2022年2022年计算机三级嵌入式开发技术内容整理 .pdf

第一章：嵌入式系统开发的基础知识1.嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称，它是一种嵌入在设备或系统内部，为特定应用而设计开发的专用计算机系统。2.嵌入式系统的特点：专用性、隐蔽性、资源受限、高可靠性、实时性、软件固化3.嵌入式系统与通用计算机一样，也是由硬件和软件两部分组成的。硬件的主体是中央处理器 CPU 和存储器，他们通过I/O 接口和 I/O 设备与外部世界联系，并借助总线相互连接，这些硬件连同嵌入式软件一起构成完整的嵌入式系统4.嵌入式系统的性能很大程度上是由CPU 决定的5.按嵌入式系统的用途可以把嵌入式系统分为军用、工业用和民用三大类6.按嵌入式系统的实时性要求可以分为：非实时系统、软实时系统、硬实时系统7.按嵌入式系统的产品形态来分，可以分为系统级产品、板级产品和片级产品8.按照嵌入式系统的软硬件技术复杂程度进行分类，可以把嵌入式系统分为低端系统、中端系统和高端系统三大类9.数码相机是嵌入式系统的典型应用之一，数码相机由前端和后端两部分组成，前端负责数字图像获取，后端负责数字图像的处理，后端通常是以嵌入式DSP 作为核心的SoC芯片， DSP 用于完成数字图像处理。数码相机中还有一个超低功耗的8 位 MCU ，它负责进行操作控制， 如镜头的自动变焦、快门控制等。 高端数码相机配置有实时操作系统和图像处理软件10.为提高设计效率，减少重复开发，通常大多以IP 核为基础，在单个芯片上集成处理器、 存储器和各种接口等组件， 组成一个相当完整的计算机系统。按照集成电路 IC 设计文件的类型， IP 核通常分为三种：软核、固核和硬核。11.无线局域网（ WLAN ）是以太网与无线通信技术相结合的产物。它借助无线电波进行数据传输， 所采用的通信协议主要是IEEE 802.11 （俗称 wifi ） ，数据传输速率可以达到 11Mbps、54Mbps、108Mbps 甚至更高。12.嵌入式系统硬件的核心是CPU。CPU 的字长有 4 位、8 位、16 位、32 位、64 位之分（通用计算机的CPU则以 64 位为主）13.嵌入式系统中的 CPU 一般具有四个特点：支持实时处理、低功耗、结构可扩展、集成了测试电路14.微控制器：1）微控制器将整个计算机硬件的大部甚至全部电路集成在一块芯片中2）微控制器的工作频率不高，存储容量较小，功耗很低，由于他们在各种嵌入式应用中主要作为控制单元使用，所以人们都把它们称为微控制器MCU 3）微控制器品种和数量最多，在过程控制、机电一体化产品、智能仪器仪表、家用电器、计算机网络及通信等方面得到了广泛应用4）与通用计算机情况不同的是，低端MCU 不因高端产品的出现而衰落甚至淘汰（ 8 位的微控制器现在已基本淘汰F）14.片上系统 SoC也称系统级芯片1）SoC 芯片可以分为通用SoC 芯片和专用 SoC 芯片两大类 ,通用的 SoC芯片中可以只有一个CPU(或 DSP),称为单核 SoC,也可以包含多个CPU(或 DSP),称为多核 SoC 2）专用 SoC 芯片可分为定制的嵌入式处理芯片和现场可编程嵌入式处理芯片两类名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 3）FPGA 芯片可以反复地编程、擦除、使用，在较短时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至芯片的制作15.数字视频信息的数据量相当大，通常需要进行压缩处理之后才进行传输和存储。记住下面几种压缩编码标准：MPEG1 适用于 VCD 、数码相机、数字摄像机MPEG2 适用于 DVD 、数字卫星电视转播、数字有线电视、高清晰度电视其他的为 MPEG4 第二章：嵌入式处理器1.经典 ARM 处理器有 7 种异常：主要包括复位RESET、未定义的指令UND、软件中断 SWI、指令预取中止 PABT、数据访问中止 DABT 、外部中断请求 IRQ以及快速中断请求FIQ ，其中优先级最高的异常是复位异常。2.ARM 处理器 Cortex 系列包括 Cortex 嵌入式处理器和 Cortex 应用处理器，其中Cortex 嵌入式处理器包括主要应用于控制领域的CortexM 系列和面向实时应用领域的 CortexR 系列。3.Thumb-2指令集提供了专门用于开、关中断的专用指令，关外部中断使用的指令为： _【11】_，开外部中断的指令为：_【12】_。4.某 ARM 汇编语言程序要调用子程序， 子程序名为 MySubrutine，则调用该子程序的指令为 BL Mysubrutine，子程序返回调用程序的指令为MOV PC,LR。5.已知 ARM 处理器 R10 x12345678, R2=0 xFF008899 ，则执行指令AND R0,R1,R2后，寄存器 R0_【13】 _，R1_【14】_。 （ AND R0,R1,R2 是将 R1 与 R2 按位相与的结果存在R0 中， R1 与 R2 中值不变）第三章：嵌入式系统硬件组成1.按照 AMBA 总线规范，基于 ARM 内核的嵌入式处理器芯片采用系统总线与外围总线两层结构的方式构建片上系统。其中的系统总线主要用于连接高带宽快速组件，而外围总线连接速度不高的外部接口2.嵌入式系统的存储器以半导体存储器为主。随着技术的不断发展，新型存储器不断出现，主要包括铁电随机存取存储器FRAM 和磁性随机存取存储器MRAM ，尤其是 FRAM 被广泛应用于嵌入式应用系统中并越来越受到重视3.半导体存储器芯片的存储容量取决于该芯片的地址总线的条数和数据总线的位数。4.UART 由发送器、接收器、控制单元及波特率发生器等构成。5.目前数码相机中用于存储所拍摄相片的大多是Flash存储器，假设一台数码相机一次可连续拍摄65536 色的 1024 x 1024的彩色相片 80 张， 数据压缩比平均是4，则它使用的存储器容量大约是_MB。 （65536是 2 的 16 次方。意味着每个像素的颜色信息要用16 位来记录，即16bit/像素。像素总数 =1024*1024。40张总存储空间 =1024*1024*16*40 bits= 1024*1024*16*40/8 B）6.I2C 总线被启动后，多个主机在每发送一个数据位时都要对SDA 信号线电平进行检测，只要检测的电平与自己发出的电平相同，就会继续占用总线。 总线控制遵循“低电平优先”的原则，即谁先发送低电平谁就会掌握对总线的控制权。第四章：嵌入式系统软件1.嵌入式系统与通用计算机系统软件的相同之处，指的是嵌入式系统通常也具备引导加载程序，外设驱动程序，操作系统，文件系统，网络协议栈，图形用户界名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 面，数据库，以及各种各样的应用程序等, 这些软件都是通用计算机所拥有的。2.数据库管理系统、图形用户界面、互联网浏览器、媒体播放器等软件，如果运行在嵌入式系统上， 往往具有内部结构精简， 代码轻量化， 占用存储资源少的特点。3.实时系统的主要特征是能够及时响应外部发生的随机任务请求并且能够在规定的时限内完成任务。 任务时限有两种： 截止时间， 也就是任务开始执行时间到任务必须完成的时间间隔。 任务执行预设时间， 或者叫做任务最快完成时间，这是无中断响应情况下的任务最快执行时间。4.实时系统对时间约束要求的严格性，使可预测性成为实时系统的一项重要性能要求，它是指RTOS 能够对外部事件的响应时间和实时任务的执行时间进行判断，以确定被事件触发的实时任务能否在规定的时间内完成。5.实时系统具有如下特性：时间约束性、可预测性、可靠性、交互性6.一般按响应时间将实时系统分成三类：强实时系统，其响应时间一般在毫秒级或微秒级；普通实时系统，其响应时间一般在秒级；弱实时系统，其响应时间一般在数十秒级。第五章：嵌入式系统的开发1. 嵌入式系统的开发过程按顺序可以分成需求分析与规格说明、系统设计、构件设计、系统集成与测试等4个阶段，测试的目的是验证模块/ 系统的功能和性能，以及发现错误。2. 若以S3C2410 为核心的目标机上， 已经移植成功 Linux 操作系统。若要开发该目标机的 Linux 应用程序，通常使用 arm-linux-gcc交叉编译器来编译应用程序。 若要对一个应用程序进行调试排错，则应该在编译命令中加g参数对它进行编译。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -