嵌入式系统原理及设计 复习要点考试

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1、一、填空题(每空1分,共15分)二、选择题(每题2分,共20分)三、简答题(5小题,共35分)四、综合应用题(2题,共30分)知识点:第1章嵌入式系统概述1.嵌入式系统的分类:四类P5嵌入式微处理器、微控制器、dsp处理器、片上系统2.嵌入式操作系统基本概念:前后台系统、内核、占先式内核、非占先式内核、中断P7-10前后台系统:对基于芯片的开发来说,应用程序一般是一个无限的循环,可称为前后台系统或超循环系统。内核:多任务系统中,内核负责管理各个任务,或者说为每个任务分配CPU时间,并且负责任务之间的通信。内核提供的基本服务是任务切换。使用实时内核可以大大简化应用系统的设计,是因为实时内

2、核允许将应用分成若干个任务,由实时内核来管理它们。内核需要消耗一定的系统资源,比如2%~5%的CPU运行时间、RAM和ROM等。非占先式内核:非占先式内核要求每个任务自动放弃CPU的所有权。非占先式调度法也称作合作型多任务,各个任务彼此合作共享一个CPU。异步事件还是由中断服务来处理。中断服务可以使一个高优先级的任务由挂起状态(mount)变为就绪状态。但中断服务以后控制权还是回到原来被中断了的那个任务,直到该任务主动放弃CPU的使用权时,那个高优先级的任务才能获得CPU的使用权。占先式内核:当系统响应时间很重要时,要使用占先式内核。最高优先级的任务一旦就绪,总能得到CPU的控制权。当

3、一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪状态,当前任务的CPU使用权就被剥夺了,或者说被挂起了,那个高优先级的任务立刻得到了CPU的控制权。如果是中断服务子程序使一个高优先级的任务进入就绪态,中断完成时,中断了的任务被挂起,优先级高的那个任务开始运行。中断:中断是一种硬件机制,用于通知CPU有个异步事件发生了。中断一旦被识别,CPU保存部分(或全部)上下文即部分或全部寄存器的值,跳转到专门的子程序,称为中断服务子程序(ISR)。中断服务子程序做事件处理,处理完成后,程序回到:1.在前后台系统中,程序回到后台程序;2.对非占先式内核而言,程序回到被中断了的任务;3.对占先式内核

4、而言,让进入就绪态的优先级最高的任务开始运行。第2章ARM7体系结构1.ARM7TDMI:T、D、M、I分别代表什么P19T:支持高密度16位的Thumb指令集;D:支持片上调试M:支持64位乘法I:支持EmbededICE硬件仿真功能模块;2.存储器的字与半字P20ARM处理器使用了冯•诺依曼(VonNeumann)结构,指令和数据共用一条32位总线,只有装载、存储和交换指令可以对存储器中的数据进行访问。从偶数地址开始的连续2个字节构成一个半字;以能被4整除的地址开始的连续4个字节构成一个字;ARM指令的长度刚好是一个字,Thumb指令的长度刚好是一个半字。3.3级流水线P20~22

5、  取值-〉译码-〉执行a)取值从存储器装载一条指令;b)译码识别将要被执行的指令;c)执行处理指令并将结果写回寄存器无论ARM处理器处于何种状态,程序计数器R15(即PC)总是指向“正在取值”的指令。习惯上约定将“正在执行的指令作为参考点”,称之为当前第1条指令。因此,PC总是指向第3条指令,或者说PC总是指向当前正在执行的地址在加上2条指令的地址。ARM与Thumb指令下的PC值当处理器处于ARM状态时,每条指令长为4字节,所以PC的值为正在执行的指令地址加字节,即:PC值=当前程序执行位置+8字节当处理器处于Thumb状态时,每条指令长为2字节,所以PC的值为正在执行的指令地址加

6、4字节,即:    PC值=当前程序执行位置+4字节4.ARM指令集与Thumb指令集、ARM处理器的两种状态及状态的切换P24~25ARM7TDMI处理器内核包含2套指令系统,分别为ARM指令集和Thumb指令集,并且各自对应1种处理器的状态:ARM状态:32位,处理器执行字方式的ARM指令,处理器默认为此状态;Thumb状态:16位,处理器执行半字方式的Thumb指令。注意:两个状态之间的切换并不影响处理器模式或寄存器内容以“当前程序状态寄存器CPSR”中的控制位T反映处理器正在操作的状态,即哪种指令集正在执行。5.当T=0时,处理器处于ARM状态,执行ARM指令;6.当T=1时,

7、处理器处于Thumb状态,执行Thumb指令。7.ARM处理器的7种模式(用户模式、特权模式)P26ARM体系结构支持7种处理器模式,分别为:用户模式、快速中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。这样的好处是可以更好的支持操作系统并提高工作效率。ARM7TDMI完全支持这七种模式。除用户模式外,其它模式均为特权模式。特权模式允许对CPSR的完全读/写访问;用户模式只允许只允许对CPSR的控制位进行读访问,但允许对条件标志位

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