嵌入式复习资料西昌大三上期.docx
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嵌入式复习资料西昌大三上期
一、填空
1、嵌入式系统
以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、重量、功耗严格要求的专用计算机系统
简而言之,是含有处理器的专用软硬件系统
具有自主的信息处理能力(信息装备)
2、嵌入式处理器包括嵌入式微控制器(MCU)、嵌入式DSP处理器(DSP)、嵌入式微处理器MPU、嵌入式片上系统(SOC)
3、ARM[{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{-S}大括号内的字母是可选的,各个字母的含义如下:
x--系列号
y--内部存储管理/保护单元
z--内部含有高速缓存Cache
T--支持16位的Thumb指令集
D--支持JTAG片上调试
M--支持用于长乘法操作(64位结果)的ARM指令,包含快速乘法器
I--带有嵌入式追踪宏单元ETM,用来设置断点和观察点的调试硬件
E--增强型DSP指令(基于TDMI)
J--含有Java加速器Jazelle,与Java虚拟机相比,Java加速器Jazelle使Java代码运行速度提高了8倍,功耗降低到原来的80%
F--向量浮点单元
S--可综合版本,意味着处理器内核是以源代码形式提供的。
这种源代码形式又可以被编译成一种易于EDA工具使用的形式
4、嵌入式系统的特点及分类
嵌入式系统的特点:
系统内核小、专用性系统精简、高实时性、多任务的操作系统、专门的开发工具和环境
嵌入式系统的分类:
数据处理器、加载和存储处理器、分支处理器、协处理器、杂项处理器
5、ARm处理器总共有37个寄存器,有18个可编寄存器,这些寄存器包括两类寄存器。
31个通用寄存器:
包括程序计数器PC等,这些寄存器都是32位寄存器。
6、S3C44B0的功率控制模式有:
普通模式、慢速模式、空闲模式、掉电模式
LCD控制器(支持256色的STN,集成1个DMA控制器)356K色:
256×1024种颜色液晶屏幕上一个点对应18位二进制数描述一个彩色点对应16位二进制数(颜色数为2^16=64K色)
7、嵌入式微处理器的基础是CPU
嵌入式微控制器又称单片机
8、典型的嵌入式微处理器:
ARM/strongARM、MIPS、PowerPc、X86、68K/Coldfire
9、ARM已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的RISC标准
10、ARM处理器有三大特点:
小体积、低功耗、低成本而高性能
11、ARM处理器分为五类:
数据处理器、加载和存储处理器、分支处理器、协处理器、杂项处理器
12、数据处理指令第二操作数operand2的构成有三种格式:
立即数方式、寄存器方式、寄存器移位方式
13、没有进位的加法-----模2加法
没有借位的减法----模2减法
简答
1、比较三种嵌入式操作系统的优缺点
Vxworks:
由windRiVER公司开发,卓越实时性,良好可靠性
Linux:
;良好的移植性,可靠性高,非常丰富的APC,源代码免费
Wince:
良好的图形界面,支持多媒体编程的语言环境与Windows编程环境相同
2、ADS环境下的ARM汇编语言程序结构与其它环境下的汇编语言程序结构大体相同,整个程序也是以段为单元来组织代码。
其语法规则总结如下:
①所有标号必须在一行的顶格书写,其后不要添加“:
”号;
②所有的指令均不能顶格写;
③大小写敏感(可以全部大写或全部小写,但不能大小写混合使用);
④注释使用分号“;”。
3、Linux下GCC的汇编语言结构与其它环境下的汇编语言结构相似,整个程序都是以程序段为单位来组织代码,但是在语言规则上与ADS环境下的ARM汇编语言规则有明显的区别。
现将Linux下GCC的汇编语言规则总结如下:
①所有标号必须在一行的顶格书写,并且其后必须添加“:
”号;
②所有的指令均不能顶格写;
③大小写敏感(可以全部大写或全部小写,但不能大小写混合使用);
④注释使用分号和“@”(注释的内容由“@”号起到此行结束,注释可以在一行的顶格书写);
4、比较norflash与nandflash的特点
Norflash存储器:
读速度高,而擦、写速度低,容量小,价格高。
Nandflash存储器:
读速度不如Norflash,而擦、写速度高,容量大,价格低。
有取代磁盘的趋势。
(比较NorFlash和NandFlash存储器的优缺点。
优点:
NorFlash支持随机访问。
NandFlash芯片价格低,存储容量大,寿命长。
缺点:
NorFlash容量小,寿命短。
NandFlash不支持随机访问,需要专用的引导程序。
)
5、S3C2410X的外部特性及存储器配置特点
(1)主要特性
具有16KB指令Cache、16KB数据Cache和存储器管理单元MMU。
外部存储器控制器,可扩展8组,每组128MB,总容量达1GB;支持从Nandflash存储器启动。
55个中断源,可以设定1个为快速中断,有24个外部中断,并且触发方式可以设定。
4通道的DMA,并且有外部请求引脚。
3个通道的UART,带有16字节的TX/RXFIFO,支持IrDA1.0功能。
具有2通道的SPI、1个通道的IIC串行总线接口和1个通道的IIS音频总线接口。
有2个USB主机总线的端口,1个USB设备总线的端口。
有4个具有PWM功能的16位定时器和1个16位内部定时器。
8通道的10位A/D转换器,最高速率可达500kB/s;提供有触摸屏接口。
具有117个通用I/O口和24通道的外部中断源。
兼容MMC的SD卡接口。
具有电源管理功能,可以使系统以普通方式、慢速方式、空闲方式和掉电方式工作。
看门狗定时器。
具有日历功能的RTC。
有LCD控制器,支持4K色的STN和256K色的TFT,配置有DMA通道。
具有PLL功能的时钟发生器,时钟频率高达203MHz。
双电源系统:
1.8/2.0V内核供电,3.3V存储器和I/O供电。
(2)配置
。
S3C2410X的存储器管理器提供访问外部存储器的所有控制信号:
27位地址信号、32位数据信号、8个片选信号、以及读/写控制信号等。
S3C2410X的存储空间分成8组,最大容量是1GB,bank0---bank5为固定128MB,bank6和bank7的容量可编程改变,可以是2、4、8、16、32、64、128MB,并且bank7的开始地址与bank6的结束地址相连接,但是二者的容量必须相等。
bank0可以作为引导ROM,其数据线宽只能是16位和32位,复位时由OM0、OM1引脚确定;其它存储器的数据线宽可以是8位、16位和32位。
S3C2410X的存储器格式,可以编程设置为大端格式,也可以设置为小端格式。
6、嵌入式系统的特点
(1)系统内核小
(2)专用性强(3)系统精简(4)高实时性(5)多任务操作系统(6)专门的开发工具和环境
7、RISC体系结构特点:
(1)指令规整、对称、简单。
指令小于100条,基本寻址方式2-3种
(2)单周期指令(3)指令长度一致,单指完成,使于流水操作(4)大量的寄存器,寄存器不少于32个,数据处理器的指令只对寄存器的内容操作,只有加载/存储指令可以访问存储器
6个状态寄存器:
状态寄存器也是32位寄存器,但目前只使用了其中14位
8、ARM处理器的七种工作模式模式一般指:
(1)用户模式非特权模式,是正常程序执行的模式,大部分任务在这种模式下执行。
在用户模式下,如果没有异常发生,不允许应用程序自行改变处理器的工作模式,如有异常,处理器会自动切换工作模式
(2)系统(sys)用于支持操作系统的特权任务等,与用户模式类似,但具有可以直接切换到其它模式等特权
(3)快中断(fiq)支持高速数据传输和通道处理,当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入此模式。
(4)中断(irq)用于通用中断处理,当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入此模式。
在这种模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断。
通常的中断处理都在该模式下。
(5)管理(svc)是一种操作系统保护模式。
当复位或软件中断指令执行时进入此模式
(6)中止(abt)当存取异常时会进入该模式,用来处理存储器故障、实现虚拟存储和存储保护
(7)未定义(und)当执行未定义指令时进入此模式,主要用来处理未定义的指令陷阱,支持硬件协处理器的软件仿真,因为未定义指令多发生在对协处理器的操作上。
除用户模式外,其它模式均为特权模式。
ARM内部寄存器和一些片内外设在硬件设计上只允许(或者可选为只允许)特权模式下访问。
此外,特权模式可以自由的切换处理器模式,而用户模式不能直接切换到别的模式。
在6种特权模式中,除系统模式外的其他5种特权模式又称为异常模式,每种异常都对应有自己的异常处理入口点。
当异常发生时,处理器会从异常处理入口点执行程序,从而完成异常处理
9、ARM的7种异常处理器模式
异常类型
处理器模式
优先级
向量表偏移
复位
SVC
1
0x00000000
未定义指令
UND
6
0x00000004
软件中断(SWI)
SVC
6
0x00000008
预取指中止
ABT
5
0x0000000C
数据中止
ABT
2
0x00000010
IRQ中断
IRQ
4
0x00000018
FIQ中断
FIR
3
0x0000001C
10、ARM指令的寻址方式有几种,试分别举例说明
1、寄存器寻址ADDR0,R1,R2;R0<--R1+R2
2、立即寻址ADDR3,R3,#1;R3<--R3+1
3、寄存器移位寻址ADDR3,R2,R1,LSL#3;R3<--R2+8×R1
4、寄存器间接寻址LDRR0,[R1];R0<--[R1]
5、变址寻址LDRR0,[R1,R2];R0<--[R1+R2]
6、多寄存器寻址LDMIAR1,{R0,R2,R5};R0<--[R1],R2<--[R1+4],R5<--[R1+8]
7、堆栈寻址LDMFDSP!
{R1-R7,LR};将数据出栈,放入R1~R7,LR这8个寄存器,同时SP自动更新。
8、块复制寻址stmiar0!
{r1-r7};将r1-r7的数组保存到以r0开始向上增长的地址空间中
9、相对寻址BLSUBR;转移到SUBR
11、IRQ中断服务程序的意义:
根据中断服务号,转去执行
12、电源管理的功能
具有4种管理模式正常模式、慢时钟模式、空闲模式、掉电模式
(1)正常模式:
1)锁相环工作;2)为CPU和所有片内外设提供时钟。
此模式系统功耗最大。
(2)慢时钟模式:
锁相环不工作,CPU等直接使用原始时钟、或原始时钟的分频工作。
此模式工作时钟频率低而使功耗低,并且锁相环不工作也使功耗降低。
(3)空闲模式:
停止为CPU提供时钟,CPU不工作(其外设均工作)。
退出方法:
任何中断请求可唤醒CPU工作,退出空闲模式。
(4)断电模式:
时钟模块断电,除了唤醒电路之外所有部分均不供电。
系统需分成两部分供电。
此模式功耗最低。
必须设置有外中断
退出方法:
用中断唤醒。
(1)外部中断EINT0---15;
(2)实时钟报警中断
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