嵌入式考试重点.docx
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嵌入式考试重点
第一章
1.嵌入式系统的特征
1）功耗小、体积小、具有专用性
2）实时性强、系统内核小
3）创新性和高可靠性
4）高效率地设计
5）需要开发环境和调试工具
2．嵌入式技术的发展趋势
1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持
2）连网成为必然趋势
3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本
4）提供精巧的多媒体人机界面
5）嵌入式软件开发走向标准化
现状（大量应用在工业控制、数控机床、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。
正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式。
）
第二章
3.嵌入式系统的硬件组成
主要包括有微处理器、外围电路及外部设备三部分。
其中外围电路一般包括由时钟、复位电路、程序存储器、数据存储器和电源模块等组成。
外部设备一般应配有USB、显示器、键盘或触摸屏等设备及接口电路。
4.嵌入式系统的组织架构
嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件所组成。
5.嵌入式微处理器的分类
嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式微处理器（MPU）、嵌入式片上系统（SOC）
6.嵌入式系统的软件组成
嵌入式系统的软件部分包括操作系统软件和应用程序
7.流水线技术
计算机中一条指令的执行可分为若干个阶段，由于每个阶段的操作相对来说都是独立的，因此可以采用流水线的重叠技术来提高系统的性能。
充分利用现有资源，同时提高CPU的运行效率
8.Cache的地址映像方式
通常使用的方法有全相联映像、直接映像或组相联映像方式。
9.Cache的替换算法
（LRU）算法、先进先出算法（FIFO）、随机替换算法
10.数据存放的格式
大端序格式、小端序格式
11.嵌入式系统软件结构
驱动层、操作系统（OS）层、中间件层、应用层
12.嵌入式软件系统的设计与运行流程
1）上电复位/板级初始化阶段
2）系统引导/升级阶段
3）系统初始化阶段
4）应用初始化阶段
5）多任务应用运行阶段
13.
任务的事件驱动内部事件：
运算结果、设备请求等
事件驱动
实时任务外部事件：
开关量输入等
时间驱动绝对时间驱动
任务
相对时间驱动
非实时任务
14.常用的嵌入式操作系统简介
1）uC/OS-II操作系统：
公开源代码、具有可移植性、可固化、可裁剪行
2）Linux操作系统：
开发源代码，不存在黑箱技术，易于定制裁剪；内核小、功能强大、运行稳定、效率高；有大量的不断增加的开发工具和开发环境；内核的结构在网络方面非常完整；
3）WindowsCE操作系统
4）VxWorks操作系统
15.ARM指令的寻址方式
立即数寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器移位寻址、基址寻址、多寄存器寻址、相对寻址、块复制寻址、堆栈寻址
16.基于ARM架构的嵌入式微处理器主要具有以下4个性能和特点
1）在处理器的内部大量使用32位寄存器
2）系统内部具有很强的存储区保护功能
3）内部具有可扩展的处理器结构，以最短的时间和最快的速度扩展出满足应用性能的嵌入式微处理器
4）系统具有小体积、低功耗、低成本、高性能的特点
17.ARM异常模式处理过程
1）在正常程序执行过程中，每执行一条ARM指令，程序计数器寄存器（PC）的值加4个字节。
每执行一条Thumb指令时，程序计数器寄存器（PC）的值加2个字节，整个过程的执行是按顺序执行的。
2）程序通过跳转指令可以跳转到特定的地址标号处执行，或者跳转到特定的子程序处执行。
3）异常是当正当的程序执行流程发生暂时停止或改变时，称为异常。
18.ARM体系中的异常中断有如下7种形式
1）复位
2）未定义指令
3）软件中断
4）指令预取中止
5）数据中止
6）外部中断请求
7）快速中断请求
第3章
1.嵌入式微处理器内部结构
1）算术逻辑单元ALU；
2）桶形移位寄存器；
3）高速乘法器；
4）协处理器；
5）控制器；
6）寄存器组；
2.ARM微处理器结构特征
ARM微处理器的工作状态一般有ARM状态和Thumb状态两种工作状态
3.状态寄存器CPSR
格式：
31302928272687654321
N
Z
C
V
Q
保留位
I
F
T
M4
M3
M2
M1
M0
N：
符号位；Z：
运算结果指示位；C：
进位指示位；V：
溢出指示位Q：
DSP溢出位
I：
I=1,表示禁止IRQ中断；I=0，表示允许IRQ中断
F：
F=1,表示禁止FIQ中断；F=0，表示允许FIQ中断
T：
对于ARMv4以上版本T系列处理器，T=0表示执行ARM指令，否则表示执行Thumb指令
M（4：
0）10000用户模式
10001快速中断模式
10010外部中断模式
10011管理模式
10111中止模式
11011未定义指令模式
11111系统模式
4.ARM处理器的工作模式
用户模式USR、快速中断模式FIQ、外部中断模式IRQ、管理模式SVC、中止模式ABT、未定义UND、系统模式SYS
5.R13、R14寄存器在不同模式下的作用
寄存器R13在ARM中常用做栈指针
寄存器R14又称为连接寄存器，在每一种处理器模式中，自己的物理R14中存放在当前子程序的返回地址；在子程序中，当把R14的值复制到程序计数器PC中时，子程序即返回。
6.ARM微处理器对异常中断的响应过程
首先将下一条指令的地址存入相应的连接寄存器LR（保存断点），以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。
然后保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位，这是通过将当前程序状态寄存器CPSR的内容保存到将要执行的异常中断对应的SPSR寄存器中实现的。
在系统中，各异常中断都存在有自己的物理SPSR寄存器。
接着根据异常类型不同，强制设置CPSR的运行模式，使微处理器进入相应的执行模式。
7.对常用的三种ARM微处理器S3C44B0、S3C2410、PXA255微处理器的特点
1）S3C44B0微处理器：
系统管理功能、时钟和能量管理、中断控制器、定时器、输入/输出接口、其他部件
2）S3C2410微处理器：
30个通用寄存器、程序指针、当前处理器状态寄存器、状态备份寄存器、控制器及接口电路、时钟电路、存储系统组成、中断控制器、DMA控制器
3）PXA255微处理器：
采用XScale核心，频率为200-400MHz,加强了微处理器速度的管理，加快了多媒体的速度，并支持IEEE802.11b及蓝牙技术、USB接口、采用PBGA封装方式，主要针对下一代搞性能的PDA市场，支持视频流、MP3、无线互联网存取以及其他边缘领先技术。
第4章
1.嵌入式系统的设计步骤
1）需求分析阶段；2）体系结构设计阶段；3）硬件/软件设计阶段；4）系统集成和系统测试；
2.微处理器芯片选型的原则
1）根据设计需求来合理选择高、中、低档位的微处理器；
2）考虑内存储器容量、USB接口、GPIO（通用I/O接口）数量、I^2S（集成音频接口）、LCD控制器、PWM（脉宽调制定时器）输出、ADC/DAC、UART/IrDA（红外接口）、DSP、内置FPGA、DMA控制器等问题；
3.S3C44B0与NANDFlash的连接
HakfWord方式
4.数字音频设备接口
I^2S音频设备接口、AC’97数字音频接口
5.触摸屏接口
电阻式触摸屏
6.S3C2410的I^2S的组成
正常传输模式、DMA模式和传输/接受模式
7.嵌入式系统中常用的无线通信技术
1）无线局域网Wi-Fi技术；2）蓝牙技术；3）其他无线通信技术：
Zigbee通信技术、GPRS通信技术、CDMA通信技术、CPS全球定位系统
第5章
1.软件开发流程
2.在嵌入式系统裸机开发阶段常用的开发工具
ARMDeveloperSuite（简称为ADS，开发组件）、ARMReal-ＴimeTrace和RealMonitor（实时跟踪器和实时减速器）、Integrator（集成开发平台）、ARMFirmwareSuite（固件工具组）
3.ARM调试技术概述
基于指令集模拟器的调试技术、基于驻留监控软件的调试技术、基于JTAG仿真器的调试技术、实时在线仿真器的调试技术
4.Bootloader的职能
操作系统内核运行的一段小程序，主要完成进行初始化系统硬件设置的任务，包括CPU、SDRRAM、Flash、串口等初始化、时钟的设置、存储器的映射等，还要设置堆栈指针，创建内核需要的信息等工作，最后是调用操作系统内核。
5．Bootloader的操作模式
程序调试下载启动模式、程序固化自启动加载模式
6.常用Bootloader的简介
U-Boot、RedBoot、ARMBoot
第7章
1.嵌入式Linux操作系统分类
RT-Linux、uClinux、红旗嵌入式Linux、MontavistaLinux、MiziLinux
2、嵌入式Linux操作系统内核的定制过程。
增加新的内核组件—配置内核-生成内核-装载内核
名词解释：
1、嵌入式系统：
是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软/硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
2、冯氏体系：
由一个中央处理单元（CPU）、一个主存储器（或内部存储器）和输入/输出设备组成。
3、哈弗体系：
将机器内部存储器分为两个部分：
一部分存放指令，另一部分存放数据。
程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数字信号处理及高速数据处理的计算机。
4、流水线技术：
计算机中一条指令的执行可分为若干个阶段，由于每个阶段的操作相对来说都是独立的，因此可以采用流水线的重叠技术来提高系统的性能。
充分利用现有资源，同时提高CPU的运行效率
5、任务驱动：
任务分为实时任务和非实时任务，实时任务分为事件驱动和时间驱动（绝对时间驱动、相对时间驱动），事件驱动分为内部事件（运算结果、设备请求等）和外部事件（开关量输入等）
6、寻址方式：
立即数寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器移位寻址、基址寻址、多寄存器寻址、相对寻址、块复制寻址、堆栈寻址
7、命令集：
为了使用可编程处理器，而提供给用户的一组命令的集合
8、ALU：
算术逻辑单元是中央处理器（CPU）的执行单元，是所有中央处理器的核心组成部分。
9、Cache：
高速缓冲存储器
10、系统集成：
在系统工程科学方法的指导下，根据用户需求，优选各种技术和产品，将各个分离的子系统连接成为一个完整可靠经济和有效的整体，并使之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体性能最优。
11、中断技术：
CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应：
CPU暂停正在执行的
程序，保留现场后自动转去执行相应的处理程序，处理完该事件后再返回断点继续执
行被"打断"的程序。
12、蓝牙技术：
一种支持设备短距离（一般10米内）通信的无线电技术。
13、Bootloader：
操作系统内核运行的一段小程序，主要完成进行初始化系统硬件设置的任务，包括CPU、SDRRAM、Flash、串口等初始化、时钟的设置、存储器的映射等，还要设置堆栈指针，创建内核需要的信息等工作，最后是调用操作系统内核。
14、Linux：
Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。
Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。
Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。
15、GUI：
图形用户界面（GraphicalUserInterface，简称GUI，又称图形用户接口）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
16、GCC：
GCC（GNUCompilerCollection，GNU编译器集合）是一套由GNU工程开发的支持多种编程语言的编译器。
GCC是大多数类Unix操作系统（如Linux、BSD、MacOSX等）的标准的编译器，GCC同样适用于微软的Windows。
GCC支持多种计算机体系芯片，如x86、ARM，并已移植到其他多种硬件平台。
17、gdb：
GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具。
（调试器）
书上作业
P151.11.21.9
P502.22.102.142.17
嵌入式系统中采用了流水线、超标量执行、总线和总线桥先进技术。
嵌入式实时操作系统是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的嵌入式操作系统。
P883.13.53.63.10（SamsungS3C44B0中集成部件有8KB的Cache、外部存储器控制器、LCD控制器、4个DMA通道、2通道UART、1个多主机I^2C总线控制器、1个I^2S总线控制器、5通道PWM定时器及1个内部定时器、71个通用I/O口、8个外部中断源、实时时钟、8通道10位ADC等）
P1384.214.224.23
I^2C总线接口特点：
低成本、易实现、中速
CAN总线接口特点：
传送速度快、网络宽带利用率高、纠错能力强、低成本、远距离传输、高速的数据传输速率。
以太网接口特点：
高度的灵活性、组网相对简单、低价格等。
P1555.15.25.95.11
P2107.17.2
Linux内核组成：
进程调度（SCHED）、内存管理（MM）、虚拟文件系统（VFS）、网络接口（NET）、进程间通信（IPC）
Linux的启动过程：
分为两个部分，系统引导与嵌入式Linux启动。
其中系统引导将完成嵌入式Linux装入内存前，初始化CPU和相关的I/O设备，并将嵌入式Linux调入内存的工作。
系统引导主要由Bootloader实现，Bootloader将嵌入式Linux内核调入内存之后将权利交给嵌入式LinuxKernel，进入嵌入式Linux的启动部分。
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