嵌入式系统原理与设计

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1、1. 笔记本不是嵌入式产品2. 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁软硬件，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。3. 一般而言，整个嵌入式系统的体积系统结构可以分成4 个部分：嵌入式处理器，嵌入式外围设备，嵌入式操作系统和嵌入式应用软件。4. 嵌入式系统的设计可以分成3 个阶段：分析，设计和实现5. ARM （Advanced RISC Machine公司成立于英国剑桥ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器。在工业控制领域：作为32位的RISC架构6. ARM7 系列微处理器为低功耗的 32 位 RISC 位处

2、理器，支持16 位 Thumb 指令集，典型处理速度为0.95MIPS/MHz7. ARM7TDMI是目前使用最广泛的 32位嵌入式RISC处理器，没有 MMU （存储管理单元）T-支持16位压缩指令集 ThumbD-支持片上DebugM 内嵌硬件乘法器I-嵌入式ICE,支持片上辅助调试8. XScale处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案，它支持16位的Thumb指令和DSP指令集，是一 款全性能、高性价比、低功耗的处理器9. 嵌入式操作系统有：嵌入式Linux、 Windows CE 、 Symbian、 QNX 是一个实时的、可扩充的操作系统，它部分遵循POSIX 相关标准10.

3、 需要（交叉开发环境） （英文为 Cross Development Environment ）的支持是嵌入式应用软件开发时的一个显著特点，交叉开发环境是指编译、链接和调试嵌入式应用软件的环境，它与运行嵌入式应用软件的环境有所不同，通常采用宿主机/ 目标机模式11. ARM （有15个）寄存器：R13-sp堆栈指针寄存器R14-LR链接寄存器R15-PC指针寄存器通用的R0-R1212. ARM 运行模式：用户模式和特权模式FIQ 快速中断13. ARM 采用哈佛结构，支持 ARM 和 Thumb 指令集14. XScale核中的内存管理单元（MMU ）提供内存访问保护、虚拟地址到物理地址的转

4、换和内存空间的分 配。其中 MMU 可以存在内部，也可以协处理器出现。15. 裸机 引导程序 OS 镜像 文件系统 应用程序16. 开发环境的建立： （ 1）交叉编译（2） TFTP ） （ 3） Minicom 设置17. Boot Loader 是系统加电后运行的第一段代码， Boot Loader 就是操作系统内核运行前运行的一段小程利用 JTAG 烧写 Boot序，进行初始化硬件设置，创建内核需要的信息等工作，最后调用操作系统内核。Loader 使用 Minicom 实现窜口通信涵义 没有扩展名的当前目标文件 当前目标文件 当前目标文件最近更新的文件名 当前目标文件最近更新的文件名18

5、. 宏名$* $ $ $?19. 若目标机接在COM1 上，则输入 /dev/ttyS0; 若接在 COM2 上则输入 /dev/ttyS1. 按回车键结束设置20. BOOTP 是一种协议，工作原理：在目标板上发送BOOTP 请求时，宿主机上安装的 BOOTP 服务器（bootpd）根据/etc/bootptab中定义的目标机信息来生成BOOTP回应包以做应答。字段 ht表示硬件类型(hardware type 因为使用 10MB Ethernet,所以设置为 1 (Ethernet) ;ha表示硬件地址(hardware addresS ,是发送BOOTP请求的目标机 Mac地址；ip表示

6、分配给目标机的IP地址；sm表示子网掩码（Subnet Mask）,应与宿主机相同21. ARM 内核基于 RISC 技术， 其结构是一种变形的哈佛结构， 即内存和指令在逻辑上是相互独立的。 ARM有 7 种运行状态， 它们分别是： 用户状态（ User） 、 中断状态 （IRQ,Interrupt Request）、 快中断状态（ FIQ,FastInterrupt Request） 、 监管状态（Supervisor）、 终止状态 （Abort ）、 无定义状态（ Undefined） 和系统状态（System）。7 种状态中的每一种都有自己的堆栈指针 sp 和链接寄存器lr 。 ARM

7、的 7 种运行状态除了用户状态之外，其余的都是系统状态.ARM 系统结构中另有一专门用于“快中断（FIQ） ”状态的 5 个单元寄存器 r8-r1222. 存储管理包括地址映射，内存空间的分配，地址空间保护，如果将I/O 也放在内存地址空间中，则还要包括 I/O 地址的映射23. 在ARM系统结构中，地址映射可以是单层的按“段（section）”映射，也可以是二层的页面映射24. Linux 内核的存储管理采用页面映射，并且采用最普通的三层映射模型25. 在 ARM 处理器也有自陷指令，这就是swi26. init 进程是系统所有进程的起点，它的进程号是 1， init 程序需要读取/etc/

8、inittab 文件作为其行为指针 ,inittab 是以行为为单位的描述性（非执行性）文本27. rc启动脚本都位于/etc/rc.d目录下，rc3.d下的文件都是指向/etc/rc.d/init.d/目录下各个 Shell脚本的符 号链接，而这些脚本一般都能接受start、stop、restart、status等参数28. 新进程通过克隆老进程或当前进程来创建，要让若干新进程按照需要处理不同的事情，就必须通过系统调用exec修实际上是一组名为exec的函数）。29. lsmod 把现在内核中已经安装的模块列出来insmod 把某个模块安装到内核中rmmod 把某个没在用的模块从内核中卸载d

9、epmod 制造模块相关文件，以告诉将来的 insmod 要去哪儿找模块来安装。这个模块相关文件放在/lib/modules/ 当前 kernel 版本 /modules.dep30. 编译内核配置 3步骤：（1）使用make menuconfig配置内核（2） make dep构建依赖（3）使用 make zImage 命令来编译内核31. 嵌入式操作系统的文件系统的设计目标： （ 1）使用简单方便（2）安全可靠（3）实时响应（4）接口标注的开放性和可移植性（5）可伸缩性和可配置性（6）开放的体系结构（7）资源有效性32. 嵌入式Linux常用文件系统：（闪存、第二版扩展文件系统 Ext2f

10、s、JFFS和YAFFS、Ext2、NFS、JFFS2Ramfs）闪存主要有两种技术，NAND和NOR。NAND型的单元排列是串行的，而 NOR型则是并行的。NAND 型的闪存可以看作顺序读取的设备，它在读和擦文件，特别是连续的大文件时，与NOR 型的闪存相比速度更快，但NAND 型的不足在于随机存取速度较慢，而且没有办法按字节写。 NOR 型随机存取速度较快，而且可以随机按字节写。 NAND 型的内存适合用在大容量的多媒体应用中，而NOR 型适合应用在数据/程序存储应用中。其中JFFS文件系统是瑞典 Axis通信公司开发的一种基于 Flash的日志文件系统33. 常用编译工具： GCC 常用

11、调试工具： GDB34. Linux 的压缩工具及格式：bzip、 gzip、 tar.bz、 tar.gz/mnt/Linux 抽象了对硬件的处理，所有的硬件设35. Tab 键作用：命令自动补齐挂载命令： mount36. Linux 支持三类硬件设备：字符设备、块设备和网络设备。备都可以作为普通文件看待37. 每个设备文件都对应有两个设备号：一个是主设备号，标识该设备的种类，也标识了该设备所使用的驱动程序；另一个是次设备号，标识使用同一设备驱动程序的不同硬件设备。1. 什么是嵌入式系统？其特点有些什么？答： 嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成

12、本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 ”特点：1）是专用的计算机系统，用于特定的任务；2）资源较少，可以裁减；3） 功耗低，体积小，集成度高，成本低4）使用实时操作系统；5） 可靠性要求更高，具有系统测试和可靠性评估体系 ;6）运行环境差异大7）大部分程序固化在ROM 中；8） 较长的生命周期；9）嵌入式微处理器通常包含专用调试电路2. 嵌入式系统的BooTLoader 的功能是什么？答： BootLoader 是系统加电后、操作系统内核或用户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序代码。通过这段程序,为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。 （对于嵌入式系统来说，有的使

13、用操作系统，也有的不使用操作系统，但在系统启动时都必须运行BootLoader ，为系统运行准备好软硬件环境。 ）3. 目前嵌入式操作系统有哪些？答：1） 11 C/OSI嵌入式操作系统内核；2） VxWorks嵌入式实时操作系统；3） WinCE操作系统；4） Linux操作系统；5） Symbian操作系统4. 构造嵌入式开发环境有哪几种形式？答： 1）交叉开发环境； 2）软件模拟环境； 3）评估电路板5. 嵌入式系统开发的基本流程 ?答： 1）系统定义与需求分析；2）系统设计方案的初步确立；3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证；4）完善初步方案、初步方案实施；5）软硬件集成测试；6）

14、系统功能性能测试及可靠性测试。6. 寄存器 R13， R14， R15 的专用功能各是什么？答：1）寄存器R13保存堆栈指针SP; 2）寄存器R14用作子程序链接寄存器，也称为 LR ,用以保存 返回地址；3） R15 （PC）用作程序计数器。15简述bootloader 在嵌入式系统平台上的移植过程？答：1） .准备Bootloader 软件2） .根据目标板硬件平台，修改配置Bootloader。3） .交叉编译，形成目标板子可执行的Bootloader二进制BIN文件。4） .将 Bootloader 烧写进目标板。5） .配置好宿主机上的minicom 或者超级终端。6） .启动目标板

15、，若bootloader编译没有错误，烧写正确，就可以在超级终端中看到目标板启动的信息。16. Bootloader和BSP有什么不同？答：BSP是开发板支持软件包，一般 BSP包含有bootloader. BSP的作用是支持操作系统，使之能够更好的运行于硬件平台； BootLoader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。25 .ARM处理器模式转换方式主要有（arm模式）（thumb模式）两种。26 .ARM 处理器有（37）个寄存器，其中系统模式和用户模式下有（1 ）物理寄存器可用其他5 中模式下都有 （ 5 ）物理寄存器可用27 ARM 处理其每种模式下都有一组寄存器可用，其中（ 用户模式） （ 系统模式）具有完全一样的寄存器组。28 ARM 处理器分两大类（ 通用寄存器 ） （ 状态寄存器 ） ，其中（ 通用）寄存器又可以分为未分组寄存器，分组寄存器和程序寄存器。三.名词解释1 . ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。2 .CISC 和 RISCCISC复杂指令系