器间接寻址

４．变址寻址

５．寄存器移位寻址

６．多寄存器寻址

７．堆栈寻址

８．相对寻址

 

2.堆栈四种工作方式

满递增方式、满递减方式、空递增方式、空递减方式

 

 

3.条件码的含义

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

 

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