江蘇科技大學(xué)-嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用-復(fù)習(xí)大綱

第第⑦嵌入式系統(tǒng)的軟件、硬件可靠性要求更高；2.RISC指令系統(tǒng)的特點(diǎn)答：指令系統(tǒng)：RISC設(shè)計(jì)者把上要精力放在那些經(jīng)常使用的指令上，盡量使它們具有簡(jiǎn)單高效的特色。對(duì)不常用的功能，常通過(guò)組合指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，在RISC機(jī)器上實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)，效率可能較低。但可以利用流水技術(shù)和超標(biāo)量技術(shù)加以改進(jìn)和彌補(bǔ)。存儲(chǔ)器操作：RISC對(duì)存儲(chǔ)器操作有限制，使控制簡(jiǎn)單化程序：RISC匯編語(yǔ)言程序一般需要較大的內(nèi)存空間，實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)程序復(fù)雜，不易設(shè)計(jì)中斷：RISC機(jī)器在一條指令執(zhí)行的適當(dāng)?shù)胤娇梢皂憫?yīng)中斷CPU：由于RISCCPU包含少的單元電路，因而面積小、功耗低設(shè)計(jì)周期：RISC微處理器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，設(shè)計(jì)周期短，且易于采用最新技術(shù)易用性：RISC微處理器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，指令規(guī)整，性能容易把握，易學(xué)易用應(yīng)用范圍：由于RISC指令系統(tǒng)的確定與特定的應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)，所以RISC機(jī)器更適合于嵌入式應(yīng)用3、嵌入式系統(tǒng)由硬件與軟件組成，其中軟件的組成答：由實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、圖形用戶界面接口、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成4、嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性指標(biāo)答：無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間5、嵌入式操作系統(tǒng)的種類，最方便移植的操作系統(tǒng)答：種類：linux，vxworks，winCE、palmlinux是最方便移植的系統(tǒng)根據(jù)嵌入式系統(tǒng)使用的微處理器，嵌入式系統(tǒng)的分類答：一般可以將嵌入式處理器分成4類，即嵌入式微控制器(EMCU)嵌入式微處理器(EMPU)嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器(EDSP)嵌入式片上系統(tǒng)(ESOC)7、實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)RTOS的特點(diǎn)答：強(qiáng)調(diào)優(yōu)先級(jí)8、嵌入式系統(tǒng)與PC機(jī)的比較：第二章ARM體系結(jié)構(gòu)提綱：掌握ARM的7種工作模式，熟悉其模式的工作入口表3-2（簡(jiǎn)答/選擇）答：用戶模式（User，usr）：正常程序執(zhí)行時(shí)，ARM處理器所處的狀態(tài)。快速中斷模式（FIQ,fiq）：用于快速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理。外部中斷模式（IRQ,irq）：用于通常的中斷處理。特權(quán)模式（Supervisor，sve）：供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式。數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止模式（Abort,abt）：當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式，用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)。未定義指令終止模式（Undefined，und）：用于支持硬件協(xié)處理器軟件仿真。系統(tǒng)模式（System，sys）：用于運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù)。表：在課件原版第三章熟悉不同模式下寄存器的應(yīng)用答：p72圖3-2掌握通用寄存器的組成，尤其是R13、R14、R15（選）答：通用寄存器中R0~R7是所有處理器模式共用的一組寄存器，也就是說(shuō)，在從一種模式切換到另一種模式時(shí)，必須保存它們的值。R8~R14為備份寄存器，其中對(duì)于R8~R12來(lái)說(shuō)，每一個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的物理寄存器R13通常用作堆棧指針，采用下面的記號(hào)區(qū)分各物理寄存器R13_<MODE>:<MODE>取如下值：usr、svc、abt、und、irq、及fiqR14寄存器有兩個(gè)特殊作用：用戶模式下：R14用做鏈接寄存器（LR），存放子程序被調(diào)用時(shí)的返回地址。異常處理模式下，R14用來(lái)保存異常的返回地址R15為程序計(jì)數(shù)器，又被記做PC。由于ARM采用了流水線機(jī)制，因此pc的值為當(dāng)前指令地址的值加8個(gè)字節(jié)，也就是說(shuō)，pc指向當(dāng)前指令的下兩條指令的地址。掌握狀態(tài)寄存器的組成，尤其是NZCV四位的作用答：程序狀態(tài)寄存器用來(lái)保存程序執(zhí)行時(shí)的各種狀態(tài)值，包括條件標(biāo)志位、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式標(biāo)志和其它一些位Nzcv作用：條件標(biāo)志位圖p73熟悉ARM支持的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，大尾端與小尾端答：p78知識(shí)點(diǎn)ARM存儲(chǔ)器時(shí)的大尾端與小尾端結(jié)構(gòu)（填/選）答：ARM的7種工作模式答：見(jiàn)上ARM寄存器組，通用寄存器個(gè)數(shù)，狀態(tài)寄存器個(gè)數(shù)答：37,31,6這些寄存器都是32位程序狀態(tài)寄存器CPSR的重要標(biāo)志位與控制位—第三章ARM處理器提綱：了解ARM版本的發(fā)展過(guò)程，從V1到V8熟悉ARM處理器核家族的發(fā)展過(guò)程熟悉ARM處理器命名規(guī)則，如TDMI、J、E、S4、熟悉流水線機(jī)制，作用，以及不同處理器核所支持的流水線等級(jí)5、了解改善處理器核的方法知識(shí)點(diǎn)：ARM處理器命名規(guī)則答：·決定CPT：支持16位壓縮指令集Thumb；·D：支持片上Debug調(diào)試；·M：內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier）；·I：嵌入式ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)。J:Java加速器Jazelle 提高java代碼的運(yùn)行速度E:DSP指令 ，增加了DSP算法處理器指令：16位乘加指令，飽和的帶符號(hào)數(shù)的加減法，雙字?jǐn)?shù)據(jù)操作，cache預(yù)取指令S:可綜合，提供VHDL或Verilog語(yǔ)言設(shè)計(jì)文件2、決定cpu執(zhí)行程序時(shí)間T的大小的因素答：PC在CPU取出一條指令后增加的值答：pc+1→pc,,加一個(gè)cpu的字長(zhǎng)互斥的定義答：互斥：是指某一資源同時(shí)只允許一個(gè)訪問(wèn)者對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)，具有唯一性和排它性。但互斥無(wú)法限制訪問(wèn)者對(duì)資源的訪問(wèn)順序，即訪問(wèn)是無(wú)序的。5、流水線的作用，不同處理器核所支持的流水線等級(jí)答：作用：提高執(zhí)行速度，提高cpu的工作效率，ARM7采用了3級(jí)流水線；ARM95級(jí)流水線；ARM9E5級(jí)流水線;ARM10E采用了6級(jí)流水線；ARM118級(jí)流水線;第四章總線與存儲(chǔ)擴(kuò)展提綱：1、了解ARM處理器核外部的總線結(jié)構(gòu)2、掌握ARM外擴(kuò)存儲(chǔ)器的方法，地址線、數(shù)據(jù)線、控制線知識(shí)點(diǎn)：1、RAM與ROM的作用與區(qū)別：訪問(wèn)時(shí)間、掉電后信息是否丟失，使用場(chǎng)合2、根據(jù)字節(jié)編址時(shí)，給定地址，會(huì)計(jì)算存儲(chǔ)空間大小*設(shè)內(nèi)存字節(jié)編址，若8K*8存儲(chǔ)空間的起始地址為7000H，則該存儲(chǔ)空間的最大地址編號(hào)為多少按照字節(jié)計(jì)算,1字節(jié)(Byte)=8b，計(jì)算8K+7000H

8K+7000H=2000H+7000H=9000H

最大為8FFFH。3、PCI總線4、不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的訪問(wèn)速度，由高到低：寄存器組、cache、RAM、ROM給定地址線與數(shù)據(jù)線，會(huì)計(jì)算存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的容量RAM芯片的存儲(chǔ)容量

＝地址線條數(shù)×數(shù)據(jù)線的條數(shù)bit

＝字?jǐn)?shù)（存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)）×字長(zhǎng)

例：芯片2732

即4K×8bit=32Kb

地址線12根，數(shù)據(jù)線8根

芯片2114

1K×4bit

地址線10根，數(shù)據(jù)線4根

所以，16K×1b的RAM，地址線14根，數(shù)據(jù)線1根。6、存儲(chǔ)管理第五章ARM指令集提綱：1、理解ARM匯編指令的作用及適用場(chǎng)合2、熟悉ARM匯編指令的特點(diǎn)答：所有指令都是32bit。大多數(shù)指令都在單周期內(nèi)完成。所有指令都可以條件執(zhí)行。load/store體系結(jié)構(gòu)。指令集可以通過(guò)協(xié)處理器擴(kuò)展3、熟悉ARM指令的格式，大體了解32個(gè)比特各個(gè)域的作用答：Cond：指令的條件碼。Opcode：指令操作碼。S：操作是否影響cpsr。Rn：包含第一個(gè)操作數(shù)的寄存器編碼。Rd：目標(biāo)寄存器編碼。Operand2：第2操作數(shù)。掌握ARM的四種尋址方式：立即數(shù)、寄存器、寄存器間接、寄存器移位答：p80對(duì)于立即數(shù)尋址，能夠判別立即數(shù)合法與否答：p80在0x00-0xFF范圍內(nèi)，都是合法的；超過(guò)這個(gè)范圍的，就要看那個(gè)數(shù)如果能通過(guò)8位常數(shù)通過(guò)偶數(shù)位的循環(huán)右移得到，則是合法的，否則不合法6、掌握常用指令的用法，能夠分析出小段代碼執(zhí)行后的結(jié)果及其對(duì)CPSR的影響。知識(shí)點(diǎn)：ARM指令集的分類答：數(shù)據(jù)處理指令：數(shù)據(jù)傳輸指令，算術(shù)指令，邏輯指令，比較指令，乘法指令，前導(dǎo)零計(jì)數(shù)。程序狀態(tài)訪問(wèn)指令：mrs和msr。跳轉(zhuǎn)指令：b和bl。訪存指令：?jiǎn)螖?shù)據(jù)訪存指令，多數(shù)據(jù)訪存指令，信號(hào)量操作指令。異常中斷產(chǎn)生指令：swi和bkpt。協(xié)處理器指令常用的ARM指令答：p83-p84（例如：ADD：加法指令；AND：邏輯與指令；B：跳轉(zhuǎn)指令；LDR：存儲(chǔ)器到寄存器的數(shù)據(jù)傳輸指令；MOV：數(shù)據(jù)傳送指令；STR：寄存器到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸指令；SUB：減法指令）常用的尋址方式答：立即尋址，寄存器尋址，寄存器間接尋址，基址變址尋址，多寄存器尋址，相對(duì)尋址、堆棧尋址。4、ARM支持兩種指令集，分別是ARM指令集和Thumb指令集，位數(shù)？答：32；165、偽指令的作用答:偽指令在源程序中的作用是為完成匯編程序作各種準(zhǔn)備工作，也就是說(shuō)這些偽指令僅在匯編過(guò)程中起作用，一旦匯編結(jié)束，偽指令的使命就完成了。堆棧的作用，對(duì)于堆棧的操作答：現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，存放數(shù)據(jù)ARM指令集中，程序控制類指令的主要功能答：用于在程序狀態(tài)寄存器和通用寄存器之間傳送數(shù)據(jù)，程序狀態(tài)寄存器訪問(wèn)指令包括以下兩條：—MRS程序狀態(tài)寄存器到通用寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令—MSR通用寄存器到程序狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令8、給定一段匯編程序，讀懂，知道各寄存器的結(jié)果，尤其是CPSR第六章嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建與開(kāi)發(fā)工具使用提綱：掌握交叉編譯的定義簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在一個(gè)平臺(tái)上生成另一個(gè)平臺(tái)上的可執(zhí)行代碼2、理解掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如何搭建ARM所采用的交叉編譯環(huán)境，熟悉JTAG、COM、以太口的作用，以及NFS的作用，熟悉搭建過(guò)程。3、熟悉課本124頁(yè)圖5-1ARM硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖，熟悉超級(jí)終端的設(shè)置方法，熟悉Linux虛擬機(jī)的安裝步驟，NFS服務(wù)的配置方法4、掌握GCC的使用，幾個(gè)參數(shù)答：gcc的使用語(yǔ)法如下：gcc[options]filenames...其中options就是編譯器所需要的參數(shù)，必須以“-”開(kāi)始常用參數(shù)：-c、-o、-E、-v、-S5、掌握make命令的作用，與GCC指令的區(qū)別，掌握簡(jiǎn)單的makefile文件書(shū)寫，并理解何謂文件依賴關(guān)系知識(shí)點(diǎn)：GCC由哪個(gè)公司推出，若不指定文件名，默認(rèn)輸出的文件答：由sun公司推出；默認(rèn)文件名為a.outmake工具與Makefile的關(guān)系，各自的作用答：make能實(shí)現(xiàn)這樣的功能：它讀入一個(gè)文件，叫makefile，這個(gè)文件不僅決定了源文件之間的依賴關(guān)系，而且還決定了源文件什么時(shí)候該編譯，什么時(shí)候不應(yīng)該編譯。make本質(zhì)思想為：檢查源代碼和目標(biāo)文件，以確定哪個(gè)源文件需要重新編譯以創(chuàng)建新的目標(biāo)文件。3、交叉編譯環(huán)境的作用與搭建過(guò)程4、簡(jiǎn)單Makefile的編寫，文件之間的依賴關(guān)系一個(gè)簡(jiǎn)單的makefileprog:prog1.oprog2.o

gcc-oprog1.oprog2.oprog

prog1.o:prog1.clib.h

gcc-c-I.-oprog1.oprog1.c

prog2.o:prog2.c

gcc-cprog2.c依賴第七章引導(dǎo)程序B.T提綱：掌握B.T的作用功能答：BootLoader的主要運(yùn)行任務(wù)就是將內(nèi)核映象從硬盤上讀到RAM中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點(diǎn)去運(yùn)行，也即開(kāi)始啟動(dòng)操作系統(tǒng)。2、熟記課本171頁(yè)圖7-3，熟悉各部分燒錄的過(guò)程3、熟悉B.T啟動(dòng)時(shí)的兩種模式：?jiǎn)?dòng)加載、下載（填/選）掌握一個(gè)特例VIVI主要完成的工作，分幾個(gè)階段，每個(gè)階段完成的功能Vivi的主要完成的工作有：檢測(cè)目標(biāo)板；下載代碼保存到Flash中；初始化硬件；將代碼從Flash復(fù)制到RAM中并且啟動(dòng)代碼； 屏蔽所有的中斷。Vivi的第一階段：設(shè)置CPU的速度和時(shí)鐘頻率；Vivi的第一階段：RAM初始化；初始化LED；關(guān)閉CPU內(nèi)部指令／數(shù)據(jù)cache。函數(shù)開(kāi)始，通過(guò)putstr(vivi_banner)打印出Vivi的版本；對(duì)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行初始化（board_init函數(shù)）；內(nèi)存映射初始化和內(nèi)存管理單元的初始化工作；Vivi的第二階段：初始化堆棧，heap_init()，具體定義在\vivi\lib\heap.c文件中；Vivi的第二階段：初始化MTD設(shè)備，mtd_dev_init()；初始化私有數(shù)據(jù)，init_priv_data()，具體定義在\vivi\lib\priv_data\rw.c初始化內(nèi)置命令，init_builtin_cmds()；啟動(dòng)boot_or_vivi()。6、了解VIVI的調(diào)試與燒寫方法知識(shí)點(diǎn)：B.T的作用、階段、每個(gè)階段的功能答：作用：引導(dǎo)加載程序；硬件初始化。階段：B.T的啟動(dòng)方式與存儲(chǔ)器的關(guān)系答：第八章嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)提綱：理解程序調(diào)用與驅(qū)動(dòng)程序的作用答：系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序之間的接口，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機(jī)器硬件之間的接口。它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：屏蔽了底層的某個(gè)具體服務(wù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，比如，系統(tǒng)調(diào)用屏蔽了操作系統(tǒng)內(nèi)核某個(gè)具體功能的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序則屏蔽了底層硬件設(shè)備的細(xì)節(jié)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)是操作系統(tǒng)內(nèi)核中最接近硬件設(shè)備，是操作系統(tǒng)內(nèi)核和底層硬件設(shè)備之間的接口。也就是說(shuō)，操作系統(tǒng)內(nèi)核就是通過(guò)調(diào)用這些接口函數(shù)來(lái)完成對(duì)底層硬件設(shè)備的使用。2、理解課本265頁(yè)的驅(qū)動(dòng)程序功能3、了解Linux下的設(shè)備管理機(jī)制Linux的一個(gè)重要特點(diǎn)就是將所有的設(shè)備都當(dāng)做文件進(jìn)行處理，這一類特殊文件就是設(shè)備文件。 塊設(shè)備文件（磁盤）設(shè)備文件分類 字符設(shè)備文件（并口、虛擬控制臺(tái)）設(shè)備文件分類雜項(xiàng)設(shè)備文件（IIC、USB）雜項(xiàng)設(shè)備文件（IIC、USB）設(shè)備號(hào)是一個(gè)數(shù)字，它是設(shè)備的標(biāo)志。就如前面所述，一個(gè)設(shè)備文件（也就是設(shè)備節(jié)點(diǎn)）可以通過(guò)mknod命令來(lái)創(chuàng)建，其中指定了主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。主設(shè)備號(hào)表明某一類設(shè)備，用于標(biāo)識(shí)設(shè)備對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，一般對(duì)應(yīng)著確定的驅(qū)動(dòng)程序，主設(shè)備號(hào)相同的設(shè)備使用相同的驅(qū)動(dòng)程序；次設(shè)備號(hào)一般是用于區(qū)分標(biāo)明不同屬性（例如不同的使用方法，不同的位置，不同的操作等），它標(biāo)志著某個(gè)具體的物理設(shè)備。熟悉Linux下的模塊編程流程，理解主要接口函數(shù)的作用：open、release、kmalloc、kfree、read、write打開(kāi)設(shè)備：open函數(shù)、釋放設(shè)備：release函數(shù)、操縱內(nèi)存：kmalloc和kfree函數(shù)、讀寫設(shè)備：read和write函數(shù)知識(shí)點(diǎn)：1、在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，“匯編”的定義2、I/O接口的作用主機(jī)與外界交換信息稱為輸入／輸出（I/O）。主機(jī)與外界的信息交換是通過(guò)輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行的A/D與D/A接口DMA接口它允許不同速度的硬件裝置來(lái)溝通，而不需要依于CPU的大量中斷負(fù)載中斷接口解壓文件使用的LINUX命令gzip，壓縮文件名：zip或gz，解壓命令：unzip

bzip2，壓縮文件名：bz，解壓命令；bzip2-d

上面兩個(gè)是最常用的壓縮方式，一般在linux下可以通過(guò)tar命令實(shí)現(xiàn)打包和壓縮（或解壓）。例如：

tar-zcvffilefile.tar.gz打包并壓縮成gzip格式，其中-c命令是創(chuàng)建tar包，-z參數(shù)是指定壓縮成gzip格式；

tar-zxvffile.tar.gz解包命令，其中-x是解包命令，-z指定解壓縮格式是gzip

tar-jcvffilefile.tar.bz2打包并壓縮成bzip2格式，其中-c是創(chuàng)建tar包，-j參數(shù)指定壓縮成bzip2格式；

tar-jxvffile.tar.gz解包命令，其中-x是解包命令，-j指定解壓縮格式是bzip27、奇偶校驗(yàn)8、電路板的制作過(guò)程9、嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程答：調(diào)研（市場(chǎng)調(diào)查）→性能分析（功能定位）→芯片選擇（好置換）→畫原理圖→制