1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 嵌入式系統(tǒng)概述1 嵌入式系統(tǒng)是什么？目前，對嵌入式系統(tǒng)的定義多種多樣:IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義為：用于對機器和設備進行控制，監(jiān)視或者輔助操作的裝置。從技術的角度定義：以應用為中心，以計算機為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。從系統(tǒng)的角度定義：嵌入式系統(tǒng)是完成復雜功能的硬件和軟件，并使之緊密耦合在一起的計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是指嵌入式操作系統(tǒng)和功能軟件集成在以微控制器或微處理器為核心的微型計算機硬件體系中所形成的簡單便捷，穩(wěn)定可靠，機電一體化產(chǎn)品整體。簡單地說，嵌入式系統(tǒng)是軟件體系和硬件體

2、系緊密結合的一體化系統(tǒng)。2 嵌入式系統(tǒng)由哪幾個部分組成？嵌入式系統(tǒng)由硬件平臺和系統(tǒng)軟件組成。硬件平臺指嵌入式處理器和與之通過接口連接的外圍硬件平臺。系統(tǒng)軟件指實時操作系統(tǒng)和用戶應用軟件。3 嵌入式微(?)處理器有幾種類型？各有什么特點?嵌入式微處理器（EMPU）：比較適合于大容量的數(shù)據(jù)計算和處理，具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點。與嵌入式控制器相比，速度快，運算功能強大，可對各類數(shù)據(jù)進行快速處理。嵌入式微控制器（EMCU）：比較適合于基于邏輯運算和簡單數(shù)據(jù)計算結果的控制，最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降，可靠性提高。嵌入式DSP（EDSP）：對系統(tǒng)結構和指令的某些

3、部分進行了特殊設計，使之適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較快。總而言之，就是運算速度快。嵌入式片上系統(tǒng)（ESOC）：根據(jù)應用系統(tǒng)設計者定義，可以在一個硅片上集成一個更為復雜的系統(tǒng)。整個嵌入式系統(tǒng)的大部分盡可集成到一塊或幾塊芯片上，應用系統(tǒng)電路板將變得很整潔，對于減少體積和功耗，提高可靠性十分有益。4 你能列舉幾種熟悉的操作系統(tǒng)嗎？µCOS-，µCLinux，WinCE，VxWorks，TRON，µITRON，eCos，Nucleus，OSE等。第二章 嵌入式系統(tǒng)基本元素1需要掌握嵌入式處理器內(nèi)核的基本知識如下： 1.1 CPU的字長與大小端、總線

4、寬度、外部存儲器字長。字節(jié)（8位）, 半字（16位），字（32位）。總線寬度因各個CPU種類而異。 1.2 CPU異常的基本類型，異常優(yōu)先級與中斷優(yōu)先級的異同點在哪里？復位、一般異常和中斷。CPU 異常具有優(yōu)先級，當復數(shù)個異常事件發(fā)生時，事件處理按硬件排列的優(yōu)先級順序進行。可屏蔽中斷作為CPU 異常的一類其優(yōu)先級最低。 而在可屏蔽中斷源之中也有優(yōu)先級，當復數(shù)個中斷源申請中斷時，優(yōu)先順序可通過優(yōu)先級寄存器的設置，來決定中斷服務的順序。1.3 CPU異常與中斷的區(qū)別在哪里？異常向量與中斷向量各自的作用是什么？中斷屬于CPU異常中的一類。一般異常是指CPU內(nèi)部事件引起的異常。中斷在這里專指CPU外部

5、事件引起的異常，又稱硬中斷，可分為：不可屏蔽中斷NMI和可屏蔽中斷MI。異常向量使CPU 轉入異常入口地址執(zhí)行程序，開始了異常處理。中斷向量使CPU 轉入中斷入口地址執(zhí)行程序，開始了中斷處理。 1.4 CPU的工作模式有幾大類？不同模式的區(qū)別體現(xiàn)在哪里？兩大類：用戶模式和特權模式。除了共用的工作寄存器組(如R0R7)外， 不同的工作模式還擁有自己專用寄存器組（如PC和SR）。用戶模式是指CPU 運行用戶程序時的CPU狀態(tài)，特權模式的設置主要是為操作系統(tǒng)服務的，它讓操作系統(tǒng)可以輕易切換進入用戶模式，而用戶模式卻不能切換進入特權模式，從而限制用戶程序?qū)﹃P鍵寄存器或內(nèi)存的訪問。1.5 處理器的內(nèi)核是

6、什么？什么叫外設或外圍功能模塊？嵌入式處理器的內(nèi)核（即CPU）主要由算術邏輯單元、寄存器陣列、控制單元、總線四個部分組成。與CPU通過一定的總線相連的，具有特定功能的模塊。1.6 列舉嵌入式處理器常有的外圍功能模塊。系統(tǒng)時鐘，外部存儲器控制器（EMC），向量中斷控制器（VIC），引腳連接控制器，數(shù)據(jù)高速通道（DMA），高速緩沖存儲器（Cache），內(nèi)存管理單元（MMU），定時器 ，實時時鐘（RTC），異步串行口（UART），數(shù)模轉換器（ADC），脈寬調(diào)制器（PWM），SPI總線接口模塊、SSPI總線接口模塊、I2C總線接口模塊、IIR總線接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、USB接口模塊和CAN接口模塊

7、等。1.7 馮·諾依曼結構和哈佛結構的區(qū)別？馮·諾伊曼結構也稱普林斯頓結構，是一種將程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的存儲器結構，數(shù)據(jù)總線和地址總線共用。哈佛結構是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結構，數(shù)據(jù)總線和地址總線是分開的。1.8 嵌入式處理器芯片采用PLL鎖相環(huán)的目的是什么？使用PLL鎖相環(huán)可以產(chǎn)生相對于參考輸入時鐘頻率不同倍率的內(nèi)核時鐘，當芯片工作頻率高于一定頻率時，就需要消除由于芯片內(nèi)部時鐘驅(qū)動所引起的片內(nèi)時鐘與片外時鐘的相位差，PLL鎖相環(huán)可以用來消除相位差。通過PLL鎖相環(huán)調(diào)節(jié)，可以確保芯片和外部接口電路之間快速同步和有效的數(shù)據(jù)傳輸。 第三章 A

8、RM7體系結構1ARM7DTMI采用了什么總線結構？采用了幾級流水線？執(zhí)行中指令的地址與PC內(nèi)容（取 指地址）的地址差是多少？馮諾依曼總線結構。3級。ARM指令集差8，Thumb指令集差4。2 在ARM7體系中處理器狀態(tài)是指什么？有幾個狀態(tài)？指的是執(zhí)行指令的狀態(tài)，處理器的操作狀態(tài)。有兩種狀態(tài)：ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)3 什么是用戶模式？什么是特權模式？ARM7體系的處理器其特權模式有幾種？用戶模式為正常程序工作模式；特權模式為用于支持異于正常程序工作模式的一些特權任務以及應用。特權模式有6種：系統(tǒng)，快中斷，中斷，管理，中止，未定義。4 掌握ARM7體系處理器的內(nèi)部工作寄存器與處理器模式的關系

9、。5 ARM7的PC，SP，LR，CPSR對應哪個工作寄存器（R0R15）嗎？各個模式中LR的功能是什么？請說明狀態(tài)寄存器CPSR的各位功能以及SPSR與CPSR的關系。R15，R13，R14,CPSR（狀態(tài)寄存器）。保存子程序返回地址或者異常返回地址。6 ARM7體系的處理器的CPU異常共有幾種？各自的起因分別是什么？（重點）7種：復位，數(shù)據(jù)中止，中斷，快中斷，預取中止，未定義，軟件中斷。P30頁7在ARM7體系中的嵌入式系統(tǒng)中，調(diào)用子程序（C語言程序時為函數(shù)）時，程序的斷點被自動保存在什么地方？發(fā)生中斷時，程序的斷點被自動保存在什么地方？CPU響應中斷時，被自動保存的還有什么？它能自動實現(xiàn)

10、中斷嵌套嗎？為什么？（重點）存入自身模式下的鏈接寄存器LR（R14）中。存入對應異常模式下的鏈接寄存器LR（R14）中。保存當前處理器狀態(tài)CPSR，以及一些使用到的需要保護的寄存器的值。不能實現(xiàn)自動中斷嵌套，因為當發(fā)生IRQ中斷時，程序返回地址被存入IRQ中斷模式下的LR（R14），如果繼續(xù)發(fā)生IRQ中斷，那第二次的中斷返回地址也還是被存入該IRQ中斷模式下的LR（R14）中，那先前發(fā)生中斷時候存入的程序返回地址將被覆蓋掉，導致不能返回正確的位置。第四章 ARM7指令系統(tǒng)1掌握ARM處理器的尋址方式？有哪些是80C51單片機中有的？哪些是沒有的？對80C51 單片機中所沒有的尋址方式，你能舉例

11、幾個指令說明它們的用法嗎？ARM處理器的9種基本尋址方式:1.寄存器尋址；2.立即尋址；3.寄存器移位尋址；4.寄存器間接尋址；5.基址尋址；6.多寄存器尋址；7.堆棧尋址；8.塊拷貝尋址；9.相對尋址。80C51系列單片機的7種尋址方式：1.立即尋址；2.直接尋址；3.寄存器尋址；4.寄存器間接尋址；5.相對尋址；6.基址變址尋址；7.位尋址；寄存器移位尋址:多寄存器尋址:塊拷貝尋址: 2條件碼如何應用。使用條件碼可以實現(xiàn)高效的邏輯操作，提高代碼效率。所有的ARM指令都可以條件執(zhí)行，而Thumb指令只有B（跳轉）指令具有條件執(zhí)行功能。如果指令不標明條件代碼，將默認為無條件（AL）執(zhí)行。P41

12、頁。 3掌握存儲器訪問指令、數(shù)據(jù)處理指令、分支指令、雜項指令、存儲器訪問偽指令的使用方法。 4掌握ARM指令集和Thumb指令集各自的特點與優(yōu)點。ARM指令集效率高，但是代碼密度低;而Thumb指令集具有較高的代碼密度，卻仍然保持ARM的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢，它是ARM指令集的子集。Thumb指令集具有靈活、小巧的特點。ARM指令集支持ARM核所有的特性，具有高效、快速的特點。第五章 LPC系列處理器1掌握LPC2xxx芯片處理器異常向量表的作用，看懂異常向量表的代碼（重點）對于每一個異常事件，都有一個與之相對應的處理程序，它們是關聯(lián)在一起的，并以一張一維表的格式存儲在存儲器的固定單元中。這張指

13、定了各異常中斷及其處理程序的對應關系的表，稱為異常向量表。2 在LPC2xxx芯片處理器的嵌入式系統(tǒng)中，當CPU響應功能外設中斷請求時，你能說出整個中斷的響應過程嗎？（重點）當正在執(zhí)行用戶程序時，產(chǎn)生外部中斷，中斷向量控制器（VIC）將中斷服務程序地址裝入VICVectAddr寄存器，程序跳轉到異常向量表中的中斷入口地址處，執(zhí)行指令跳轉到VICVectAddr寄存器中的中斷服務地址，中斷服務程序執(zhí)行完畢后，返回用戶程序繼續(xù)執(zhí)行被中斷的代碼。3 儲器映射指什么？存儲器重映射又是什么呢？LPC2XXX芯片的重映射區(qū)域有幾個？有多大？（重點）ARM芯片可以存在片內(nèi)和片外存儲器，程序是根據(jù)這些存儲單元

14、的地址來進行操作的。給存儲器分配地址的過程稱為存儲器映射。 存儲器重映射是指內(nèi)核發(fā)出的地址信息與CPU外圍存儲器物理地址的對應關系重新定義，是存儲器映射的重新控制，用于控制地址范圍為0x0000 0x003F存儲區(qū)域的重新映射。該區(qū)域存放著異常向量表。LPC2XXX芯片的重映射區(qū)域有4個：內(nèi)部Flash，內(nèi)部SRAM，內(nèi)部Boot Block，片外存儲器。根據(jù)不同的芯片，其大小有所不同。4 掌握存儲器管理器的作用，使用外部存儲器時常應操作的是什么要素？用于存儲器映射控制，實現(xiàn)部分地址的重新映射。同一個存儲器組的器件必須寬度相同，一些慢速的外部存儲器可能不能適應EMC最高速度的讀/寫操作，所以需

15、要在讀寫周期中插入若干個空閑等待周期，以降低讀寫操作的速度。如果存儲器組配置成32位寬度，地址線A0和A1無用，可作為GPIO使用；如果存儲器組配置成16位寬度，地址線A0無用，可作為GPIO使用。5 掌握向量中斷控制器的作用，LPC2xxx芯片處理器有幾種中斷？其中IRQ中斷有幾種？作用：允許哪些中斷源可以產(chǎn)生中斷、可以產(chǎn)生哪類中斷、產(chǎn)生中斷后執(zhí)行哪段服務程序。LPC2xxx芯片處理器有3種中斷：FIQ中斷、向量IRQ中斷、非向量IRQ中斷。IRQ分為向量IRQ與非向量IRQ。 VIC最多支持16個向量IRQ中斷。任何中斷源都可以設置為非向量IRQ中斷。它與向量IRQ中斷的區(qū)別在于前者不能為

16、每個非向量IRQ中斷源設置服務程序地址，而是所有的非向量IRQ中斷都共用一個相同的服務程序入口地址。6LPC2xxx芯片處理器的中斷處理是如何進行的？當正在執(zhí)行用戶程序時，產(chǎn)生中斷，如果是IRQ中斷，中斷向量控制器（VIC）將中斷服務程序地址裝入VICVectAddr寄存器，程序跳轉到異常向量表中的IRQ入口地址0x0018處，執(zhí)行指令跳轉到VICVectAddr寄存器中的中斷服務地址，中斷服務程序執(zhí)行完畢后，返回用戶程序繼續(xù)執(zhí)行被中斷的代碼。如果是FIQ中斷，切換到FIQ模式，并跳轉到中斷向量表FIQ入口地址0x001C地址執(zhí)行指令，然后跳轉到FIQ處理程序代碼段。第六章COS-實時操作系統(tǒng)

17、1需要掌握的基本概念：共享資源、代碼的臨界區(qū)、可重入函數(shù)與不可重入函數(shù)、占先式和非占先式、時鐘節(jié)拍、任務、任務切換、優(yōu)先級中斷、優(yōu)先級任務調(diào)度、同步嗎？2個以上任務可同時訪問的資源。2個以上任務可同時訪問的共享資源稱為臨界資源，這段區(qū)域為代碼臨界區(qū)。可重入函數(shù)可以由多于一個任務并發(fā)使用，而不必擔心數(shù)據(jù)錯誤。相反， 不可重入函數(shù)不能由超過一個任務所共享，除非能確保函數(shù)的互斥（或者使用，或者在代碼的關鍵部分禁用中斷）。可重入函數(shù)可以在任意時刻被中斷，稍后再繼續(xù)運行，不會丟失數(shù)據(jù)。可重入函數(shù)要么使用局部變量，要么在使用全局變量時保護自己的數(shù)據(jù)。非占先式，各個任務彼此合作共享一個CPU。中斷任務可以使

18、一個高優(yōu)先級的任務由掛起狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。但中斷任務以后控制權還是回到原來被中斷的任務，直到該任務主動放棄CPU使用權時，那個高優(yōu)先級的任務才能獲得CPU的使用權。當系統(tǒng)響應時間很重要時，要使用占先式內(nèi)核，最高優(yōu)先級的任務一旦就緒，總能獲得CPU的控制權。當一個運行著的任務使一個比它優(yōu)先級高的任務進入就緒狀態(tài)，當前任務的CPU的使用權就被剝奪了，那個高優(yōu)先級的任務就立刻得到CPU的控制權。時鐘節(jié)拍是特定的周期性的中斷。這個中斷可以看作是系統(tǒng)心臟的脈動。中斷之間的時間間隔取決于不同應用，一般為10200ms.時鐘的節(jié)拍式中斷使得內(nèi)核可以將任務延時若干個整數(shù)時鐘節(jié)拍，并且當任務等待事件發(fā)生時，提供

19、等待超時的依據(jù)。時鐘節(jié)拍率越快，則系統(tǒng)的額外開銷就越大。一個任務就是一個獨立的程序，該程序可以認為CPU完全屬于該自己的。中斷可以使正在執(zhí)行的任務暫時掛起，如果優(yōu)先級更高的任務被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級的任務在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套層數(shù)可達255層。一個任務的程序是順序執(zhí)行的，而不同任務的程序卻是并行執(zhí)行的。從應用程序的觀點來看，此處的并行處理只是一個假象。而實際上它是通過實時操作系統(tǒng)的內(nèi)核控制任務之間的切換來實現(xiàn)的。一系列時間相關事件稱為同步事件，驅(qū)動的任務為同步任務。隨機發(fā)生的事件稱為異步事件，驅(qū)動的任務為異步任務，如中斷。2. COS-系統(tǒng)的任務狀態(tài)有幾個？它們是如何遷移的？

20、任務是否可以被調(diào)用？5個：睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運行狀態(tài)、等待狀態(tài)、被中斷狀態(tài)。任務不可以被調(diào)用。任務是獨立的程序，具體含義是指不能彼此直接調(diào)用，也不能直接數(shù)據(jù)進行交換，同時在任務中調(diào)用函數(shù)必須是可重入型函數(shù)。3. COS-系統(tǒng)的信號量、郵箱、消息隊列的共同點是什么？不同點是什么？在一個多任務的應用工程中，任務之間并不是完全獨立的，它們存在一些需相互配合的處理，這些相互配合是靠任務間的通訊或同步，信號量、郵箱、消息隊列可以實現(xiàn)這種任務與任務，任務與中斷服務函數(shù)間的通訊與同步。郵箱可以使一個任務或者中斷服務子程序向另一個任務發(fā)送一個指針型的變量。而信號量不可以，其只能發(fā)送信號量。消息隊列可以使一個

21、任務或者中斷服務子程序向另一個任務發(fā)送以指針方式定義的變量。因具體的應用有所不同，每個指針指向的數(shù)據(jù)結構變量也有所不同，實際上，我們可以將消息隊列看作多個郵箱組成的數(shù)組，只是它們共用一個等待任務列表。4 在實時操作系統(tǒng)COS-中，任務的并行處理是真正的并行處理嗎？這種并行處理是如何實現(xiàn)的。不是。 一個任務的程序是順序執(zhí)行的，而不同任務的程序卻是并行執(zhí)行的。從應用程序的觀點來看，此處的并行處理只是一個假象。而實際上它是通過實時操作系統(tǒng)的內(nèi)核控制任務之間的切換來實現(xiàn)的。也就是任務調(diào)度啦。5 COS-操作系統(tǒng)是在main()中建立的，你知道調(diào)用什么系統(tǒng)函數(shù)建立的嗎？你能否簡單說明這些系統(tǒng)函數(shù)大致做了

22、些什么工作？（必考-編程）OSInit()；系統(tǒng)初始化，初始化系統(tǒng)所有的變量和數(shù)據(jù)結構。P271OSTaskCreate()；任務的創(chuàng)建OSStart();多任務的啟動6 對于COS-操作系統(tǒng)，你能指出幾個任務管理的系統(tǒng)函數(shù)和它的功能？以及時間管理的系統(tǒng)函數(shù)和它的功能嗎？（任務建立與時間延遲的使用必考-編程）建立任務：OSTaskCreate()，OSTaskCreateExt()堆棧檢驗：OSTaskStkChk() 刪除任務：OSTaskDel() 請求刪除任務：OSTaskDelReq()改變?nèi)蝿盏膬?yōu)先級：OSTaskChangePrio() 掛起任務：OSTaskSuspend()獲得

23、有關任務的信息： OSTaskQuery()任務延時函數(shù)：OSTimeDly() 按時分秒延時函數(shù)：OSTimeDlyHMSM()讓處在延時期的任務結束延時： OSTimeDlyResume()獲取系統(tǒng)時間：OSTimeGet() 設定系統(tǒng)時間：OSTimeSet()7 你知道運行中的COS-嵌入式系統(tǒng)在什么時候要進行任務調(diào)度？任務調(diào)度是如何實現(xiàn)的嗎？COS-總是運行進入就緒態(tài)任務中優(yōu)先級最高的那一個。當創(chuàng)建新任務時，或當前任務調(diào)用一些可能把自己掛起的系統(tǒng)函數(shù)（如OSMBoxPend）時，內(nèi)核就要進行任務切換。在上述的場合，任務級的調(diào)度是由函數(shù)OSSched()完成的。檢查是否中斷調(diào)用和允許任務調(diào)用，找到優(yōu)先級最高的任務，判斷該任務是否正在運行，調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)進行任務切換。詳細過程：1）將需要保護的寄存器內(nèi)容推入當前堆棧； 2）OSTCBCur中的OSTCBS