嵌入式系統原理期末複習

第一章 嵌入式系統概述

1.嵌入式系統的特點。

嵌入性、專用性、計算機系統。

1.系統核心小。2.專用性強。3.執行環境差異大。4.可靠性要求高。5.系統精簡和高實時性作業系統。6.具有固化在非易失性儲存器中的程式碼。7.嵌入式系統開發工作和環境。

2.嵌入式系統的功能。

1.提供強大的網路服務。2.小型化、低成本、低功耗。3.人性化的人機介面。4.完善的開發平臺

3.嵌入式的應用。

1.工業過程控制。2.網路通訊裝置。3.消費電子產品。4.航空航天裝置。5.軍事電子裝置和現代武器

4.HAL,BSP,RTOS,PDA的中文含義。

HAL：硬體抽象層

BSP：板級支援包

RTOS：實時多工作業系統、實時作業系統

PDA：非實時作業系統

第二章 ARM微處理器

1.ARM微處理器的特點。

1.小體積、低功耗、低成本、高效能；2.支援Thumb(16位)／ARM(32位)雙指令集，能很好地相容８位／１６位器件；3.大量使用暫存器，指令執行速度更快；4.大多數資料操作都在暫存器中完成；5.定址方式靈活簡單，執行效率高；6.指令長度固定。

2.ARM7和ARM9的區別

1.時鐘頻率的提高，ARM7是馮諾伊曼結構，ARM9是哈弗結構；２.指令週期的改進；３.MMU記憶體管理單元，ARM９有ＭＭＵ；４.ARM7比ARM9提供了更好的效能——功耗比；５.ARM9能夠很好的向後相容ARM7上的軟體。

3.ARM微處理器的結構，兩個指令集狀態的區別、轉換

ARM微處理器的結構

CISC:　隨著計算機技術的發展而不斷地引入新的複雜的指令集，為支援新增的指令，計算機體系結構會越來越複雜，但，在CISC指令集的各種指令中，其使用頻率卻相差懸殊；

RISC：精簡指令集計算機

１．採用固定長度的指令格式。

２．使用單週期指令，便於流水線操作執行。

３．大量使用暫存器，資料處理指令只對暫存器進行操作，只有載入／儲存指令可以訪問儲存器，以提高指令的執行效率。

４．在保證高效能的前提下儘量縮小晶片的面積，並降低功耗。

５．所有的指令都可根據前面的執行結果決定是否被執行，從而提高指令的執行效率。

６．可用載入／儲存指令批量處理資料，以提高資料的傳輸效率。

７．可在一條資料處理指令中同時完成邏輯邏輯處理和移位處理。

８．在迴圈處理中使用地址的自動增減來提高執行效率。

兩個指令集狀態的區別：

ＡＲＭ指令為３２位的長度，Thumb指令為１６位長度；Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，與等價的ARM代價相比較，可節省３０％——４０％以上的儲存空間，同時具備３２位程式碼的所有優點。

轉換：

進入Thumb狀態：當運算元暫存器的狀態位（位0）為1時，可以採用執行BX指令的方法，使微處理器從ARM狀態切換到Thumb狀態。此外，當處理器處於Thumb狀態時發生異常（如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等），則異常處理返回時，自動切換到Thumb狀態。

進入ARM狀態：當運算元暫存器的狀態位為0時，執行BX指令時可以使微處理器從Thumb狀態切換到ARM狀態。此外，在處理器進行異常處理時，把PC指標放入異常模式連結暫存器中，並從異常向量地址開始執行程式，也可以使處理器切換到ARM狀態。

4.ARM暫存器結構

１．ＡＲＭ處理器共有３７個暫存器，３１個通用暫存器，包括程式計數器(ＰＣ指標)，均為３２位的暫存器。

２．６個狀態暫存器，用以標識ＣＰＵ的工作狀態及程式的狀態，均為３２位，目前只使用於其中的一部分。

5.兩種儲存格式（大端格式、小端格式）

１．大端格式：字資料的高位元組儲存在低地址中，地－高

２．小端格式：低地址中存放的是字資料的低地址。

6.ＭＭＵ的主要功能

１．將主存地址從虛擬儲存空間對映到物理儲存空間。

２．儲存器訪問許可權控制。

３．設定虛擬儲存空間的緩衝特性。

7.處理器的模式（每個模式下的暫存器使用情況）

ＡＲＭ微處理器支援７種執行模式：

１．使用者模式usr：ＡＲＭ處理器正常的程式執行狀態。

２．快速中斷模式fiq：用於高速資料傳輸或通道處理。

３．外部中斷模式irq：用於通用的中斷處理。

４．管理模式svc：作業系統使用的保護模式。

５．資料訪問終止模式abt：當資料或指令預取終止時進入該模式，可用於虛擬儲存及儲存保護。

６．系統模式sys：執行具有特權的作業系統任務。

７．未定義指令終止模式und：當未定義的指令執行時進入該模式，可用於支援硬體協處理的軟體模擬。

除使用者模式以外，其餘的所有６種模式稱之為非使用者模式或特權模式；

其中除　使用者模式　和　系統模式　以外的５種又稱為異常模式，常用於處理中斷或異常，以及需要訪問受保護的系統資源情況。

1.使用者模式usr：R0-R15、ＣＰＳＲ

2.快速中斷模式fiq：Ｒ０－Ｒ１５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_irq

3.外部中斷模式irq：Ｒ０－Ｒ５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_irq

4.管理模式svc：Ｒ０－Ｒ５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_svc

5.資料訪問終止模式abt：Ｒ０－Ｒ５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_abt

6.系統模式sys：R0-R15、ＣＰＳＲ

7.未定義指令終止模式und：Ｒ０－Ｒ５、ＣＰＳＲ、ＳＰＳＲ_und

第三章　ARM9的指令系統

1.ARM處理器的定址方式(8種)

１．暫存器定址；

２．立即定址

３．暫存器間接定址

４．變址定址

５．暫存器移位定址

６．多暫存器定址

７．堆疊定址

８．相對定址

2.堆疊四種工作方式

滿遞增方式、滿遞減方式、空遞增方式、空遞減方式

3.條件碼的含義

條件碼共有16種，每種條件碼可用兩個字元表示，這兩個字元可以新增在指令祝記符的後面和指令同時使用

4.ARM儲存器訪問指令（ＬＤＲ、ＬＤＲＢ、ＬＤＲＨ、ＳＴＲ、ＳＴＲＢ、ＳＴＲＨ）