嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)終極版

1、嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)重點(diǎn)1、 題型填空題 2×10單選題 2×5名詞解釋 2×5簡(jiǎn)答題 5×6設(shè)計(jì)題 15×22、 考點(diǎn)第1章 嵌入式系統(tǒng)概述1、 嵌入式系統(tǒng)從技術(shù)角度的定義及其特點(diǎn)（見(jiàn)PPT第一章）定義：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。特點(diǎn)：嵌入性、內(nèi)含計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用性。2、 嵌入式系統(tǒng)的未來(lái)P3產(chǎn)品市場(chǎng)窗口現(xiàn)在預(yù)計(jì)翻番的周期狂熱到69個(gè)月；全球重新定義市場(chǎng)的機(jī)會(huì)和膨脹的應(yīng)用空間；互聯(lián)現(xiàn)在是一個(gè)需求而不是輔助性的，包括用有線和剛剛顯露頭角的無(wú)線技術(shù)；基于電子的產(chǎn)品

2、更復(fù)雜化；互聯(lián)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生新的依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用；微處理器的處理能力按莫爾定律（Moores L aw）預(yù)計(jì)的速度在增加。該定律認(rèn)為集成電路和晶體管個(gè)數(shù)每18個(gè)月翻一番。3、 什么是嵌入式處理器及嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi)P5嵌入式處理器：為完成特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的特殊目的的處理器。嵌入式系統(tǒng)可以分為以下幾大類(lèi)：嵌入式微處理器EMPU；嵌入式微控制器MCU；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統(tǒng)SOC。4、 嵌入式操作系統(tǒng)相關(guān)的基本概念P7-10（可能考名詞解釋?zhuān)┣昂笈_(tái)系統(tǒng)：對(duì)基于芯片的開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用程序一般是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，可稱(chēng)為前后臺(tái)系統(tǒng)或超循環(huán)系統(tǒng)。循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成

3、后臺(tái)行為，后臺(tái)也可以叫做任務(wù)級(jí)，這種系統(tǒng)在處理的及時(shí)性上比實(shí)際可以做到的要差。中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺(tái)行為，前臺(tái)也叫中斷級(jí)，時(shí)間相關(guān)性很強(qiáng)的關(guān)鍵操作一定是靠中斷服務(wù)程序來(lái)保證的。 操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中最基本的程序。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中全部軟硬資源的分配與回收、控制與協(xié)調(diào)等并發(fā)的活動(dòng)；操作系統(tǒng)提供用戶(hù)接口，使用戶(hù)獲得良好的工作環(huán)境；操作系統(tǒng)為用戶(hù)擴(kuò)展新的系統(tǒng)功能提供軟件平臺(tái)。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是一段在嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序，用戶(hù)的應(yīng)用程序是運(yùn)行于RTOS之上的各個(gè)任務(wù)，RTOS根據(jù)各個(gè)任務(wù)的要求，進(jìn)行資源(包括存儲(chǔ)器、外設(shè)等)管理、消息管理、

4、任務(wù)調(diào)度、異常處理等工作。在RTOS支持的系統(tǒng)中， 每個(gè)任務(wù)均有一個(gè)優(yōu)先級(jí)，RTOS根據(jù)各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，動(dòng)態(tài)地切換各個(gè)任務(wù)，保證對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。 代碼的臨界區(qū)：也稱(chēng)為臨界區(qū)，指處理不可分割的代碼，運(yùn)行這些代碼不允許被打斷。一旦這部分代碼開(kāi)始執(zhí)行，則不允許任何中斷打斷（這不是絕對(duì)的，如果中斷不調(diào)用任何包含臨界區(qū)的代碼，也不訪問(wèn)臨界區(qū)的使用的共享資源，這個(gè)中斷可以執(zhí)行）。為確保臨界區(qū)代碼的執(zhí)行，在進(jìn)入臨界區(qū)之前要關(guān)中斷，而臨界區(qū)代碼執(zhí)行完成以后要立即開(kāi)中斷。資源：程序運(yùn)行時(shí)可使用的軟、硬件環(huán)境統(tǒng)稱(chēng)為資源。資源可以是輸入、輸出設(shè)備，例如打印機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器，也可以是一個(gè)變量、一個(gè)結(jié)構(gòu)或一個(gè)數(shù)組等。

5、共享資源：可以被一個(gè)以上任務(wù)使用的資源叫做共享資源。為了防止數(shù)據(jù)被破壞，每個(gè)任務(wù)在與共享資源打交道時(shí)，必須獨(dú)占該資源，這叫做互斥。任務(wù)：一個(gè)任務(wù)也叫做一個(gè)線程，是一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，該程序可以認(rèn)為CPU完全屬于該程序本身。實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括如何把問(wèn)題分割成多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都是整個(gè)應(yīng)用的某一部分，被賦予一定的優(yōu)先級(jí)，有它自己的一套CPU和寄存器和自己的?？臻g。任務(wù)切換：當(dāng)多任務(wù)內(nèi)核決定運(yùn)行另外的任務(wù)時(shí)，保存正在運(yùn)行任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)，即CPU寄存器中的全部?jī)?nèi)容。這些內(nèi)容保存在當(dāng)前狀態(tài)保存區(qū)，也就是任務(wù)自己的棧區(qū)之中。入棧工作完成以后，就把下一個(gè)將要運(yùn)行的任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)從任務(wù)的棧中重新裝入CP

6、U寄存器，并開(kāi)始下一個(gè)任務(wù)的運(yùn)行，這個(gè)過(guò)程就叫任務(wù)的切換。（這個(gè)過(guò)程增加了應(yīng)用程序的額外負(fù)擔(dān)，CPU的寄存器越多，額外負(fù)擔(dān)就越重。做任務(wù)切換所需要的時(shí)間取決于CPU有多少寄存器要入棧，實(shí)時(shí)內(nèi)核的性能不應(yīng)該以每秒鐘能做多少次任務(wù)切換來(lái)評(píng)價(jià)。）內(nèi)核：多任務(wù)系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理各個(gè)任務(wù)，或者說(shuō)為每個(gè)任務(wù)分配CPU時(shí)間，并且負(fù)責(zé)任務(wù)之間的通信。內(nèi)核提供的基本服務(wù)是任務(wù)切換。使用實(shí)時(shí)內(nèi)核可以大大簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是因?yàn)閷?shí)時(shí)內(nèi)核允許將應(yīng)用分成若干個(gè)任務(wù)，由實(shí)時(shí)內(nèi)核來(lái)管理它們。內(nèi)核提供必不可少的系統(tǒng)服務(wù)，如信號(hào)量、消息隊(duì)列、延時(shí)等。調(diào)度：調(diào)度是內(nèi)核的主要職責(zé)之一。調(diào)度就是決定該輪到哪個(gè)任務(wù)運(yùn)行了。多數(shù)實(shí)時(shí)

7、內(nèi)核是基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度法的。每個(gè)任務(wù)根據(jù)其重要程序的不同被賦予一定的優(yōu)先級(jí)。基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度法指CPU總是讓處在就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)先運(yùn)行。然而究竟何時(shí)讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)掌握CPU的使用權(quán)，有兩種不同的情況，這要看用的是什么類(lèi)型的內(nèi)核，是非占先式的還是占先式的內(nèi)核。 非先占式內(nèi)核：非占先式內(nèi)核要求每個(gè)任務(wù)自我放棄CPU 的所有權(quán)。非占先式調(diào)度法也稱(chēng)作合作型多任務(wù)，各個(gè)任務(wù)彼此合作共享一個(gè)CPU。異步事件還是由中斷服務(wù)來(lái)處理。中斷服務(wù)可以使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)由掛起狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。但中斷服務(wù)以后控制權(quán)還是回到原來(lái)被中斷了的那個(gè)任務(wù)，直到該任務(wù)主動(dòng)放棄CPU的使用權(quán)時(shí)，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能獲得CP

8、U的使用權(quán)。先占式內(nèi)核：當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間很重要時(shí)，要使用占先式內(nèi)核。因此絕大多數(shù)商業(yè)上銷(xiāo)售的實(shí)時(shí)內(nèi)核都是占先式內(nèi)核。最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦就緒，總能得到CPU的控制權(quán)。當(dāng)一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)使一個(gè)比它優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)進(jìn)入了就緒狀態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪了，或者說(shuō)被掛起了，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)立刻得到了CPU的控制權(quán)。如果是中斷服務(wù)子程序使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，中斷完成時(shí)，中斷了的任務(wù)被掛起，優(yōu)先級(jí)高的那個(gè)任務(wù)開(kāi)始運(yùn)行。任務(wù)優(yōu)先級(jí)：任務(wù)的優(yōu)先級(jí)是表示任務(wù)被調(diào)度的優(yōu)先程度。每個(gè)任務(wù)都具有優(yōu)先級(jí)。任務(wù)越重要，賦予的優(yōu)先級(jí)應(yīng)越高，越容易被調(diào)度而進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。 中斷：中斷是一種硬件機(jī)制，用于通知CP

9、U有個(gè)異步事件發(fā)生了。中斷一旦被識(shí)別，CPU保存部分（或全部）上下文即部分或全部寄存器的值，跳轉(zhuǎn)到專(zhuān)門(mén)的子程序，稱(chēng)為中斷服務(wù)子程序（ISR）。中斷服務(wù)子程序做事件處理，處理完成后，程序回到：1. 在前后臺(tái)系統(tǒng)中，程序回到后臺(tái)程序；2. 對(duì)非占先式內(nèi)核而言，程序回到被中斷了的任務(wù)；3. 對(duì)占先式內(nèi)核而言，讓進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)開(kāi)始運(yùn)行。時(shí)鐘節(jié)拍：時(shí)鐘節(jié)拍是特定的周期性中斷。這個(gè)中斷可以看作是系統(tǒng)心臟的脈動(dòng)。中斷之間的時(shí)間間隔取決于不同應(yīng)用，一般在10ms到200ms之間。時(shí)鐘的節(jié)拍式中斷使得內(nèi)核可以將任務(wù)延時(shí)若干個(gè)整數(shù)時(shí)鐘節(jié)拍，以及當(dāng)任務(wù)等待事件發(fā)生時(shí)，提供等待超時(shí)的依據(jù)。時(shí)鐘節(jié)拍率越快

10、，系統(tǒng)的額外開(kāi)銷(xiāo)就越大。5、 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及常見(jiàn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)P11-14優(yōu)點(diǎn)：在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序使程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易，不需要大的改動(dòng)就可以增加新的功能。通過(guò)將應(yīng)用程序分割成若干獨(dú)立的任務(wù)模塊，使應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程大為簡(jiǎn)化；而且對(duì)實(shí)時(shí)性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。通過(guò)有效的系統(tǒng)服務(wù)，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使得系統(tǒng)資源得到更好的利用。缺點(diǎn)：使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)還需要額外的ROM/RAM開(kāi)銷(xiāo)，25%的CPU額外負(fù)荷，以及內(nèi)核的費(fèi)用。 常見(jiàn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：uClinux、Windows CE、VxWorks、C/OS-II第2章 AR

11、M7體系結(jié)構(gòu)1、 ARM的體系結(jié)構(gòu)及常用的ARM處理器系列P16ARM內(nèi)核采用RISC體系結(jié)構(gòu)。RISC是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)的縮寫(xiě)，其目標(biāo)是設(shè)計(jì)出在高時(shí)鐘頻率下單周期執(zhí)行，簡(jiǎn)單而有效的指令集。ARM內(nèi)核采用RISC體系結(jié)構(gòu)，因此具有RISC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如具有大量的通用存儲(chǔ)器；獨(dú)特的裝載/保存（load-store）結(jié)構(gòu)；簡(jiǎn)單的尋址模式;統(tǒng)一和固定長(zhǎng)度的指令格式。常用的ARM處理器系列：ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、Intel的XScale系列和MPCore系列；還有針對(duì)低端8位MCU市場(chǎng)推出的Cortex-M3系列，其具有32位CPU性能、8位CPU的價(jià)格。2、 AR

12、M7TDMI的完整意思是什么？ARM7TDMI是基于ARM體系結(jié)構(gòu)V4版本的低端ARM核。 其彌補(bǔ)了ARM6很難在低于5V電壓下穩(wěn)定工作的不足，還增加了后綴所對(duì)應(yīng)的功能：3、 存儲(chǔ)器的字與半字及對(duì)齊關(guān)系P20從偶數(shù)地址開(kāi)始的連續(xù)2個(gè)字節(jié)構(gòu)成一個(gè)半字；以能被4整除的地址開(kāi)始的連續(xù)4個(gè)字節(jié)構(gòu)成一個(gè)字；ARM指令的長(zhǎng)度剛好是一個(gè)字，Thumb指令的長(zhǎng)度剛好是一個(gè)半字。 如果一個(gè)數(shù)據(jù)是從偶地址開(kāi)始的連續(xù)存儲(chǔ)，那么它就是半字對(duì)齊，否則就是非半字對(duì)齊；如果一個(gè)數(shù)據(jù)是以能被4整除的地址開(kāi)始的連續(xù)存儲(chǔ)，那么它就是字對(duì)齊，否則就是非字對(duì)齊。4、 3級(jí)流水線P20（可能考大題）可參考第二章PPT23頁(yè)的思考題例子

13、。5、 ARM處理器的兩種狀態(tài)P24ARM7TDMI處理器內(nèi)核包含2套指令系統(tǒng)，分別為ARM指令集和Thumb指令，并且各自對(duì)應(yīng)1種處理器的狀態(tài)：ARM狀態(tài)：32位，處理器執(zhí)行字方式的ARM指令，處理器默認(rèn)為此狀態(tài)；Thumb狀態(tài)：16位，處理器執(zhí)行半字方式的Thumb指令。注意：兩個(gè)狀態(tài)之間的切換并不影響處理器模式或寄存器內(nèi)容。具體例子見(jiàn)書(shū)上P25程序清單2.2。6、 ARM處理器的7種處理模式P26（必考）ARM體系結(jié)構(gòu)支持7種處理器模式，分別為：用戶(hù)模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。這樣的好處是可以更好的支持操作系統(tǒng)并提高工作效率，ARM7TDMI完全

14、支持這七種模式。處理器模式說(shuō)明備注用戶(hù)（usr）正常程序運(yùn)行的工作模式不能直接從用戶(hù)模式切換到其他模式特權(quán)模式系統(tǒng)（sys）用于支持操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)等與用戶(hù)模式類(lèi)似，但具有直接切換到其他模式等特權(quán)異常模式管理（svc）供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式只有在系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式中止（abt）用于虛擬內(nèi)存和（或）存儲(chǔ)器保護(hù)在ARM7內(nèi)核中沒(méi)有多大用處未定義（und）支持軟件仿真的硬件協(xié)處理器只有在未定義指令異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式中斷（irq）中斷請(qǐng)求處理只有在IRQ異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式快速中斷（fiq）快速中斷請(qǐng)求處理只有在FIQ異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式7、 ARM狀態(tài)下的內(nèi)

15、部寄存器P28-36（重點(diǎn)）（熟記各數(shù)字）在ARM處理器內(nèi)部共有37個(gè)用戶(hù)可訪問(wèn)的寄存器，分別為31個(gè)通用32位寄存器和6個(gè)狀態(tài)寄存器。ARM處理器共有7種不同的處理器模式，每種模式都有一組相應(yīng)的寄存器組，最多可以18個(gè)活動(dòng)的寄存器。如下表所示：寄存器R0R7為未分組的通用寄存器，它們?cè)谌魏翁幚砥髂Ｊ蕉紝?duì)應(yīng)于相同的32位物理寄存器。寄存器R8R12有兩個(gè)分組的物理寄存器。一個(gè)用于除FIQ模式之外的所有寄存器模式，另一個(gè)用于FIQ模式。在發(fā)生FIQ中斷后，處理器不必為保護(hù)寄存器而浪費(fèi)時(shí)間，從而加速了FIQ的處理速度。寄存器R13、R14分別有6個(gè)分組的物理寄存器。1個(gè)用于用戶(hù)和系統(tǒng)模式，其余5個(gè)

16、分別用于5種異常模式。寄存器R13通常作為堆棧指針（SP），用于保存待使用的寄存器的內(nèi)容。寄存器R14稱(chēng)為鏈接寄存器（LR），在結(jié)構(gòu)上有兩個(gè)特殊功能：當(dāng)使用BL指令調(diào)用子程序時(shí)，返回地址將自動(dòng)存入R14中；當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，將R14對(duì)應(yīng)的異常模式版本設(shè)置為異常返回地址（有些異常有一個(gè)小的固定偏移量）。寄存器R15稱(chēng)為程序計(jì)數(shù)器（PC），它指向正在“取指”的指令。寄存器CPSR為當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器，在異常模式中，另外一個(gè)寄存器“程序狀態(tài)保存寄存器（SPSR）”可以被訪問(wèn)。每種異常都有自己的SPSR，在進(jìn)入異常時(shí)它保存CPSR的當(dāng)前值，異常退出時(shí)可通過(guò)它恢復(fù)CPSR。Thumb狀態(tài)寄存器集是ARM狀態(tài)

17、集的子集，程序員可以直接訪問(wèn)的寄存器為：8個(gè)通用寄存器R0R7，在匯編語(yǔ)言中寄存器R0R7為通用寄存器，對(duì)于任何處理器模式，它們中的每一個(gè)都對(duì)應(yīng)于相同的32為物理寄存器。程序計(jì)數(shù)器（PC）；堆棧指針（SP），堆棧指針SP對(duì)應(yīng)ARM狀態(tài)的寄存器R13。每個(gè)異常模式都有其自身的SP分組版本，SP通常指向各異常模式所專(zhuān)用的堆棧。注意：在發(fā)生異常時(shí)，處理器自動(dòng)進(jìn)入ARM狀態(tài)。鏈接寄存器（LR），鏈接寄存器LR對(duì)應(yīng)ARM狀態(tài)寄存器R14。注意：在發(fā)生異常時(shí)，處理器自動(dòng)進(jìn)入ARM狀態(tài)。當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器（ CPSR）。在兩種狀態(tài)中，寄存器R0-R7是低端寄存器，R8-R12是高端寄存器，在Thumb狀態(tài)中

18、，高端寄存器的訪問(wèn)是受到限制的，只有MOV、CMP和ADD指令可以對(duì)其訪問(wèn)，可以用于數(shù)據(jù)的快速暫存。8、 當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器的用法P36-39ARM內(nèi)核包含1個(gè)CPSR和5個(gè)僅供異常處理程序使用的SPSR。CPSR反映當(dāng)前處理器的狀態(tài)，其包含：4個(gè)條件代碼標(biāo)志(負(fù)標(biāo)志N、零標(biāo)志Z、進(jìn)位標(biāo)志C和溢出標(biāo)志V )；2個(gè)中斷禁止位(IRQ禁止與FIQ禁止)；5個(gè)對(duì)當(dāng)前處理器模式進(jìn)行編碼的位(M4:0)；1個(gè)用于指示當(dāng)前執(zhí)行指令的位(ARM指令還是Thumb指令)。其格式如下：各標(biāo)志位的含義如下：負(fù)標(biāo)志N：運(yùn)算結(jié)果的第31位值，記錄標(biāo)志設(shè)置操作的結(jié)果；零標(biāo)志Z：如果標(biāo)志設(shè)置的操作為0，則置位；進(jìn)位標(biāo)志C

19、：記錄無(wú)符號(hào)加法溢出，減法無(wú)借位，循環(huán)移位；溢出標(biāo)志V：記錄標(biāo)志設(shè)置操作的有符號(hào)溢出。中斷禁止控制位I和F：當(dāng)控制位I置位時(shí)，IRQ中斷被禁止；當(dāng)控制位F置位時(shí)，F(xiàn)IQ中斷被禁止。處理器狀態(tài)位T：當(dāng)控制位T置位時(shí)，處理器正在Thumb狀態(tài)下運(yùn)行；當(dāng)控制位T清零時(shí)，處理器正在ARM狀態(tài)下運(yùn)行。警告：絕對(duì)不要強(qiáng)制改變CPSR寄存器中的控制位T。如果這樣做，處理器將進(jìn)入一個(gè)無(wú)法預(yù)測(cè)的狀態(tài)。處理器模式位M0M4：注意：不是所有模式位的組合都定義了有效的處理器模式，如果將非法值寫(xiě)入M4:0中，處理器將進(jìn)入一個(gè)無(wú)法恢復(fù)的模式。保留位：CPSR中的保留位被保留將來(lái)使用。當(dāng)改變CPSR標(biāo)志和控制位時(shí)，請(qǐng)確認(rèn)沒(méi)

20、有改變這些保留位。另外，請(qǐng)確保您的程序不依賴(lài)于包含特定值的保留位，因?yàn)閷?lái)的處理器可能會(huì)將這些位設(shè)置為1或者0。9、 ARM體系的異常、中斷及其向量表P39（異常中斷的進(jìn)入與退出是重中之重）當(dāng)多個(gè)異常同時(shí)發(fā)生時(shí)，一個(gè)固定的優(yōu)先級(jí)決定系統(tǒng)處理它們的順序： 當(dāng)一個(gè)異常導(dǎo)致模式切換時(shí)，內(nèi)核自動(dòng)的做如下處理： （即異常的進(jìn)入） 將異常處理程序的返回地址（加固定的偏移量）保存到相應(yīng)異常模式下的LR；將CPSR的當(dāng)前值保存到相應(yīng)異常模式下的SPSR；設(shè)置CPSR為相應(yīng)的異常模式；設(shè)置PC為相應(yīng)異常處理程序的中斷入口向量地址，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序執(zhí)行；當(dāng)異常處理程序結(jié)束時(shí)，異常處理程序必須：（即異常

21、的退出） 返回到發(fā)生異常中斷的指令的下一條指令處執(zhí)行，即就是說(shuō)將LR中的值減去偏移量后移入PC；將SPSR的值復(fù)制回CPSR；清零在入口處置位的中斷禁止標(biāo)志。10、 ARM體系的存儲(chǔ)系統(tǒng)P48（了解“大端”與“小端”）存儲(chǔ)器系統(tǒng)有兩種映射機(jī)制：小端存儲(chǔ)器系統(tǒng)：在小端格式中，數(shù)據(jù)的高字節(jié)存放在高地址中。大端存儲(chǔ)器系統(tǒng)：在大端格式中，數(shù)據(jù)的高字節(jié)存放在低地址中。第3章 ARM7TDMI(-S)指令系統(tǒng)1、 ARM處理器的8種尋址方式P52（可能考名詞解釋?zhuān)┘拇嫫鲗ぶ罚翰僮鲾?shù)的值在寄存器中，指令中的地址碼字段指出的是寄存器編號(hào)，指令執(zhí)行時(shí)直接取出寄存器值來(lái)操作。寄存器尋址指令舉例如下： MOV R1

22、,R2 ;將R2的值存入R1 SUB R0,R1,R2 ;將R1的值減去R2的值，結(jié)果保存到R0 立即尋址：立即尋址指令中的操作碼字段后面的地址碼部分即是操作數(shù)本身，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)就包含在指令當(dāng)中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作數(shù)(這樣的數(shù)稱(chēng)為立即數(shù))。立即尋址指令舉例如下： SUBSR0,R0,#1 ;R0減1，結(jié)果放入R0，并且影響標(biāo)志位MOVR0,#0xFF000 ;將立即數(shù)0xFF000裝入R0寄存器 寄存器移位尋址：寄存器移位尋址是ARM指令集特有的尋址方式。當(dāng)?shù)?個(gè)操作數(shù)是寄存器移位方式時(shí)，第2個(gè)寄存器操作數(shù)在與第1個(gè)操作數(shù)結(jié)合之前，選擇進(jìn)行移位操作。寄存器移位尋址指令舉例如

23、下：MOVR0,R2,LSL #3;R2的值左移3位，結(jié)果放入R0;即是R0=R2×8 ANDSR1,R1,R2,LSL R3 ;R2的值左移R3位，然后和R1相;“與”操作，結(jié)果放入R1寄存器間接尋址：寄存器間接尋址指令中的地址碼給出的是一個(gè)通用寄存器的編號(hào)，所需的操作數(shù)保存在寄存器指定地址的存儲(chǔ)單元中，即寄存器為操作數(shù)的地址指針。寄存器間接尋址指令舉例如下： LDRR1,R2;將R2指向的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)讀出;保存在R1中 SWPR1,R1,R2;將寄存器R1的值和R2指定的存儲(chǔ);單元的內(nèi)容交換 基址尋址：基址尋址就是將基址寄存器的內(nèi)容與指令中給出的偏移量相加，形成操作數(shù)的有效地址

24、?；穼ぶ酚糜谠L問(wèn)基址附近的存儲(chǔ)單元，常用于查表、數(shù)組操作、功能部件寄存器訪問(wèn)等。基址尋址指令舉例如下： LDRR2,R3,#0x0C;讀取R3+0x0C地址上的存儲(chǔ)單元;的內(nèi)容，放入R2 STRR1,R0,#-4!;先R0=R0-4，然后把R1的值寄存;到保存到R0指定的存儲(chǔ)單元 多寄存器尋址：多寄存器尋址一次可傳送幾個(gè)寄存器值，允許一條指令傳送16個(gè)寄存器的任何子集或所有寄存器。多寄存器尋址指令舉例如下： LDMIAR1!,R2-R7,R12 ;將R1指向的單元中的數(shù)據(jù)讀出到;R2R7、R12中(R1自動(dòng)加1) STMIAR0!,R2-R7,R12 ;將寄存器R2R7、R12的值保;存到R

25、0指向的存儲(chǔ); 單元中;(R0自動(dòng)加1)堆棧尋址：堆棧指針指向最后壓入的堆棧的有效數(shù)據(jù)項(xiàng)，稱(chēng)為滿(mǎn)堆棧；堆棧指針指向下一個(gè)待壓入數(shù)據(jù)的空位置，稱(chēng)為空堆棧。 所以可以組合出四種類(lèi)型的堆棧方式：滿(mǎn)遞增：堆棧向上增長(zhǎng)，堆棧指針指向內(nèi)含有效數(shù)據(jù)項(xiàng)的最高地址。指令如LDMFA、STMFA等； 空遞增：堆棧向上增長(zhǎng)，堆棧指針指向堆棧上的第一個(gè)空位置。指令如LDMEA、STMEA等； 滿(mǎn)遞減：堆棧向下增長(zhǎng)，堆棧指針指向內(nèi)含有效數(shù)據(jù)項(xiàng)的最低地址。指令如LDMFD、STMFD等；空遞減：堆棧向下增長(zhǎng)，堆棧指針向堆棧下的第一個(gè)空位置。指令如LDMED、STMED等。 相對(duì)尋址：相對(duì)尋址是基址尋址的一種變通。由程序計(jì)

26、數(shù)器PC提供基準(zhǔn)地址，指令中的地址碼字段作為偏移量，兩者相加后得到的地址即為操作數(shù)的有效地址。相對(duì)尋址指令舉例如下：BLSUBR1;調(diào)用到SUBR1子程序BEQLOOP;條件跳轉(zhuǎn)到LOOP標(biāo)號(hào)處.LOOPMOVR6,#1.SUBR1. 2、 ARM指令集中各典型指令的用途P58小例子：（可能考選擇或填空）加載指令：LDR/STR加載/存儲(chǔ)指令LDM/STM多寄存器加載/存儲(chǔ)指令SWP寄存器和存儲(chǔ)器交換指令數(shù)據(jù)處理指令：見(jiàn)書(shū)上P70-71乘法指令：3、 ARM分支指令和雜項(xiàng)指令P72-77分支指令：B 指令為簡(jiǎn)單的跳轉(zhuǎn)指令，不附帶其它功能。跳轉(zhuǎn)范圍限制在當(dāng)前指令的±32M字節(jié)地址內(nèi)(A

27、RM指令為字對(duì)齊，最低2位地址固定為0)。BL 指令除了具有跳轉(zhuǎn)功能，還能在跳轉(zhuǎn)之前將下一條指令的地址拷貝到R14(即LR) 鏈接寄存器中，它適用于子程序調(diào)用。跳轉(zhuǎn)范圍限制在當(dāng)前指令的±32M字節(jié)地址內(nèi)。BX 指令除了具有跳轉(zhuǎn)功能，還能在跳轉(zhuǎn)的同時(shí)切換處理器狀態(tài)。其跳轉(zhuǎn)范圍不受限制。雜項(xiàng)指令：在ARM指令集中雜項(xiàng)指令共有3條，它們非常重要，特別是與操作系統(tǒng)的使用息息相關(guān)：1.軟件中斷產(chǎn)生指令：SWI，主要用于用戶(hù)程序調(diào)用操作系統(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)。2. 程序狀態(tài)寄存器讀指令：MRS，對(duì)狀態(tài)寄存器CPSR和SPSR進(jìn)行讀操作。3. 程序狀態(tài)寄存器寫(xiě)指令：MSR，對(duì)狀態(tài)寄存器CPSR和SPSR進(jìn)

28、行寫(xiě)操作。4、 ARM偽指令P78ARM偽指令有四條：1.小范圍地址讀取指令：ADR，將基于PC相對(duì)偏移的地址值或基于寄存器相對(duì)偏移的地址值讀取到寄存器中。2.中等范圍地址讀取指令：ADRL，將基于PC相對(duì)偏移的地址值或基于寄存器相對(duì)偏移的地址值讀取到寄存器中，比ADR偽指令可以讀取更大范圍的地址。 3.大等范圍地址讀取指令：LDR，用于加載32位的立即數(shù)或一個(gè)地址值到指定寄存器。4.空操作指令：NOP，在匯編時(shí)將會(huì)被代替成ARM中的空操作，比如可能是“MOV R0,R0”指令等。NOP可用于延時(shí)操作。5、 ARM指令集和Thumb指令集的異同同：Thumb指令的格式與使用方式與ARM指令集類(lèi)

29、似，它也具有以下種類(lèi)的指令：存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令數(shù)據(jù)處理指令分支指令雜項(xiàng)指令偽指令異：Thumb指令集較ARM指令集有如下限制：只有B指令可以條件執(zhí)行，其它指令都不能條件執(zhí)行；分支指令的跳轉(zhuǎn)范圍有更多限制；數(shù)據(jù)處理指令的操作結(jié)果必須放入其中一個(gè)；單寄存器訪問(wèn)指令，只能操作R0R7；LDM和STM指令可以對(duì)R0R7的任何子集進(jìn)行操作；第4章 LPC2000系列ARM硬件結(jié)構(gòu)1、 了解硬件結(jié)構(gòu)P902、 存儲(chǔ)器重映射的概念及其作用P106給物理存儲(chǔ)器分配邏輯地址的過(guò)程稱(chēng)為存儲(chǔ)器映射。將已經(jīng)過(guò)映射的存儲(chǔ)器再次映射的過(guò)程稱(chēng)為存儲(chǔ)器重映射，它使同一物理存儲(chǔ)單元出現(xiàn)多個(gè)不同的邏輯地址（增加了代碼的可移植性和可通

30、用性）。這些存儲(chǔ)單元主要包括引導(dǎo)塊“Boot Block”和用于保存異常向量表的少量存儲(chǔ)單元。引導(dǎo)塊（Boot Block）是芯片設(shè)計(jì)廠家在LPC2000系列ARM內(nèi)部固化的一段代碼，用戶(hù)無(wú)法修改或刪除。這段代碼在芯片復(fù)位后被首先運(yùn)行，其功能主要是： 判斷運(yùn)行哪個(gè)存儲(chǔ)器上的程序；檢查用戶(hù)代碼是否有效；判斷芯片是否被加密；芯片的在應(yīng)用編程(IAP)以及在系統(tǒng)編程功能(ISP)3、 時(shí)鐘部件鎖相環(huán)PLL（可能考大題）P126PLL頻率計(jì)算：可以得出以下幾個(gè)等式： Fosc = Fcco/(2×p×M) à Fcco = Fosc×(2×p×

31、;M) Fcclk = Fcco/(2×p) à Fcco = Fcclk×(2×p)最后得出PLL的輸出頻率(當(dāng)PLL激活并連接時(shí))為： Fcclk = M×Fosc 或 Fcclk = Fcco / (2×P)CCO輸出頻率為：Fcco = Fcclk×2×P 或 Fcco = Fosc×M×2×PPLL設(shè)置舉例：系統(tǒng)要求Fosc10MHz，F(xiàn)cclk60MHz。根據(jù)這些要求：確定Fcclk60MHz；選擇Fosc10MHz；計(jì)算M= Fcclk/Fosc60MHz/10MHz6。

32、M-15，所以寫(xiě)入PLLCFG4:000101；計(jì)算P=Fcco/( Fcclk*2)，其中Fcco為156320 MHz。當(dāng)Fcco156MHz時(shí)，P=156MHz/(2*60MHz)1.3當(dāng)Fcco320MHz時(shí)， P=2.67P取整數(shù)2，所以寫(xiě)入PLLCFG6:5=01。4、 外部存儲(chǔ)器控制器EMC及引腳連接模塊P152-1785、 GPIO P1796、 向量中斷控制器P1887、 定時(shí)器0和定時(shí)器1的作用P2228、 IC接口的操作模式P2719、 UART0和UART1的用法和區(qū)別P276UART0只提供TXD和RXD信號(hào)引腳，而UART1增加了一個(gè)調(diào)制解調(diào)器（Modem）接口，其余二者都是完全相同的：16字節(jié)接收FIFO和16字節(jié)發(fā)送FIFO；寄存器位置符合16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；接收FIFO觸發(fā)點(diǎn)可設(shè)置為1、4、8或14字節(jié)；內(nèi)置波特率發(fā)生器；UART1含有標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器接口信號(hào) 。10、 A/D轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制器PWM和實(shí)