09届嵌入式期末考重点.docx

09届嵌入式期末考重点.docx

《09届嵌入式期末考重点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《09届嵌入式期末考重点.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

09届嵌入式期末考重点

根据杨老师在最后一节课讲的内容整理的2012.11

第一章嵌入式系统概述

1、嵌入式系统的定义：

……P3

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。

2、嵌入式系统的7个特点：

……P3-5

（1）专用的计算机系统

（2）代码固化（3）实时性要求（4）可靠性要求（5）操作系统的支持（6）专用的开发工具、环境和方法（7）知识集成系统

3、嵌入式系统的组成结构：

……P6

组成结构一般分为硬件层、中间层、软件层和功能层

4、嵌入式系统正朝着以下趋势进一步发展：

……P12

（1）标准化

（2）SOC将成为应用主流。

（3）基于Eclipse平台的开发工具成为嵌入式领域的热门。

（老师说只要知道这3点就可以了）

第二章嵌入式处理器

1、嵌入式处理器分类:

……P17

①嵌入式微控制器（MCU）

②嵌入式微处理器（MPU）

③嵌入式DSP（DSP）

④嵌入式片上系统（SOC）

2、典型嵌入式处理器：

ARM、PowerPC、MIPS、Sparc、龙芯等（记住2个即可）

3、ARM处理器基础：

2种状态（ARM/Thumb态），7种模式，37个寄存器

ARM状态：

32位指令，执行字对准的ARM指令

Thumb状态：

16位指令，执行半字对准的Thumb指令

4、RISC和CISC

CPU的指令集从主流的体系结构上分为精简指令集RISC和复杂指令集CISC。

嵌入式系

统中的主流处理器---ARM处理器所使用的就是精简指令集RISC；而桌面领域的处理器大部

分是使用的是复杂指令集CISC，如Intel的X86系列处理器。

ARM是一种RISC体系结构的处理器芯片。

和传统的CISC不同，RISC有以下几个特点：

■单周期指令。

■指令字长度一致，单拍完成，便于流水操作;

■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。

5、ARM处理器选型考虑因素：

……P34

①ARM微处理器内核的选择

②系统的工作频率

③芯片内存储器的容量

④片内外围电路的选择

6、流水线知识……P35

流水线技术是现代微处理器普遍采用的一种技术，它可以使得几条指令并行执行，因此可以大大提高处理器的运行效率。

流水线能够正常工作的条件是在任意时刻，每一级所使用的硬件必须能够独立操作。

不能多级同时占用同一硬件资源。

三级流水线：

取指、译码、执行

7、寻址方式：

……P85第14题

假设R0的内容为0x8000，寄存器R1，R2的内容分别为0x01、0x10，存储区内容为空。

执行下述指令后，说明PC如何变化，存储器及寄存器的内容如何变化。

STMIBR0!

{R1，R2}

LDMIAR0!

{R1，R2}

解：

STMIBR0!

{R1，R2}；此条指令有2步，IB表示执行前地址加4

①[R0+4]←[R1]；把0x01放到存储器0x8004，R0=8004

②[R0+4]←[R2]；把0x10放到存储器0x8008，最终R0=8008

LDMIAR0!

{R1，R2}；此条指令有2步，IA表示执行后地址加4

①[R0]→[R1],[R0+4]；把0x8008内容放到R1，R0加4，此步完R0=800c,R1=0x10

②[R0]→[R2],[R0+4]；把0x800c内容放到R2，R0加4，最终R0=80010,R2=[0x800c]

8、ARM汇编程序的基本结构：

……P75

（给程序，分析）

AREAEXAMPLE,CODE,READONLY;AREA定义一个代码段，属性只读，名为EXAMPLE

ENTRY;ENTRY伪指令标示程序的入口点

Start;标号要顶格写

MOVR0，#10;命令不能顶格写

MOVR1，#3;指令大小写要一致

ADDR0，R0，R1

END;END伪指令，告诉编译器程序结束

9、汇编语言与C语言的混合编程：

……P77

①汇编代码比较简单时，直接利用内嵌汇编的方式

内嵌汇编指令的语法格式：

……P78

__asm{指令[；指令]}多条指令用；隔开

②汇编代码比较复杂时，将C程序和汇编程序分别以文件的形式加到一个工程里，通过ATPCS标准来完成C程序和汇编程序之间的调用。

……P82

1）汇编程序访问C语言全局变量

IMPORTglobvar；globvar是C程序中声明的全局变量，用IMPORT引入

LDRR1，=globvar；从文字池中读出globvar的地址，将其保存到R1

2）汇编程序调用C程序

IMPORTg；g是C程序中的函数

BLg；通过BL指令，调用g函数

3）C程序调用汇编程序

汇编程序中：

EXPORTxxx；声明xxx可被其他文件引用

C程序中：

externxxx；声明xxx为外部变量

10、ADS中几种文件后缀：

C文件.c汇编.s二进制.bin

第三章嵌入式硬件平台

1、总线的握手协议……P89

总线协议中的基本构件是四周期握手协议。

1设备1升高它的输出电平来发出查询信号，告诉设备2应准备好接收数据

2当设备准备好接收数据时，升高它的输出电平来发出应答信号

3数据接收完毕，设备2降低它的输出电平表示数据接收完毕

4看到设备2的应答信号变低，设备1降低它的输出电平

2、什么是DMA?

DMA主要用来完成哪种总线操作？

……P91

DMA（直接存储器访问）是允许读/写不由CPU控制的总线操作。

DAM使用一种称为DMA控制器的专用硬件来完成外设于存储器之间的高速数据传送。

DMA控制器从CPU请求总线控制，得到控制权后，控制器能像CPU那样提供内存的地址和必要的读/写操作。

DMA要求CPU提供两个附加的总线信号：

总线请求和总线授权。

3、总线配置

在高速总线和低速总线之间的总线桥是高速总线的受控器，是低速总线的主控器

AHB高性能总线，APB外围设备总线

4、存储设备分级……P94

①寄存器组②高速缓冲存储器（cache）③内存④外存

5、触摸屏原理……P103

电阻式触摸屏用二维电压表来探测位置。

在顶层的导电层上加上电压，当手指触摸屏幕时，平时互相绝缘的导电层在触摸点位置接触，产生电势差。

在顶层接触点对电压进行采样，用A/D转换器来测量电压，以此确定位置。

6、串口简单比较……P105

RS-232C单端共模传输，速度慢，距离短，相比下RS-422是双端差分传输，速度快，距离长。

RS-485是RS-422的变形，RS-422是全双工的，而RS-485是半双工，但是RS-485能支持更多的负载（32个）

7、USB特点，硬件结构……P107

特点优点主要有①支持热擦拔和即插即用②易于扩展

硬件结构USB连接线：

D+、D-是一对差模信号线，用来传送数据。

Vbus、GND提供电能

硬件结构之级联结构：

该拓扑组成结构：

主机（host），集线器（Hub），功能设备

第四章Bootloader与设备驱动

1.Bootloader的概念……P120

BootLoader是系统加电后首先运行的一段程序代码，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，其目的是将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，为调用操作系统内核准备好正确的环境。

BootLoader是依赖于目标硬件实现的，可以从两个方面来理解：

Ø每种嵌入式微处理器体系结构都有不同BootLoader.

ØBootLoader还依赖于具体的嵌入式板级硬件设备配置。

2.驱动层软件的两个概念。

P136

驱动层软件有两个重要的概念：

硬件抽象层（HAL，HardwareAbstractionLayer）和板级支持包（BSP，BoardSupportPackage）。

硬件抽象层（HAL）的目的是为了将硬件抽象化，即通过程序来控制CPU，I/O，存储器等硬件的操作，从而使得系统的设备驱动程序与硬件无关。

板级支持包（BSP）的目的主要是为驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，从而实现对操作系统的支持。

第五章．嵌入式操作系统

1.A．操作系统的定义。

操作系统OS（OperatingSystem）连接用户与计算机硬件的接口，管理计算机系统资源的集合。

是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的第一次扩充。

（建议看课件ARM_CH6_2操作系统及线程）

B．操作系统的功能。

处理机管理（进程管理），存储器管理，设备管理，文件管理，作业管理。

P162或者看课件ARM_CH6_2操作系统及线程。

C．什么是RTOS。

（RealTimeOperatingSystem）实时操作系统。

分为硬实时和软实时。

可理解为一个标准内核,将时间、中断、定时器等资源封闭起来，留给用户一个API接口。

D．几种典型操作系统：

Vxworks，WindowsCE，psos，QNX，palmOS，ucos

2.处理机里面分清程序，线程和进程三个概念

主要看看p155和课件ARM_CH6_2操作系统及线程

A进程：

程序的一次执行，又称任务，是指在系统中能独立运行并作为资源分配基本单位。

B进程是动态的，而程序是静态的。

C程序可写在纸上、保存在磁盘中进行长期保存，它的生命期是长久的；而进程是程序的执行，因此生命期是短暂的，在执行初期被创建，在执行完成后被撤销。

D对程序来说，除了存储介质之外不需要任何资源；而对于进程来说，被执行才是其存在的意义，因此进程需要处理机资源，需要内存资源，也许还需要其它输入输出资源。

E．线程：

轻量进程。

是进程内的一个可调度的执行单元。

独立的最小调度单位，但不是资源分配单位。

同一进程可拥有多个线程，他们被独立调度但共享所属进程的资源。

区别：

1、线程是最小调度单位，线程比进程切换快

2、线程提高系统并发性，使进程内部也可并发执行

3、进程拥有资源而线程不拥有资源

4、线程的系统开销小于进程

3进程状态图（看一下就好）

第六章嵌入式应用程序设计

1.状态机（画状态机，综合题中可能会出）P189图6-1

2.编程模型。

P191图6-3，理解控制/数据流图（CDFG）

3.嵌入式程序的优化:

执行时间优化，能量优化，长度优化。

……P200

①执行时间优化：

执行时间=程序路径+指令耗时

1）尽可能有效地使用寄存器

2）使用分页模式访问内存系统

3）分析高速缓存来减少冲突

②能量优化：

降低功耗

1）使用工作效率而且省电的算法

2）优化内存访问

3）在不需要时关闭系统的一部分。

如cpu子系统，外围设备等

③长度优化：

1）数据优化：

确认并消除数据副本，确定保存在缓冲区的大小，并相应地分配数组

2）指令优化：

减少程序长度，适当选择指令，适当使用例程，使用统计压缩算法，即在汇编后压缩程序，在运行时再解压缩

4.程序编译过程（实验）

如vi编辑gcc编译给出makefile文件说明形成什么样的可执行文件。

对象文件等

（老师给出的实验材料中有）

第七章基于网络的嵌入式系统设计

1.I2C总线的概念。

I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。

它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）两根线在连到总线上的器件之间传送数据，并根据地址识别每个器件：

不管是单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。

3.I2C总线间两条线怎样避免冲突。

（答案在老师课件第七章中）

2.实验五I2C控制1380基本原理描述。

4、CAN总线的应用……P217

CAN总线已被广泛应用到各个自动化控制系统中。

例如，在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各领域。

5、socket框图、概念、定义等。

套接字（socket）包含了IP地址及TCP或者UDP的端口号。

套接字接口即操作系统提供的网络编程接口。

①TCP的socket编程框图

②UDP的socket的编程框图

第8章嵌入式系统开发

1、嵌入式系统的调试方法……P254

1monitor方式：

在目标操作系统与调试器内分别添加一些功能模块，两者互相通信来实现调试功能。

2片上调试方式：

在处理器内部嵌入额外的硬件控制模块，当满足了特定的触发条件时，进入某种特殊的状态。

2、四种调试代理。

……P255

1基于JTAG的ICE类型的调试代理

2Angel调试监控程序

3ARMulator

4调试网关

3、两种实用工具:

skyeye与sourceinsight。

……P262

sourceinsight是windows智齿的一个功能强大的程序编辑器。

skyeye是一个指令级模拟器，可以模拟多种嵌入式开发板。

第九章系统设计技术

1、需求分析（综合题）……P269

2、UML（UnifiedModelingLanguage,统一建模语言）……P274

UML是一种可视化的建模语言。

（掌握其中的用例图、类图）

1用例图

·从系统的外部用户的观点看系统应具有的功能

·用例图主要用于对系统，子系统或类的行为进行建模

·它只说明系统实现什么功能，而不必说明如何实现

例题：

试画用例图

⏹需要描述的内容

☐存款人新设一个账号

☐存款人查询剩余金额

☐存款人取钱

☐存款人存钱

解：

2类图

例题1：

试画类图

⏹想描述的内容

☐有图书馆、书、作者这几个类

☐图书馆、书、作者有各自的名字

☐书上有图书编号

☐作者有自己的经历

☐从图书馆的角度来看，书具有藏书的作用

☐作者写书

解：

例题2：

试画类图

⏹想描述的内容

☐有学生，课程表这两个类

☐学生又分为fulltime和parttime两类

☐一个学生包含有0到多张课程表；一张课程表只属于一个学生

☐学生有属性姓名，地址和学号

解：

一些实验相关知识

1、vi编辑器

基本上vi可以分为三种状态，分别是命令模式、插入模式和底行模式

1命令行模式下，按一下字母「i」进入插入模式，开始输入文字

2从插入模式切换为命令模式，按[ESC]

3退出vi：

在命令模式下，输入：

wq（存盘并退出）

：

q！

（不存盘退出）

2、linux基本命令的使用

ls:

显示当前目录下的文件chmod：

改变目录或文件的读写属性

cd:

改变目录位置ping：

检查网络连接

cd..:

返回上一级目录lsmod：

查看当前驱动

pwd:

显示当前所在目录insmod：

加载

rm:

删除文件rmmod：

卸载

mv:

移动或更改文件目录

3、交叉开发框图

4、宿主机与开发板之间建立网络连接需要做的工作

宿主机：

①#ifconfig；查看IP地址信息

（若要更改ip地址，使用命令ifconfigeth0192.168.2.110）

②#ping192.168.2.120；测试与开发板连接是否通畅

③#chmod–R777*；在要共享的目录前使用，使开发板有权操作宿主机上的文件

开发板：

1#minicom；使用超级终端实现两个终端的联系

2#mount–onolock192.168.2.110//mnt；把目的ip地址的内容挂载到/mnt目录

3、Makefile

Mekefile示例：

CC=/opt/host/armv4l/bin/armv4l-unknown-linux-gcc

CFLAGS=-DDEBUG-D__Linux__-g

all:

hello

hello:

hello.o

$（CC）$（CFLAGS）-o$@$<;前空白由一个Tab制表符产生，此句含义相当于

;/opt/host/armv4l/bin/armv41-unknown-linux-gcc-DDEBUG-D__Linux__-g–ohellohello.c

clean:

rm-rf*.ohello;makeclean时执行此句，前空白由一个Tab制表符产生

解析：

CC指编译器的宏（可理解为gcc编译器执行路径，要用它来编译我们的程序，示例中编译器执行路径为/opt/host/armv4l/bin/armv4l-unknown-linux-gcc）

CFLAGS连接参数宏

（注：

Makefile从all:

开始看起，它是入口点，相当于C代码的main函数。

指明你执行make的最终目的。

$@$<是标准的GNUCC编译器识别的变量

$@表示:

前面的target，即$（EXEC），这里就是hello

$<表示:

后面的内容。

Makefile里面的-D表示定义一个宏

-DDEBUG-D__Linux__这些宏是编译器所带的glibc里面所识别的宏。

-g是要求带符号表，可支持gdb的源代码调试。

就是从.o里面可对应到.c的源代码。

）