嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)重點(diǎn)總結(jié)

1、第一章1.嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用可剪裁軟硬件，適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 嵌入式微處理器 外圍硬件設(shè)備 嵌入式操作系統(tǒng) 應(yīng)用程序 嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 嵌入式處理器類(lèi)型 嵌入式微處理器（Embedded Microprocessor Unit，EMPU） 由通用微處理器裁剪后發(fā)展而來(lái) 386EX，PowerPC，MIPS，ARM 嵌入式微控制器（Microcontroller Unit，MCU） 在一塊芯片上集成cpu、存儲(chǔ)器及其他部件 單片機(jī) 嵌入式DSP處理器（Embedded Digital Signal

2、Processor，EDSP） 嵌入式片上系統(tǒng)（System On Chip）第二章ARM主要采用32位指令集， Thumb 16位指令集 ARM9處理器架構(gòu) ARM9處理器系列有兩個(gè)分支 基于v4版本的ARM9，典型的有ARM9TDMI和ARM922T 基于v5TE或v5TEJ架構(gòu)的ARM9E，典型處理器有ARM9EJ-S和ARM926EJ-S等 后面關(guān)于ARM9的介紹主要也是圍繞ARM9E系列 狀態(tài)寄存器 1個(gè)當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器(CPSR)和5個(gè)備份狀態(tài)寄存器(SPSR)狀態(tài)寄存器結(jié)構(gòu)SPSR在處理器進(jìn)入異常模式時(shí)用來(lái)保存CPSR寄存器內(nèi)容，當(dāng)從異常退出時(shí)，用SPSR恢復(fù)CPSR的值流水線

3、技術(shù)和哈佛體系結(jié)構(gòu) 馮·諾依曼體系將數(shù)據(jù)和指令全部存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中 哈佛體系中，指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是分開(kāi)的，指令的存取和數(shù)據(jù)的存取通過(guò)不同的數(shù)據(jù)總線進(jìn)行內(nèi)存管理單元MMU作用 CPU產(chǎn)生的虛擬地址被先送到MMU中，通過(guò)一定的映射，轉(zhuǎn)換為物理地址，然后進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作 有了MMU，才能使用虛擬內(nèi)存第三章1.立即尋址也叫立即數(shù)尋址，這是一種特殊的尋址方式，操作數(shù)沒(méi)有存儲(chǔ)在寄存器或存儲(chǔ)器中，而是包含在指令的操作碼中，只要取出指令也就取到了操作數(shù)。這個(gè)操作數(shù)被稱(chēng)為立即數(shù)，對(duì)應(yīng)的尋址方式也就叫做立即尋址。例如指令： MOV R0, #0xFF000 ;將立即數(shù)0xFF000裝入R0寄存器

4、 ADD R1, R1,0x7f ; R1R10x7f 在以上兩條指令中，第二個(gè)源操作數(shù)即為立即數(shù)，要求以“”為前綴，對(duì)于以十六進(jìn)制表示的立即數(shù)，還要求在“”后加上“0x”。2.寄存器尋址就是利用寄存器中的內(nèi)容作為操作數(shù)，寄存器本身就是操作數(shù)地址。這種尋址方式是各類(lèi)微處理器經(jīng)常采用的一種方式，也是一種執(zhí)行效率較高的尋址方式。 例如指令： MOV R2, R3 ;R2R3 R3中的內(nèi)容賦給R2ADD R2，R3，R4 ;R2R3R4 R3和R4中的內(nèi)容相加，結(jié)果賦給R23.寄存器間接尋址就是以寄存器中的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址，而操作數(shù)本身存放在存儲(chǔ)器中。例如指令 ： LDRR1，R2；R1R2 S

5、TRR1，R2；R2R1 第一條指令將以R2中的內(nèi)容為地址，將該地址中的數(shù)據(jù)傳送到R1中。 第二條指令將R1中的內(nèi)容傳送到以R2中的內(nèi)容為地址的存儲(chǔ)器中。4.變址尋址就是將寄存器（該寄存器一般稱(chēng)作基址寄存器）的內(nèi)容與指令中給出的地址偏移量相加，從而得到一個(gè)操作數(shù)的有效地址。變址尋址方式常用于訪問(wèn)某基地址附近的地址單元。例如指令： LDR R0，R1，8 ；R0R18 LDR R0，R1，8！ ；R0R18，R1R18 LDR R0，R1，2 ；R0R1，R1R12 LDR R0，R1，R2 ；R0R1R25.寄存器移位尋址是ARM指令集獨(dú)有的尋址方式，操作數(shù)由寄存器的數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)移位而得到；移

6、位的方式在指令中以助記符的形式給出，而移位的位數(shù)可用立即數(shù)或寄存器尋址方式表示。6.多寄存器尋址方式，一條指令可以完成多個(gè)寄存器值的傳送。這種尋址方式可以一次對(duì)多個(gè)寄存器尋址，多個(gè)寄存器由小到大排列，最多可傳送16個(gè)寄存器。 例如： LDMIA R1!，R2-R4，R5 ；R2R1 ；R3R14 ；R4R18 ；R5R112 該指令的后綴IA表示在每次執(zhí)行完加載/存儲(chǔ)操作后，R1按字長(zhǎng)度增加，因此， 指令可將連續(xù)存儲(chǔ)單元的值傳送到R2R5。7.堆棧尋址:堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，按先進(jìn)后出（First In Last Out，F(xiàn)ILO）的方式工作，使用一個(gè)稱(chēng)作堆棧指針的專(zhuān)用寄存器指示當(dāng)前的操作位置，

7、堆棧指針總是指向棧頂。l 當(dāng)堆棧指針指向最后壓入堆棧的數(shù)據(jù)時(shí)，稱(chēng)為滿堆棧（Full Stack）;而當(dāng)堆棧指針指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置時(shí)，稱(chēng)為空堆棧（Empty Stack）。l 同時(shí)，根據(jù)堆棧的生成方式，又可以分為遞增堆棧（Ascending Stack）和遞減堆棧（Decending Stack），當(dāng)堆棧由低地址向高地址生成時(shí)，稱(chēng)為遞增堆棧，當(dāng)堆棧由高地址向低地址生成時(shí)，稱(chēng)為遞減堆棧。ARM微處理器支持這四種類(lèi)型的堆棧工作方式，即：l 滿遞增方式FA（Full Ascending）：堆棧指針指向最后入棧的數(shù)據(jù)位置，且由低地址向高地址生成。l 滿遞減方式FD（Full Decendin

8、g）：堆棧指針指向最后入棧的數(shù)據(jù)位置，且由高地址向低地址生成。l 空遞增方式EA（Empty Ascending）：堆棧指針指向下一個(gè)入棧數(shù)據(jù)的空位置，且由低地址向高地址生成。l 空遞減方式ED（Empty Decending）：堆棧指針指向下一個(gè)入棧數(shù)據(jù)的空位置，且由高地址向低地址生成。8.相對(duì)尋址:與基址變址尋址方式相類(lèi)似，相對(duì)尋址以程序計(jì)數(shù)器PC的當(dāng)前值為基地址，指令中的地址標(biāo)號(hào)作為偏移量，將兩者相加之后得到操作數(shù)的有效地址。l 以下程序段完成子程序的調(diào)用和返回，跳轉(zhuǎn)指令BL采用了相對(duì)尋址方式： BL NEXT；跳轉(zhuǎn)到子程序NEXT處執(zhí)行 NEXT MOVPC，LR；從子程序返回1單一數(shù)

9、據(jù)加載/存儲(chǔ)指令（1）LDR指令格式為：LDR條件 目的寄存器，<存儲(chǔ)器地址> LDR指令是字加載指令，用于從存儲(chǔ)器中將一個(gè)32位的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到目的寄存器中。l 指令示例：LDR R3，R4 ；將存儲(chǔ)器地址為R4的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3。LDR R3，R1，R2 ；將存儲(chǔ)器地址為R1+R2的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3。LDR R3，R1，8 ；將存儲(chǔ)器地址為R1+8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3。LDR R3，R1，R2！ ；將存儲(chǔ)器地址為R1+R2的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將新地址R1R2寫(xiě)入R1。LDR R3，R1，8 ！ ；將存儲(chǔ)器地址為R1+8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將新地址R18寫(xiě)入R

10、1。應(yīng)用示例：LDRR3, R4 ;將R4指向地址的字?jǐn)?shù)據(jù)存入R30x55R3R40x400000000x123456780x40000000存儲(chǔ)器地址LDR R3，R1，R2；將存儲(chǔ)器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將新地址R1R2寫(xiě)入R1。LDR R3，R1，R2，LSL3??；將存儲(chǔ)器地址為R1R2×8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將新地址R1R2×8寫(xiě)入R1。LDR R3，R1，R2，LSL3；將存儲(chǔ)器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將新地址R1R2×8寫(xiě)入R1。注：R15不可以作為偏移寄存器使用。（2）LDRB指令 格式為： LDR條件B 目的寄存器，

11、<存儲(chǔ)器地址> LDRB指令是字節(jié)加載指令，用于從存儲(chǔ)器中將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到目的寄存器中，同時(shí)將寄存器的高24位清零。 該指令通常用于從存儲(chǔ)器中讀取8位的字節(jié)數(shù)據(jù)到通用寄存器，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。指令示例：LDRB R3，R1 ；將存儲(chǔ)器地址為R1的字節(jié)數(shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R3的高24位清零。LDRB R3，R1，8 ；將存儲(chǔ)器地址為R18的字節(jié)數(shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將R3的高24位清零。（3）LDRH指令格式為： LDR條件H 目的寄存器，<存儲(chǔ)器地址> LDRH指令是無(wú)符號(hào)半字加載指令，用于從存儲(chǔ)器中將一個(gè)16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到目的寄存器中，同時(shí)將寄存器

12、的高16位清零。該指令通常用于從存儲(chǔ)器中讀取16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)到通用寄存器，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。指令示例：LDRH R3，R1；將存儲(chǔ)器地址為R1的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將R3的高16位清零。LDRH R3，R1，8 ；將存儲(chǔ)器地址為R18的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將R3的高16位清零。LDRH R3，R1，R2 ；將存儲(chǔ)器地址為R1R2的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R3，并將R3的高16位清零。（4）STR指令格式為：STR條件 源寄存器，<存儲(chǔ)器地址> STR指令是字存儲(chǔ)指令，用于從源寄存器中將一個(gè)32位的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器中。該指令在程序設(shè)計(jì)中比較常用，且尋址方式靈活多樣，使用方式

13、可參考指令LDR。指令示例：STRR3,R1,8；將R3中的字?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入以R1為地址的存儲(chǔ)器中，并將新地址R18寫(xiě)入R1。STRR3,R1，8；將R3中的字?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入以R18為地址的存儲(chǔ)器中。（5）STRB指令格式為： STR條件B 源寄存器，<存儲(chǔ)器地址> STRB指令是無(wú)符號(hào)字節(jié)存儲(chǔ)指令，用于從源寄存器中將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器中。該字節(jié)數(shù)據(jù)為源寄存器中的低8位。指令示例：STRB R3，R1 ；將寄存器R3中的字節(jié)數(shù)據(jù)寫(xiě)入以R1為地址的存儲(chǔ)器中。STRB R3，R1,8；將寄存器R3中的字節(jié)數(shù)據(jù)寫(xiě)入以R18為地址的存儲(chǔ)器中。（6）STRH指令格式為： STR條件H 源寄存

14、器，<存儲(chǔ)器地址> STRH指令是無(wú)符號(hào)半字存儲(chǔ)指令，用于從源寄存器中將一個(gè)16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器中。該半字?jǐn)?shù)據(jù)為源寄存器中的低16位。指令示例：STRH R3，R1 ；將寄存器R3中的半字?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入以R1為地址的存儲(chǔ)器中。STRH R3，R1,8 ；將寄存器R3中的半字?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入以R18為地址的存儲(chǔ)器中。2批量數(shù)據(jù)加載/存儲(chǔ)指令 ARM微處理器所支持批量數(shù)據(jù)加載/存儲(chǔ)指令可以一次在一片連續(xù)的存儲(chǔ)器單元和多個(gè)寄存器之間傳送數(shù)據(jù)，批量加載指令用于將一片連續(xù)的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳送到多個(gè)寄存器，批量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指令則完成相反的操作。l 數(shù)據(jù)處理指令只能對(duì)寄存器的內(nèi)容進(jìn)行操作，不允許對(duì)存儲(chǔ)器中

15、的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，也不允許指令直接使用存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)或在寄存器與存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)。l 數(shù)據(jù)處理指令可分為3大類(lèi)：l 數(shù)據(jù)傳送指令l 算術(shù)邏輯運(yùn)算指令l 比較指令l 數(shù)據(jù)傳送指令用于在寄存器和寄存器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。l 算術(shù)邏輯運(yùn)算指令完成常用的算術(shù)與邏輯的運(yùn)算，該類(lèi)指令不但將運(yùn)算結(jié)果保存在目的寄存器中，同時(shí)更新CPSR中的相應(yīng)條件標(biāo)志位。l 比較指令是完成對(duì)指定的兩個(gè)寄存器（或1個(gè)寄存器，1個(gè)立即數(shù)）進(jìn)行比較，不保存運(yùn)算結(jié)果，只影響CPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)志位。1.數(shù)據(jù)傳送指令MOV和MVN（1）MOV指令 格式為： MOV條件S 目的寄存器，源操作數(shù) MOV指令可完成在寄存器之間或寄存器與

16、第2操作數(shù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 其中S選項(xiàng)決定指令的操作是否影響CPSR中條件標(biāo)志位的值，當(dāng)沒(méi)有S時(shí)指令不更新CPSR中條件標(biāo)志位的值。指令示例：MOVR4，R5；將寄存器R5的內(nèi)容傳送到寄存器R4MOVPC，R14；將寄存器R14的內(nèi)容傳送到PC，常用于子程序返回MOVNE R4，R5，LSL2；當(dāng)Z=0時(shí)，將寄存器R5的內(nèi)容邏輯左移2位后傳送到R4（2）MVN指令格式為： MVN條件S 目的寄存器，源操作數(shù) MVN指令可完成在寄存器之間或寄存器與第2操作數(shù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)非傳送。與MOV指令不同之處是在傳送之前按位被取反了，即把一個(gè)被取反的值傳送到目的寄存器中。 其中S決定指令的操作是否影響CP

17、SR中條件標(biāo)志位的值，當(dāng)沒(méi)有S時(shí)指令不更新CPSR中條件標(biāo)志位的值。指令示例：MVN R0，1；將立即數(shù)1取反傳送到寄存器R0中 MVN R1,R2;將R2取反，結(jié)果存到R12.算術(shù)邏輯運(yùn)算指令（1）ADD指令格式為： ADD條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2 ADD指令是加法指令，用于把兩個(gè)操作數(shù)相加，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù) 。指令示例：ADDS R0，R3，R4 ； R0 = R3 + R4，設(shè)置標(biāo)志位ADDS R0，R3，#10 ； R0 = R3 + 10ADD R0，R2，R3，LSL#2

18、 ； R0 = R2 + R3×4（2）ADC指令格式為： ADC條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2ADC指令是帶進(jìn)位加法指令，用于把兩個(gè)操作數(shù)相加，再加上CPSR中的C條件標(biāo)志位的值，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。它使用一個(gè)進(jìn)位標(biāo)志位，這樣就可以做比32位大的數(shù)的加法，注意不要忘記設(shè)置S后綴來(lái)更改進(jìn)位標(biāo)志。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。以下指令序列實(shí)現(xiàn)64位二進(jìn)制數(shù)的加法：R2、R1= R2、R1+ R4、R3ADDS R1，R1，R3 ；R1= R1+ R3ADC R2，R2，R4 ；R2= R2+ R4+C（3）SUB

19、指令格式為： SUB條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2 SUB指令是減法指令，用于把操作數(shù)1減去操作數(shù)2，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。該指令可用于有符號(hào)數(shù)或無(wú)符號(hào)數(shù)的減法運(yùn)算。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。l 當(dāng)指令包含后綴”S”時(shí)，如果減法運(yùn)算有借位，則C=0，否者C=1。指令示例：SUBS R0，R3，R4 ； R0 = R3 R4，設(shè)置標(biāo)志位SUB R0，R1，#0x10 ； R0 = R1 - 0x 10SUB R0，R2，R3，LSL#1 ； R0 = R2 - (R3 << 1)（4） SBC指令格式為： S

20、BC條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2 SBC指令是帶借位減法指令，用于把操作數(shù)1減去操作數(shù)2，再減去CPSR中的C條件標(biāo)志位的反碼，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。該指令可用于有符號(hào)數(shù)或無(wú)符號(hào)數(shù)的減法運(yùn)算。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。該指令使用進(jìn)位標(biāo)志來(lái)表示借位，這樣就可以做大于32位的減法，注意不要忘記設(shè)置S后綴來(lái)更改進(jìn)位標(biāo)志。指令示例：SBCR2，R2，R4 ； R2 = R2 R4-!C（5）RSB指令格式為： RSB條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2 RSB指令是反減法指令，用于把操作數(shù)2減去操作數(shù)1，并將結(jié)果存放到目的

21、寄存器中。該指令可用于有符號(hào)數(shù)或無(wú)符號(hào)數(shù)的減法運(yùn)算。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。指令示例：RSB R0，R1，R2 ； R0 = R2 R1RSB R0，R1，#0x10 ； R0 = 0x10 R1RSB R0，R2，R3，LSL#1 ； R0 =R3×2 - R2（6）RSC指令格式為：RSC條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2RSC指令是帶借位反減法指令，用于把操作數(shù)2減去操作數(shù)1，再減去CPSR中的C條件標(biāo)志位的反碼，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。該指令可用于有符號(hào)數(shù)或無(wú)符號(hào)數(shù)的減法運(yùn)算。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。

22、l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。指令示例：RSCS R6，R4，R3, LSL #1 ； R6 = R3×2 R4+C -1同時(shí)刷新標(biāo)志位（7）AND指令格式為：AND條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2AND指令是邏輯與指令，用于在兩個(gè)操作數(shù)上進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，并把結(jié)果放置到目的寄存器中。該指令常用于屏蔽操作數(shù)1的某些位。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。指令示例：AND R5，R6，R8 ； R5=R6R8AND R2，R2，3 ； 該指令保持R2的0、1位，其余位清零。（8）ORR指令 格式為：

23、ORR條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2 ORR指令是邏輯或指令，用于在兩個(gè)操作數(shù)上進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，并把結(jié)果放置到目的寄存器中。該指令常用于設(shè)置操作數(shù)1的某些位。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。指令示例：ORR R5，R6，R8 ； R5=R6R8ORR R2，R2，3 ； 該指令設(shè)置R2的0、1位，其余位保持不變。（9）EOR指令格式為： EOR條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2 EOR指令是邏輯異或指令，用于在兩個(gè)操作數(shù)上進(jìn)行邏輯異或運(yùn)算，并把結(jié)果放置到目的寄存器中。該指令常用于反轉(zhuǎn)操作數(shù)1的某些位。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器

24、。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。 指令示例：EOR R5，R6，R8 ； R5=R6+R8EOR R2，R2，3 ； 該指令反轉(zhuǎn)R2的0、1位，其余位保持不變。（10）BIC指令格式為： BIC條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2 BIC指令是位清除指令，用于清除操作數(shù)1的某些位（操作數(shù)1與操作數(shù)2的反碼按位做與運(yùn)算），并把結(jié)果放置到目的寄存器中。l 操作數(shù)1應(yīng)是一個(gè)寄存器。l 操作數(shù)2可以是一個(gè)寄存器，被移位的寄存器，或一個(gè)立即數(shù)。指令示例：BIC R0，R2，3 ；清除 R2 中的位 0、1，其余的位保持不變。BICS R0，R2，0x80000000 ；清

25、除 R2 中的位 31，其余的位保持不變，刷新標(biāo)志位。（11）MUL指令格式為： MUL條件S目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2 MUL指令是乘法指令，完成將操作數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，并把結(jié)果放置到目的寄存器中，同時(shí)可以根據(jù)運(yùn)算結(jié)果設(shè)置CPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)志位（不會(huì)影響V）。其中，操作數(shù)1和操作數(shù)2均為32位的有符號(hào)數(shù)或無(wú)符號(hào)數(shù)。指令示例：MULR0，R4，R5；R0 = R4 × R5MULS R0，R4，R5；R0 = R4 × R5，同時(shí)設(shè)置條件標(biāo)志位（12）MLA指令格式為： MLA條件S 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2，操作數(shù)3 MLA指令是乘加指令，完成將操作

26、數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，再將乘積加上操作數(shù)3，并把結(jié)果放置到目的寄存器中，同時(shí)可以根據(jù)運(yùn)算結(jié)果設(shè)置CPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)志位（不會(huì)影響V）。 其中，操作數(shù)1和操作數(shù)2均為32位的有符號(hào)數(shù)或無(wú)符號(hào)數(shù)。指令示例：MLAR0，R1，R2，R3；R0 = R1 × R2 + R3MLASR0，R1，R2，R3；R0 = R1 × R2 + R3，同時(shí)設(shè)置CPSR中的相關(guān)條件標(biāo)志位（13）SMULL指令格式為： SMULL條件S 目的寄存器Low，目的寄存器High，操作數(shù)1，操作數(shù)2 SMULL指令是帶符號(hào)長(zhǎng)乘法指令，完成將操作數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，并把結(jié)果的低32位放置到目

27、的寄存器Low中，結(jié)果的高32位放置到目的寄存器High中，同時(shí)可以根據(jù)運(yùn)算結(jié)果設(shè)置CPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)志位。 其中，操作數(shù)1和操作數(shù)2均為32位的有符號(hào)數(shù)。指令示例：SMULL R1，R2，R3，R4 ；R1 = （R3 × R4）的低32位 ；R2 = （R3 × R4）的高32位 （14）SMLAL指令 格式為： SMLAL條件S 目的寄存器Low，目的寄存器High，操作數(shù)1，操作數(shù)2 SMLAL指令是長(zhǎng)乘加指令，完成將操作數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，并把結(jié)果的低32位同目的寄存器Low中的值相加后又放置到目的寄存器Low中，結(jié)果的高32位同目的寄存器High中的值

28、相加后又放置到目的寄存器High中，同時(shí)可以根據(jù)運(yùn)算結(jié)果設(shè)置CPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)志位。其中，操作數(shù)1和操作數(shù)2均為32位的有符號(hào)數(shù)。l 對(duì)于目的寄存器Low，在指令執(zhí)行前存放64位加數(shù)的低32位，指令執(zhí)行后存放結(jié)果的低32位。l 對(duì)于目的寄存器High，在指令執(zhí)行前存放64位加數(shù)的高32位，指令執(zhí)行后存放結(jié)果的高32位。指令示例： SMLALR1，R2，R3，R4 ；R1 = （R3 × R4）的低32位 R1 ；R2 = （R3× R4）的高32位 R2（15）UMULL指令 格式為： UMULL條件S 目的寄存器Low，目的寄存器High，操作數(shù)1，操作數(shù)2 UMUL

29、L指令是無(wú)符號(hào)乘法指令，完成將操作數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，并把結(jié)果的低32位放置到目的寄存器Low中，結(jié)果的高32位放置到目的寄存器High中，同時(shí)可以根據(jù)運(yùn)算結(jié)果設(shè)置CPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)志位。 其中，操作數(shù)1和操作數(shù)2均為32位的無(wú)符號(hào)數(shù)。指令示例：UMULL R1，R2，R3，R4；R1 = （R3 × R4）的低32位；R2 = （R3 × R4）的高32位（16）UMLAL指令格式為： UMLAL條件S目的寄存器Low，目的寄存器低High，操作數(shù)1，操作數(shù)2 UMLAL指令是無(wú)符號(hào)長(zhǎng)乘法指令，完成將操作數(shù)1與操作數(shù)2的乘法運(yùn)算，并把結(jié)果的低32位同目的寄存器L

30、ow中的值相加后又放置到目的寄存器Low中，結(jié)果的高32位同目的寄存器High中的值相加后又放置到目的寄存器High中，同時(shí)可以根據(jù)運(yùn)算結(jié)果設(shè)置CPSR中相應(yīng)的條件標(biāo)志位。其中，操作數(shù)1和操作數(shù)2均為32位的無(wú)符號(hào)數(shù)。l 對(duì)于目的寄存器Low，在指令執(zhí)行前存放64位加數(shù)的低32位，指令執(zhí)行后存放結(jié)果的低32位。l 對(duì)于目的寄存器High，在指令執(zhí)行前存放64位加數(shù)的高32位，指令執(zhí)行后存放結(jié)果的高32位。指令示例：UMLAL R1，R2，R3，R4 ；R1 = （R3× R4） 的低32位 R1 ；R2 = （R3× R4） 的高32位 R2（1）CMP指令格式為：CMP條

31、件 操作數(shù)1，操作數(shù)2 CMP指令是比較指令，該指令是做一次減法運(yùn)算，但不存儲(chǔ)結(jié)果，只是刷新條件標(biāo)志位，根據(jù)條件標(biāo)志位判斷操作數(shù)的大小。 對(duì)條件位的影響是：結(jié)果為正數(shù)則N=0，結(jié)果為負(fù)數(shù)則N=1；結(jié)果為0則Z=1，結(jié)果不為0則Z=0；如果產(chǎn)生借位則C=0，沒(méi)有借位則C=1；結(jié)果是符號(hào)溢出則V=1，否則V=0。指令示例：CMPR1，#0x30；比較R1和0x30ADDCS R5,R5,#0x20；如果C=1，則R5=R5+0x20ADDCC R5,R5,#0x10；如果C=0，則R5=R5+0x10（2）CMN指令格式為： CMN條件 操作數(shù)1，操作數(shù)2 CMN指令是比較非指令，也是做一次減法運(yùn)

32、算，用第1操作數(shù)減去第2操作數(shù)的非值，結(jié)果不保存，只是刷新條件標(biāo)志位，對(duì)條件標(biāo)志位的影響和比較指令CMP相同。指令示例：CMNR1，#0x00；比較R1和0xFFFFFFFFADDCS R5,R5,#0x20；如果C=1，則R5=R5+0x20ADDCC R5,R5,#0x10；如果C=0，則R5=R5+0x10（3）TST指令格式為： TST條件 操作數(shù)1，操作數(shù)2 TST指令是位測(cè)試指令，用于把一個(gè)寄存器的內(nèi)容和另一個(gè)寄存器的內(nèi)容或立即數(shù)進(jìn)行按位的與運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新CPSR中條件標(biāo)志位的值。指令示例：TSTR2，0x01；將寄存器R1的值與立即數(shù) 0x01按位與，并根據(jù)結(jié)果設(shè)置CP

33、SR的標(biāo)志位，用來(lái)判斷R2中最低位是否為0。第四章 uCLinux是專(zhuān)門(mén)針對(duì)沒(méi)有MMU的處理器而設(shè)計(jì)的，即uCLinux無(wú)法使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)。 uCLinux采用實(shí)存儲(chǔ)器管理策略，通過(guò)地址總線對(duì)物理內(nèi)存進(jìn)行直接訪問(wèn)。 RT-Linux開(kāi)發(fā)者并沒(méi)有針對(duì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特性而重寫(xiě)Linux的內(nèi)核，而是通過(guò)在Linux內(nèi)核與硬件中斷之間增加一個(gè)精巧的可搶先的實(shí)時(shí)內(nèi)核，把標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核作為實(shí)時(shí)內(nèi)核的一個(gè)進(jìn)程與用戶進(jìn)程一起調(diào)度。內(nèi)存管理和MMU 存儲(chǔ)管理包含: 地址映射 內(nèi)存空間的分配 地址訪問(wèn)的限制（即保護(hù)機(jī)制） I/O地址的映射 代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段空間的分配。 MMU，即內(nèi)存管理

34、單元，其主要作用是兩個(gè)方面：一是地址映射；二是對(duì)地址訪問(wèn)的保護(hù)和限制。進(jìn)程和進(jìn)程管理 進(jìn)程是一個(gè)運(yùn)行程序并為其提供執(zhí)行環(huán)境的實(shí)體，它包括一個(gè)地址空間和至少一個(gè)控制點(diǎn)，進(jìn)程在這個(gè)地址空間上執(zhí)行單一指令序列。 進(jìn)程調(diào)度主要是協(xié)調(diào)進(jìn)程對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)資源（如CPU 、內(nèi)存、I/O設(shè)備）的爭(zhēng)奪使用ü 搶占式調(diào)度ü 非搶占式調(diào)度RT-Linux有兩種中斷：硬中斷和軟中斷 Linux進(jìn)程的調(diào)度 分時(shí)調(diào)度策略（SCHED_OTHER） 先到先服務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)度策略（SCHED_FIFO） 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的實(shí)時(shí)調(diào)度策略（SCHED_RR） 文件系統(tǒng)定義：包含在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或者磁盤(pán)分區(qū)的目錄結(jié)構(gòu)，整個(gè)磁

35、盤(pán)空間可以給一個(gè)或者多個(gè)文件系統(tǒng)使用。第五章Boot Loader基本概念初始化處理器以及外設(shè)的硬件資源，配置SDRAM控制器，為主程序提供運(yùn)行環(huán)境 串口，提供交互終端 網(wǎng)絡(luò)，傳輸鏡像文件 其他I/O設(shè)備 執(zhí)行系統(tǒng)自檢，報(bào)告檢測(cè)結(jié)果 引導(dǎo)操作系統(tǒng) 根據(jù)系統(tǒng)命令燒寫(xiě)鏡像文件Boot Loader的操作模式 啟動(dòng)加載模式： 也稱(chēng)為“自主”模式，從目標(biāo)機(jī)上的某個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上將操作系統(tǒng)加載到RAM中運(yùn)行，整個(gè)過(guò)程并沒(méi)有用戶的介入 下載模式： 目標(biāo)機(jī)上的Boot Loader將通過(guò)串口連接或網(wǎng)絡(luò)連接等通信手段從主機(jī)下載文件，比如：下載內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像等Boot Loader與主機(jī)之間的通信設(shè)備

36、及協(xié)議 目標(biāo)機(jī)上的Boot Loader通過(guò)串口與主機(jī)之間進(jìn)行文件傳輸 xmodem ymodem zmodem 以太網(wǎng)連協(xié)議 TFTPBoot Loader的典型結(jié)構(gòu) Boot Loader 的階段1通常包括以下步驟：1. 硬件設(shè)備初始化。2. 為加載Boot Loader的階段2準(zhǔn)備RAM空間。3. 拷貝Boot Loader的階段2到RAM空間中。4. 設(shè)置好堆棧。5. 跳轉(zhuǎn)到階段2的C入口點(diǎn)。 Boot Loader的階段2通常包括以下步驟：1. 初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備。2. 檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)存映射（memory map）。3. 將kernel映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash讀到RA

37、M空間中。 4. 為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)。5. 調(diào)用內(nèi)核。第六章 Linux版本號(hào)格式 主版本號(hào).次版本號(hào).修正號(hào) 次版本號(hào)為偶數(shù)時(shí)表示是穩(wěn)定版本，如：2.2.5為奇數(shù)時(shí)表示測(cè)試版本 中斷是一個(gè)流程，一般來(lái)說(shuō)，它要經(jīng)過(guò)三個(gè)環(huán)節(jié)： 中斷響應(yīng) 中斷處理 中斷返回第七章普通桌面操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo) （1）使用簡(jiǎn)單方便 （2）安全可靠 （3）實(shí)時(shí)響應(yīng) （4）接口標(biāo)注的開(kāi)放性和可移植性 （5）可伸縮性和可配置性 （6）開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu) （7）資源有效性 （8）功能完整性 （9）熱插拔 （10）支持多種文件類(lèi)型 大部分操作系統(tǒng)都是由文件管理器來(lái)使用設(shè)備API，而對(duì)上層用戶空間的

38、應(yīng)用程序提供文件API 在特殊的環(huán)境下才允許用戶通過(guò)設(shè)備API訪問(wèn)硬件設(shè)備嵌入式Linux中三種常用的塊驅(qū)動(dòng)程序 （1）Blkmem驅(qū)動(dòng)層 （2）RamDisk驅(qū)動(dòng)層 （3）MTD驅(qū)動(dòng)層根文件系統(tǒng)第八章Linux驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)介 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機(jī)器硬件之間的接口 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?yàn)閼?yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，在應(yīng)用程序看來(lái)，硬件設(shè)備只是一個(gè)設(shè)備文件, 應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，它完成以下的功能： （1）對(duì)設(shè)備的初始化和釋放。 （2）把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)核。 （3）讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù)

39、。這需要在用戶空間，內(nèi)核空間，總線以及外設(shè)之間傳輸數(shù)據(jù)。 （4）檢測(cè)和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 設(shè)備的分類(lèi) 字符設(shè)備 無(wú)需緩沖直接讀寫(xiě)的設(shè)備，如系統(tǒng)的串口設(shè)備/dev/cua0和/dev/cua1 塊設(shè)備 以塊為單位進(jìn)行讀寫(xiě)，典型的塊大小為512或1024字節(jié)；塊設(shè)備的存取是通過(guò)buffer、cache來(lái)進(jìn)行并且可以隨機(jī)訪問(wèn)，即不管塊位于設(shè)備中何處都可以對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 通過(guò)BSD套接口訪問(wèn) 設(shè)備文件 Linux抽象了對(duì)硬件的處理，所有的硬件設(shè)備都可以作為普通文件一樣來(lái)看待：它們可以使用和操作文件相同的、標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用接口來(lái)完成打開(kāi)、關(guān)閉、讀寫(xiě)和I/O控制操作，而驅(qū)動(dòng)程序的主要任務(wù)也就是要實(shí)

40、現(xiàn)這些系統(tǒng)調(diào)用函數(shù) Linux為文件和設(shè)備提供了一致的用戶接口。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，設(shè)備文件與普通文件并無(wú)區(qū)別 主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào) 主設(shè)備號(hào) 標(biāo)識(shí)該設(shè)備的種類(lèi)，也標(biāo)識(shí)了該設(shè)備所使用的驅(qū)動(dòng)程序 次設(shè)備號(hào) 標(biāo)識(shí)使用同一設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的不同硬件設(shè)備 已經(jīng)注冊(cè)的硬件設(shè)備的主設(shè)備號(hào)可以從/proc/devices文件中得到 使用mknod命令可以創(chuàng)建指定類(lèi)型的設(shè)備文件，并為其分配主次設(shè)備號(hào)。 # mknod /dev/lp0 c 6 0 Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn) （1）內(nèi)核代碼 （2）內(nèi)核接口 （3）內(nèi)核機(jī)制與服務(wù) （4）可加載 （5）可配置 （6）動(dòng)態(tài)性 Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外界的接口可以分成三部分：