第一篇：嵌入式期末復(fù)習(xí)總結(jié)整理
《嵌入式整理提綱》——YOYO左轉(zhuǎn)
題型：
1、選擇題：20分
2、填空題：20分
3、判斷題：8分
4、簡答題：16分
5、程序分析題：20分
6、編程題16分
第一章
1、嵌入式系統(tǒng)的定義：
根據(jù)IEEE的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置”。國內(nèi)定義：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
2、嵌入式系統(tǒng)的組成：
嵌入式系統(tǒng)裝置由嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成。（分層結(jié)構(gòu)）
3、立即數(shù)（第二操作數(shù)）合法性，選擇題：將一個(gè)32位數(shù)右移偶數(shù)位可以得到小于255的數(shù)為合法，否則為不合法。例如：
0x6a0=0000 0000 0000 0000 0000 0110 1010 0000 右移4位==> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 1010 = 0x6a 小于255，所以合法 0x1a600=0000 0000 0000 0001 1010 0110 0000 0000 無論右移多少偶數(shù)位，所得的數(shù)仍然大于255，所以不合法
0x16c00=0000 0000 0000 0001 0110 1100 0000 0000 右移10位==> 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 1011 =0x5b小于255，所以合法
4、全稱：
AMBA: Advanced Microcontroller Bus Architecture 高級微控制器總線 ARM: Advanced RISC Machine
CISC: Complex Instruction Set Computer復(fù)雜指令集系統(tǒng) RISC: Reduced Instruction Set Computer精簡指令集系統(tǒng) RTOS: Real-time Operation System 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng) FAT: File Allocation Table 文件分配表系統(tǒng)
UCOS: Micro Controller Operation System 微控制器操作系統(tǒng)
片上系統(tǒng)：System On Chip,SOC 知識產(chǎn)權(quán)核：Intellectual Property Core,IP Core IP軟核：Soft IP Core IP硬核：Hard IP Core IP固核：Firm IP Core
5、嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)可以采用馮*諾依曼體系結(jié)構(gòu)或哈佛體系結(jié)構(gòu)；指令系統(tǒng)可以選用精簡指令集系統(tǒng)RISC(Reduced Instruction Set Computer)和復(fù)雜指令集系統(tǒng) 《嵌入式整理提綱》——YOYO左轉(zhuǎn)
CISC(Complex Instruction Set Computer)。
6、Cache是一種容量小、速度快的存儲器陣列，可分為數(shù)據(jù)Cache、指令Cache或混合Cache。
7、硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（Hardware Abstract Layer，HAL）或板級支持包（Board Support Package，BSP）
8、一般可以將嵌入式處理器分為4類：嵌入式微處理器MPU、嵌入式微控制器MCU、嵌入式DSP處理器和嵌入式片上系統(tǒng)SOC。
9、DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器。在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等領(lǐng)域獲得了大規(guī)模應(yīng)用。
10、硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)區(qū)別主要是在選擇調(diào)度算法上。選擇基于優(yōu)先級調(diào)度的算法足以滿足軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)的需求，而且可以提供高速的響應(yīng)和大的系統(tǒng)吞吐量；而對硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說，需要使用的算法就應(yīng)該是調(diào)度方式簡單，反應(yīng)速度快的實(shí)時(shí)調(diào)度算法。
第二章
1、馮*諾依曼體系結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)公用一個(gè)存儲空間，程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同一個(gè)存儲器的不同物理位置。
哈佛體系結(jié)構(gòu)：是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的體系結(jié)構(gòu)，兩者都獨(dú)立編址。
2、復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)CISC和精簡指令集計(jì)算機(jī)RISC
3、對于多于一個(gè)字節(jié)類型的數(shù)據(jù)，在存儲器中有2種存放方式：
小端字節(jié)順序存儲法：低字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存低地址處，高字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存高地址處； 大端字節(jié)順序存儲法：高字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存低地址處，低字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存高地址處。
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4、無操作系統(tǒng)的嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)方式：循環(huán)輪轉(zhuǎn)和前后臺系統(tǒng)。循環(huán)輪轉(zhuǎn)方式：
優(yōu)點(diǎn)：簡單、直觀、開銷小、可預(yù)測；
缺點(diǎn)：過于簡單，無法處理異步事件，缺乏并發(fā)處理能力。前后臺系統(tǒng)：在循環(huán)輪轉(zhuǎn)方式的基礎(chǔ)上，增加了中斷處理功能。
5、嵌入式系統(tǒng)按響應(yīng)時(shí)間的敏感程度可分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可分成硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。
6、嵌入式操作系統(tǒng)的幾個(gè)重要概念（書P42 了解）
7、免費(fèi)型實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：嵌入式Linux和uC/OS。
第三章
1、ARM(Advanced RISC Machine)是一種32位微處理器體系結(jié)構(gòu)。
版本ARMv1：ARM1 版本ARMv2：ARM2、ARM3
2、PC的值：當(dāng)前指令地址+8
3、指令集可以是以下任一種
bits 長(ARM狀態(tài))16 bits 長(Thumb 狀態(tài))
4、進(jìn)入Thumb狀態(tài)：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位為1時(shí)，執(zhí)行BX指令，使微處理器從ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)；
進(jìn)入ARM狀態(tài)：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位為0時(shí)，執(zhí)行BX指令，使微處理器從Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)；
5、ARM寄存器組織（P76-P80 了解）
6、ARM處理器支持7種運(yùn)行模式
用戶模式（特權(quán)模式）
快速中斷模式 外部中斷模式
管理模式
數(shù)據(jù)訪問終止模式
系統(tǒng)模式（特權(quán)模式）
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未定義指令中止模式
7、異常發(fā)生時(shí)，ARM對異常作出的響應(yīng)：
①保存返回地址到 LR_
8、異常優(yōu)先級：復(fù)位（最高）、未定義指令（最低）
9、掌握ARM指令（課本P86）
10、ARM指令的尋址方式7種（課本P89重點(diǎn)掌握）
11、C語言與匯編語言混合編程（課本P101，PPT重點(diǎn)）
12、Bootloader的功能：
Bootloader是操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前的一段小程序。通過這段小程序，初始化最基本的硬件設(shè)備并建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。Bootloader包含兩個(gè)階段，階段一即Boot階段具有引導(dǎo)功能，初始化硬件配置，通常用匯編語言編寫；階段二即Load階段完成加載功能，即將操作系統(tǒng)映像文件從ROM中加載到RAM，并將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，通常用C語言編寫。
第四章
1、uC/OS ：Micro Controller Operation System 微控制器操作系統(tǒng)
2、uC/OS-II主要特點(diǎn)：公開源代碼、可移植性好、可固化、可剪裁、搶占式內(nèi)核、多任務(wù)、可確定性、任務(wù)棧、穩(wěn)定性與可靠性。（了解）
3、uC/OS-II中一個(gè)任務(wù)叫一個(gè)線程；其管理任務(wù)達(dá)64個(gè)，用戶可用有56個(gè)；ID號越大，等級數(shù)越低；uC/OS-II總是運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)優(yōu)先級最高的任務(wù)。
4、任務(wù)調(diào)度（課本P120-123重點(diǎn)）
5、uC/OS-II的初始化函數(shù)編寫 OSInit()
6、uC/OS-II的任務(wù)通信機(jī)制（P130-P132）
uC/OS-II定義了一個(gè)事件控制塊ECB來進(jìn)行任務(wù)間的信號傳遞； uC/OS-II提供了3種任務(wù)通信機(jī)制：信號量、郵箱、消息隊(duì)列。
7、uCOS-II移植的基本要求：
1）處理器的Ｃ編譯器能產(chǎn)生可重入代碼 2）在程序中可以打開或關(guān)閉中斷
3）處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷 4）處理器支持硬件堆棧
5）處理器有將堆棧指針和入棧、出棧的指令
8、可重入式函數(shù)：指一段代碼可用被多個(gè)任務(wù)同時(shí)調(diào)用，而不必?fù)?dān)心會破壞數(shù)據(jù)。
9、堆棧增長方向設(shè)置：
OS_STK_GROWTH為0表示堆棧從下往上增長； OS_STK_GROWTH為1表示堆棧從上往下增長；
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第五章
1、三星公司推出S3C2410A處理器，基于ARM920T，采用高級微控制器總線新型總線結(jié)構(gòu)。
2、S3C2410A處理器內(nèi)核供電1.8V/2V、外存儲器和外部I/O供電為3.3V；4通道DMA；3通道UART;117個(gè)通用I/O口和24通道外部中斷源。
3、給出晶振，算CPU時(shí)鐘，有公式（書本P146,找例題做）
fclk?fin??MDIV?8??PDIV?2??2SDIV
例如：外部晶振為12MHz MPLLCON=0x62 02 2 其中MDIV=0x62=98，PDIV=0x02=2，SDIV=0x2=2 fclk?12M*(98?8)(2?2)*22?12M*1064*4?79.5MHz
4、S3C2410A處理器啟動2級引導(dǎo)方式（書本P147 了解）
5、存儲器系統(tǒng)的層次，設(shè)備從上而下，異常變得速度更慢，訪問頻率更小，容量更大，并且每個(gè)字節(jié)的造價(jià)也更加便宜。（書本 P148）
6、S3C2410A存儲系統(tǒng)特征（書本P151 了解）
第六章
1、建立文件系統(tǒng)（P197-201）
2、根據(jù)32字節(jié)目錄項(xiàng)結(jié)構(gòu)，判斷是目錄還是文件，是文件的話，寫出文件名（包括后綴XXX.XX）
其中從高位數(shù)，第12字節(jié)中的bit4是目錄，bit5是文件（相應(yīng)位置1就為什么）
其中前8字節(jié)為文件名，第9到第11字節(jié)為文件后綴，記得后綴前加點(diǎn)。
簡答題
(一)兩種無操作系統(tǒng)的嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)：
第一種是循環(huán)輪轉(zhuǎn)方式，優(yōu)點(diǎn)是簡單，直觀，開銷小，可預(yù)測，缺點(diǎn)是過于簡單，缺乏并行處理異步事件的能力。
第二種是前后臺方式，前臺是中斷服務(wù)程序，負(fù)責(zé)處理異步事件，后臺是無限循環(huán)，負(fù)責(zé)軟 《嵌入式整理提綱》——YOYO左轉(zhuǎn)
硬件資源的分配、管理以及任務(wù)的調(diào)度。前后臺通過同步信號或數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。
(二)嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)方式：
在宿主機(jī)上建立開發(fā)環(huán)境，進(jìn)行應(yīng)用程序編碼和交叉編譯，然后在宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間建立連接，將應(yīng)用程序下載到目標(biāo)機(jī)上進(jìn)行交叉調(diào)試。經(jīng)過調(diào)試和優(yōu)化，最后將應(yīng)用程序固化到目標(biāo)機(jī)中實(shí)際運(yùn)行。
(三)RISC體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： ①一個(gè)大而統(tǒng)一的寄存器文件
②Load/Store結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理的操作只針對寄存器的內(nèi)容，而不是直接對存儲器進(jìn)行操作。③簡單的尋址模式，所有裝載/保存的地址都只由寄存器內(nèi)容和指令域決定。④統(tǒng)一和固定長度的指令域，簡化了指令的譯碼。⑤使用流水線降低指令尋址周期。
(四)異常發(fā)生時(shí)，ARM對異常作出的響應(yīng)： ①保存返回地址到 LR_
(五)Bootloader的功能：
Bootloader是操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前的一段小程序。通過這段小程序，初始化最基本的硬件設(shè)備并建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。Bootloader包含兩個(gè)階段，階段一即Boot階段具有引導(dǎo)功能，初始化硬件配置，通常用匯編語言編寫；階段二即Load階段完成加載功能，即將操作系統(tǒng)映像文件從ROM中加載到RAM，并將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，通常用C語言編寫。
(六)Nand Flash和Nor Flash在性能上的區(qū)別： 1)NOR的讀速度比NAND稍快一些 2)NAND的寫入速度比NOR快很多。《嵌入式整理提綱》——YOYO左轉(zhuǎn)
3)NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。4)大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。
5)NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。
(七)可剝奪和任務(wù)切換的概念：
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)，它將任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)，即CPU寄存器中的全部內(nèi)容，保存在任務(wù)的堆棧中。入棧工作完成以后，把將要運(yùn)行的任務(wù)的當(dāng)前狀況從該任務(wù)的棧中重新裝入CPU的寄存器，并開始下一個(gè)任務(wù)的運(yùn)行。
可剝奪：CPU總是運(yùn)行就緒條件下優(yōu)先級最高的任務(wù)。
(八)uCOS-II移植的基本要求：
1)處理器的Ｃ編譯器能產(chǎn)生可重入代碼 2)在程序中可以打開或關(guān)閉中斷
3)處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷 4)處理器支持硬件堆棧
5)處理器有堆棧指針和入棧、出棧的指令
編程：
1、流水燈；
2、串口；
3、信號量；
4、Nand Flash 《嵌入式整理提綱》——YOYO左轉(zhuǎn)
#include
OS_STK
static void App1(void *pdata);static void App2(void *pdata);static void printf_task_info(INT8U i);
void main(int argc, char *argv[]){
}
void App1(void *pdata){
pdata=pdata;{
OS_Printf(“nat time %d:n”,(INT8U)(OSTime/100));OS_Printf(“this is app1, prio=%un”,OSPrioCur);
while(TRUE)OSInit();
/* Initialize “uC/OS-II”*/ OSTaskCreate(App1，NULL,(OS_STK *)&App1Stk[TASK_STK_SIZE-1],(INT8U)10);//任務(wù)1等級為10 NULL,(OS_STK *)&App2Stk[TASK_STK_SIZE-1],(INT8U)5);//任務(wù)2的等級為5，比任務(wù)1高 App1Stk[TASK_STK_SIZE];OS_STK
App2Stk[TASK_STK_SIZE];
OSTaskCreate(App2，OSStart();
/* Start multitasking */
OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0);
/* waiting for 3s */
} }
void App2(void *pdata){
INT8U i;INT8U err;INT8U pname[10]=“task one”;pdata=pdata;{ OS_Printf(“at time %d:n”,(INT8U)(OSTime/100));
while(TRUE)
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}
OS_Printf(“this is app2, prio=%un”,OSPrioCur);OSTimeDlyHMSM(0, 0, 4, 0);
OS_Printf(“nat time %d:n”,(INT8U)(OSTime/100));OS_Printf(“set name then suspend task onen”);OSTaskSuspend(10);OSTimeDlyHMSM(0, 0, 4, 0);
OS_Printf(“nat time %d:n”,(INT8U)(OSTime/100));OS_Printf(“Resume the task onenn”);OSTaskResume(10);OSTimeDlyHMSM(0, 0, 4, 0);OS_Printf(“nat time %d:n”,(INT8U)(OSTime/100));OS_Printf(“Delete the task onenn”);if(i=OSTaskDel(10)!= 0){
} getchar();printf(“OSTaskDel()err, the err NO is %dn”,i);return;
}
第二篇：嵌入式復(fù)習(xí)總結(jié)
一：嵌入式系統(tǒng)概述 1嵌入式定義
2嵌入式與通用計(jì)算機(jī)
A.嵌入式系統(tǒng)具有應(yīng)用針對性
B.嵌入式系統(tǒng)硬件一般對擴(kuò)展能力要求不高
C.嵌入式一般采用專門針對嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的處理器 D.嵌入式不一定有操作系統(tǒng) E.嵌入式一般有實(shí)時(shí)性要求
F.嵌入式一般有較高的成本控制要求 G.嵌入式系統(tǒng)軟件一般有固化的要求
H.嵌入式系統(tǒng)軟件一般采用交叉開發(fā)的模式
I.嵌入式在體積，功耗，可靠性和環(huán)境適應(yīng)性上一般有特殊要求 J.嵌入式標(biāo)準(zhǔn)化程度不高 3嵌入式系統(tǒng)的組成
嵌入式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)組成部分
嵌入式系統(tǒng)硬件部分一嵌入式處理器為核心，擴(kuò)展存儲器和外部設(shè)備控制器 嵌入式系統(tǒng)軟件運(yùn)行在硬件平臺之上，硬件抽象層向下管理硬件資源，向上為操作系統(tǒng)提供一個(gè)虛擬硬件平臺，是操作系統(tǒng)支持多硬件平臺的關(guān)鍵 4嵌入式的分類
A.按處理器位寬分類 B.按有無操作系統(tǒng)
C.按實(shí)時(shí)性（硬實(shí)時(shí)：一定，軟實(shí)時(shí)：從統(tǒng)計(jì)角度）D.按應(yīng)用分類
二：嵌入式處理器 1嵌入式處理器的原理
A.嵌入式的指令系統(tǒng)（一條完整的指令包括操作碼和操作數(shù)）B.嵌入式處理器的類型
根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為哈弗結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)指令分開存儲，使用兩套彼此獨(dú)立的存儲總線，故可以同時(shí)訪問程序和指令）和馮諾依曼結(jié)構(gòu)（程序指令和數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的存儲器，尋址不能同時(shí)進(jìn)行）根據(jù)指令格式的不同可以分為復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)處理器（CISC)和精簡指令計(jì)算機(jī)處理器（RISC)RISC的最大特點(diǎn)是指令長度固定，指令種類少，尋址方式種類少，大多數(shù)是簡單指令且都能在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，易于設(shè)計(jì)高性能的流水線。
RISC還有特點(diǎn)（1）芯片面積小（2）開發(fā)時(shí)間段（3）性能高 C.嵌入式處理器的結(jié)構(gòu)（1）運(yùn)算器
包括算數(shù)邏輯單元，累加器，暫存器及標(biāo)志寄存器等（2）控制器
指令寄存器，指令譯碼器，邏輯控制電路（3）寄存器陣列及連接各部分的內(nèi)部總線 D.大端方式和小端方式
E.影響嵌入式處理器性能的因素（1）主頻
（2）指令效率與單指令執(zhí)行所需要的時(shí)間（3）處理器的字長（4）內(nèi)存總線速度（5）高緩存設(shè)計(jì)
（6）CPU的系統(tǒng)構(gòu)架 2.嵌入式處理器的分類（1)嵌入式微處理器（2)嵌入式微控制器（3)嵌入式DSP（4)嵌入式片上系統(tǒng) 3.嵌入式處理器的特點(diǎn)
（1）嵌入式處理器種類繁多，功能多樣且性能跨度大（2）嵌入式處理器功耗低
（3）提供靈活的地址空間尋址能力（4）支持靈活的功耗控制
（5）功能密集，提供豐富的外部接口 4.8051單片機(jī)
（1）采用哈弗結(jié)構(gòu)，除了一個(gè)8位處理器核心外，還集成了中斷控制器，RAM,ROM,定時(shí)器和通用異步收發(fā)器。（2）主要特征：
5ARM處理器及實(shí)例 A.ARM處理器片內(nèi)總線
6嵌入式X86處理器及實(shí)例 7DSP處理器及實(shí)例
實(shí)際應(yīng)用中有兩種形式：一：一種是作為主處理器的協(xié)處理器，，，8SOC處理器及實(shí)例
9：嵌入式處理器的選擇
10：嵌入式處理器的JTAG調(diào)試接口 它在嵌入式開發(fā)過程中的重要作用 A.硬件基本功能的測試 B.軟件下載 C.軟件調(diào)試 D.Flash燒寫
三：嵌入式系統(tǒng)總線
1：計(jì)算機(jī)總線的基本概念
2嵌入式系統(tǒng)總線的特點(diǎn) A.機(jī)械結(jié)構(gòu)上的差別
B.嵌入式系統(tǒng)對總線標(biāo)準(zhǔn)功能的補(bǔ)充 3：ISA總線原理
ISA總線最初是IMB公司為PC機(jī)制定的總線標(biāo)準(zhǔn)，采用8位數(shù)據(jù)寬度，能尋址1MB的地址空間。1984年IBM推出PC/AT系統(tǒng)，ISA從8位擴(kuò)充到16位，地址線從20擴(kuò)充到24條，可尋址空間達(dá)到16MB，16位ISA總線時(shí)鐘頻率為8MHz，峰值數(shù)據(jù)傳輸速率為8MB/S。A:ISA總線信號（1）地址信號（2）數(shù)據(jù)信號（3）總線命令信號（4）時(shí)序控制信號（5）DMA相關(guān)信號（6）中斷相關(guān)信號
（7）總線數(shù)據(jù)寬度控制信號（8）其他信號 4：PCI總線原理
在嵌入式中以PC/104，CompactPCI,miniPCI等形式出現(xiàn) A：pci總線的特點(diǎn)（1）高性能
（2）資源豐富且成本低（3）易于使用（4）可擴(kuò)展性好（5）支持不同的平臺 B：PCI總線信號（1）系統(tǒng)信號
（2）地址與數(shù)據(jù)信號（3）接口控制信號（4）總線仲裁信號（5）錯(cuò)誤告信號（6）中斷信號（7）附加信號
（8）64位總線擴(kuò)展信號（9）JTAG邊界掃描信號 C：PCI設(shè)備的配置空間
PCI配置空間是PCI設(shè)備上一組256字節(jié)的特殊功能寄存器，用于存儲與設(shè)備相關(guān)的信息，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)配置空間實(shí)現(xiàn)對PCI總線設(shè)備的管理。（1）配置空間的功能與組織（2）設(shè)備標(biāo)識
（3）設(shè)備控制寄存器（4）設(shè)備狀態(tài)寄存器（5）基址地址寄存器 5：PC/104系列總線標(biāo)準(zhǔn)
6：CompactPCI總線
CompactPCI是PCI總線的另一種工業(yè)版本，采用Eurocard結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用在工業(yè)，軍事，電信等行業(yè)。除了兼容桌面PCI總線所有的硬件和軟件資源外，還有一個(gè)重要特點(diǎn)——支持熱插拔，該技術(shù)對實(shí)現(xiàn)高可靠的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至關(guān)重要。四：嵌入式系統(tǒng)常見電路
系統(tǒng)復(fù)位與電源監(jiān)控，I2C總線，實(shí)時(shí)時(shí)鐘和RS-232串行接口是嵌入式系統(tǒng)最常見的四種基本電路
1系統(tǒng)復(fù)位與電源監(jiān)控 A.復(fù)位有四種類型（1）上電自動復(fù)位（2）手動復(fù)位（3）看門狗復(fù)位
看門狗是一種定時(shí)器，必須由軟件定期對該定時(shí)器進(jìn)行清零，否則計(jì)時(shí)器到期將產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位信號，看門狗可以使系統(tǒng)在軟件崩潰/死機(jī)后自動復(fù)位。（4）系統(tǒng)異常復(fù)位
B.復(fù)位與電源管理控制器
為了產(chǎn)生更可靠的系統(tǒng)復(fù)位，可以用專用復(fù)位管理控制器如MAX705 2I2C總線原理
I2C是一種簡單的只有兩條信號線的串行總線，在嵌入式中應(yīng)用很廣泛，盡管簡單，她仍然能支持多主設(shè)備，并且具有總線仲裁的功能。3.實(shí)時(shí)時(shí)鐘 4.RS-232接口 RS-232串行接口是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備連接的一種簡單且成本低的方法，除了實(shí)現(xiàn)一般的數(shù)據(jù)通信外，在系統(tǒng)調(diào)試中還常用于實(shí)現(xiàn)程序下載和系統(tǒng)控制臺的功能。
RS-232接口支持全雙工傳輸方式，可同時(shí)收，發(fā)數(shù)據(jù)，接受方的接收比特率與發(fā)送方必須相同。
是串行接口，采用負(fù)邏輯。第五章：嵌入式系統(tǒng)存儲器 1靜態(tài)隨機(jī)存儲器
SRAM容量小，成本高，在PC機(jī)中已經(jīng)不作為主存使用，但他的接口簡單，在嵌入式系統(tǒng)中還有很多應(yīng)用，常與單片機(jī)，DSP等處理器配套使用。比如
IDT7146靜態(tài)RAM存儲器 2雙端口存儲器（DPRAM)雙端口RAM是一種很特殊的存儲器，有兩套讀寫端口，可以同時(shí)被兩個(gè)處理器訪問，在嵌入式系統(tǒng)中常用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)處理期間的緊耦合數(shù)據(jù)通信，相當(dāng)于一個(gè)共享存儲區(qū)。3同步動態(tài)隨機(jī)存儲器（DRAM)DRAM容量大，成本低，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛 4NOR Flash Flash是嵌入式系統(tǒng)中常用的一類非易失性存儲器分為NOR flash和NAND flash兩類 5NAND flash 廣泛應(yīng)用于手機(jī)，PDA,數(shù)碼相機(jī)，MP3播放器等 6串行EEPROM 小型價(jià)格低廉的EEPROM可作為flash的替代品
六嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序
引導(dǎo)程序是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上電或復(fù)位后，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化，將系統(tǒng)引入一個(gè)可運(yùn)行的狀態(tài)，并將操作系統(tǒng)加載到系統(tǒng)RAM中運(yùn)行的程序。1.PC機(jī)中的引導(dǎo)程序
BIOS的主要功能是為計(jì)算機(jī)提供最底層，最直接的硬件設(shè)置和控制，包括硬件初始化，上電自測試，I/O設(shè)備管理，中斷服務(wù)，引導(dǎo)加載操作系統(tǒng)等。
BIOS并不直接加載操作系統(tǒng)，而是加載操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序，再把執(zhí)行權(quán)交給引導(dǎo)程序，由引導(dǎo)程序繼續(xù)完成操作系統(tǒng)的后續(xù)加載任務(wù)。2.嵌入式系統(tǒng)中的引導(dǎo)程序 典型的嵌入式系統(tǒng)中，軟件分為4個(gè)部分：引導(dǎo)程序，操作系統(tǒng)內(nèi)核，文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序。應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核之間可能包括嵌入式圖形用戶界面。
在有操作系統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)中，引導(dǎo)程序是必備的軟件，完成上電初始化，加載操作系統(tǒng)并最終啟動應(yīng)用系統(tǒng)，在嵌入式系統(tǒng)中，通常由引導(dǎo)程序獨(dú)立完成硬件初始化，上電自測試及操作系統(tǒng)加載啟動等任務(wù)。A.嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序的主要功能(1)硬件初始化
(2)加載啟動嵌入式操作系統(tǒng)(3)提供人機(jī)交互命令
(4)支持目標(biāo)機(jī)與開發(fā)機(jī)之間的通信(5)支持FLASH燒寫
B.引導(dǎo)程序有兩種模式：啟動加載模式和下載模式，系統(tǒng)的最終用戶只關(guān)心啟動加載模式，而下載模式對系統(tǒng)的開發(fā)與維護(hù)有很重要的作用。3.嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序的啟動過程
A.引導(dǎo)程序的執(zhí)行過程可分為兩個(gè)階段：階段1和階段2.階段1完成硬件初始化，工作模式設(shè)置等與硬件平臺密切相關(guān)的操作，該階段的程序代碼一般用匯編語言編寫，階段2完成一些相對高級，復(fù)雜的功能，如通信，文件下載，F(xiàn)LASH燒寫，該階段的程序代碼一般由C語言實(shí)現(xiàn)。B.階段1（1）硬件設(shè)備初始化
（2）為加載引導(dǎo)程序的階段2代碼準(zhǔn)備RAM空間（3）將階段2二進(jìn)制代碼復(fù)制到RAM空間中（4）設(shè)置好堆棧指針（5）執(zhí)行階段2程序代碼 C.階段2（1）其他硬件設(shè)備的初始化（2）檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射
（3）將操作系統(tǒng)內(nèi)核映像及文件系統(tǒng)映像從FLASH讀取到系統(tǒng)RAM中（4）為內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)（5）調(diào)用內(nèi)核 4.U-Boot 是一種應(yīng)用廣泛的嵌入式引導(dǎo)程序 七嵌入式操作系統(tǒng)
嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有模塊化，可移植，可定制，高實(shí)時(shí)，高可靠等特點(diǎn)。，1概述 A.與桌面 操作系統(tǒng)相比，嵌入式操作系統(tǒng)一下特點(diǎn)：（1）模塊化，可定制（2）實(shí)時(shí)性強(qiáng)（3）資源占用少（4）穩(wěn)定性要求高（5）代碼有固化要求
（6）具有良好的硬件適應(yīng)性，便于移植 2.嵌入式操作系統(tǒng)硬件抽象層 3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性 A.實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)
（1）實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有復(fù)雜的約束性（2）實(shí)時(shí)任務(wù)的執(zhí)行具有可預(yù)測性（3）實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有高可靠性的要求（4）實(shí)時(shí)系統(tǒng)需要與外部環(huán)境進(jìn)行交互（5）實(shí)時(shí)系統(tǒng)需要滿足一定的峰值負(fù)荷要求 B.嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)性 C.裸機(jī)中的實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì) D.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
（1）通用操作系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)差異 a.任務(wù)調(diào)度策略不同 b.內(nèi)存管理方式不同 c.中斷處理方式不同
d.共享資源的互斥訪問機(jī)制不同
e.系統(tǒng)調(diào)用和系統(tǒng)內(nèi)部操作的時(shí)間開銷有差別 f.系統(tǒng)的可重入性 g.輔助工具
（2）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的一些要求 a.直接訪問存儲 b.高速緩存
(3)評價(jià)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的方面 a.任務(wù)調(diào)度機(jī)制 b.內(nèi)存管理 c.最小內(nèi)存開銷
d.中斷禁止時(shí)間與中斷延遲時(shí)間 e.任務(wù)切換時(shí)間 4.嵌入式Linux A.嵌入式Linux的特點(diǎn)（1）支持多硬件平臺（2）高效穩(wěn)定的系統(tǒng)內(nèi)核（3）開放源碼，軟件豐富（4）完善的開發(fā)工具（5）完善的網(wǎng)絡(luò)通信（6）支持多種文件系統(tǒng)（7）支持多種圖形用戶界面 B.常見的嵌入式Linux操作系統(tǒng)（1）RTLinux（2）uCLinux（3）EOSunx和Midnux（4）
第三篇：嵌入式復(fù)習(xí)總結(jié)a4
一、嵌入式系統(tǒng)基本知識
1、什么是嵌入式系統(tǒng)、分層結(jié)構(gòu)：根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”，此定義是從應(yīng)用上考慮的，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)電等附屬裝置；一般定義：“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、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”；微機(jī)學(xué)會的定義：嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式應(yīng)用為目的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。可分為系統(tǒng)級、板級、片級（系統(tǒng)級：各種類型的工控器、PC104模塊；板級：各種類型的帶CPU的主板及OEM產(chǎn)品；片級：各種以單片機(jī)、DSP、微處理器為核心的產(chǎn)品）。分層結(jié)構(gòu)：嵌入式系統(tǒng)：硬件、驅(qū)動、操作系統(tǒng)、中間件、應(yīng)用。
2、嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC系統(tǒng)的區(qū)別：(單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)比較，一般沒有操作系統(tǒng)，就沒有辦法同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，單片機(jī)總是運(yùn)行單個(gè)任務(wù))目前嵌入式系統(tǒng)的主流是以32位嵌入式微處理器為核心的硬件設(shè)計(jì)和基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的軟件設(shè)計(jì)；單片機(jī)系統(tǒng)多為4位、8位、16位機(jī)，不適合運(yùn)行操作系統(tǒng)，難以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算及處理功能；嵌入式系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)基于平臺的設(shè)計(jì)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，單片機(jī)大多采用軟硬件流水設(shè)計(jì)；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是軟件設(shè)計(jì)（占70%左右的工作量），單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)所占比例基本相同；單片機(jī)學(xué)習(xí)一般從硬件入手，從硬件體系結(jié)構(gòu)、匯編語言到硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)；嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)可以從軟件入手，從應(yīng)用層編程到操作系統(tǒng)移植、硬件平臺設(shè)計(jì)較好，按單片機(jī)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)流程較難掌握。嵌入式系統(tǒng)與pc系統(tǒng)區(qū)別：嵌入式系統(tǒng)一般是專用系統(tǒng)，而PC是通用計(jì)算平臺；嵌入式系統(tǒng)的資源比PC少得多；嵌入式系統(tǒng)軟件故障帶來的后果比PC機(jī)大得多；嵌入式系統(tǒng)一般采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)大都有成本、功耗的要求；嵌入式系統(tǒng)得到多種微處理體系的支持；嵌入式系統(tǒng)需要專用的開發(fā)工具。
3、常見的嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？可分為商用型和免費(fèi)型。免費(fèi)型：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在價(jià)格方面具有優(yōu)勢，目前主要有Linux和μC/OS，穩(wěn)定性與服務(wù)性存在挑戰(zhàn)。Linux：是開放源碼的，不存在黑箱技術(shù)，遍布全球的眾多Linux愛好者又是Linux開發(fā)的強(qiáng)大技術(shù)后盾；Linux的內(nèi)核小、功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)健壯、效率高，易于定制剪裁，在價(jià)格上極具競爭力；Linux不僅支持x86 CPU，還可以支持其他數(shù)十種CPU芯片。嵌入式Linux是指對Linux經(jīng)過小型化裁剪后，能夠固化在容量只有幾百K字節(jié)或幾兆字節(jié)的存儲器芯片或單片機(jī)中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。主要有RTLinux和CLinux。商用型：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴，如Vxworks、QNX、WinCE、Palm OS等。VxWorks，是一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，具有良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域牢牢占據(jù)著一席之地。特點(diǎn)是：可靠性、實(shí)時(shí)性和可裁減性；它支持多種處理器，如x86、i960、Sun Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS、POWER PC等。Windows CE 3.0：一種針對小容量、移動式、智能化、32位、連接設(shè)備的模塊化實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)；針對掌上設(shè)備、無線設(shè)備的動態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)提供了一種功能豐富的操作系統(tǒng)平臺，WindowsCE嵌入但不夠?qū)崟r(shí)，屬于軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；由于其Windows背景，界面比較統(tǒng)一認(rèn)可；操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200K的ROM。
4、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)內(nèi)核小：由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限；（2）專用性強(qiáng)：嵌入式系統(tǒng)個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植；即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改；針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，這種修改和通用軟件的“升級”是完全不同的概念；（3）系統(tǒng)精簡：嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全；（4）高實(shí)時(shí)性O(shè)S：這是嵌入式軟件的基本要求，而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度。軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性、實(shí)時(shí)性；（5）嵌入式軟件開發(fā)走向標(biāo)準(zhǔn)化：嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行。為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量；（6）嵌入式系統(tǒng)需要開發(fā)工具和環(huán)境：其本身不具備自主開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后，用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。
二、嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及開發(fā)方法：
1、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)概念：基于體系結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的（既是先從邏輯入手，設(shè)計(jì)出功能模塊，最后再區(qū)分是由硬件還是軟件來實(shí)現(xiàn)該功能）。舉例：SOC系統(tǒng)：嵌入式片上系統(tǒng)，結(jié)合許多功能區(qū)塊，將功能坐在一個(gè)芯片上，微處理器核心是通信接口單元等。SOC是追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，最大特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊，運(yùn)用VHDL等硬件描述語言，不需要像傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣，繪制龐大復(fù)雜的電路板，一點(diǎn)一點(diǎn)的連接焊制，只需使用精確的語言，綜合時(shí)序設(shè)計(jì)，直接在器件庫中調(diào)用各種通用處理器標(biāo)準(zhǔn)，通過仿真后，可交付芯片廠家進(jìn)行生產(chǎn)。
2、項(xiàng)目開發(fā)生命周期：（識別需求－提出解決方案－執(zhí)行項(xiàng)目－結(jié)束項(xiàng)目）。系統(tǒng)開發(fā)步驟：系統(tǒng)需求分析（規(guī)格說明書）：確定設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)，并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)格說明書，作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)的需求一般分功能性需求和非功能性需求兩方面。功能性需求是系統(tǒng)的基本功能，如輸入輸出信號、操作方式等；非功能需求包括系統(tǒng)性能、成本、功耗、體積、重量等因素。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能需求，包括對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分以及系統(tǒng)的軟件、硬件選型等。一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)：基于體系結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的。
系統(tǒng)集成：把系統(tǒng)的軟件、硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤。系統(tǒng)測試：對設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測試，看其是否滿足規(guī)格說明書中給定的功能要求。
三、ARM處理器體系結(jié)構(gòu)：
1、馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)共用一個(gè)存儲空間，CPU無法同時(shí)訪問程序和數(shù)據(jù)；哈佛體系結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)分開存放，CPU可以同時(shí)訪問程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。（2）CISC：復(fù)雜指令集，具有大量的指令和尋址方式；8/2原則：80%的程序只使用20%的指令；大多數(shù)程序只使用少量的指令就能夠運(yùn)行。RISC：精簡指令集，在通道中只包含最有用的指令；確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令；使CPU硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更為簡單。（3）體系結(jié)構(gòu)與處理器的區(qū)別：知識產(chǎn)權(quán)核（IP核）：電路或核是設(shè)計(jì)好并經(jīng)過驗(yàn)證的集成電路功能單元；IP復(fù)用意味著設(shè)計(jì)代價(jià)降低（時(shí)間，價(jià)格）；ARM體系結(jié)構(gòu)是知識產(chǎn)權(quán)，是IP核的一種，并不是某一具體的芯片，而微處理器一般指與RAM、ROM等硬件固化在一起的某一類芯片。（4）IP核的種類：Soft Cores(“code”)（軟核）：HDL語言描述；靈活度高，可修改；與工藝獨(dú)立，可根據(jù)具體的加工工藝重新綜合；IP很難保護(hù)。Firm cores(“code+structure”)(固核）：邏輯綜合后的描述，與工藝相關(guān)。Hard cores(“physical”)(硬核）：物理綜合后的描述，準(zhǔn)備流片，包含工藝相關(guān)的布局和時(shí)序信息，IP很容易保護(hù)，多數(shù)的處理器和存儲器。
2、ARM的七種基本工作模式：User用戶模式:非特權(quán)模式，大部分任務(wù)執(zhí)行在這種模式*正常程序執(zhí)行的模式；FIQ快速中斷模式:當(dāng)一個(gè)高優(yōu)先級(fast)中斷產(chǎn)生時(shí)將會進(jìn)入這種模式*高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理；IRQ外部中斷模式:當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(normal)中斷產(chǎn)生時(shí)將會進(jìn)入這種模式*通常的中斷處理；Supervisor管理模式:當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時(shí)將會進(jìn)入這種模式*供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式；Abort數(shù)據(jù)訪問中止模式: 當(dāng)存取異常時(shí)將會進(jìn)入這種模式*虛擬存儲及存儲保護(hù)；Undef未定義指令中止模式: 當(dāng)執(zhí)行未定義指令時(shí)會進(jìn)入這種模式*軟件仿真硬件協(xié)處理器；System系統(tǒng)模式: 使用和User模式相同寄存器集的特權(quán)模式，特權(quán)級的操作系統(tǒng)任務(wù)。注意：模式之間的轉(zhuǎn)換實(shí)際上是寄存器組之間的切換，當(dāng)使用某種寄存器組，就進(jìn)入了某種相應(yīng)的工作模式。（1）寄存器組織（37 寄存器）：31 個(gè)通用32位寄存器，包括未分組寄器R0-R7、分組寄存器R8-R14、程序計(jì)數(shù)器PC（R15）；6 個(gè)狀態(tài)寄存器。15個(gè)通用寄存器(R0 to R14), 以及1或者2個(gè)狀態(tài)寄存器和程序計(jì)數(shù)器在任何時(shí)候都是可以訪問的；可訪問的寄存器取決于處理器的模式；其它寄存器的狀態(tài)在支持IRQ, FIQ, 管理員, 中止和未定義模式處理時(shí)被切換。*FIR要求速度要快，故其專用的寄存器最多。（2）R0 到 R15 可以直接訪問；R0 到 R14 是通用寄存器；R13: 堆棧指針(sp)(通常)；每種處理器模式都有單獨(dú)的堆棧；R14: 鏈接寄存器(lr)；R15 包含程序計(jì)數(shù)器(PC)；CPSR：當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器，包括代碼標(biāo)志狀態(tài)和當(dāng)前模式位；5個(gè)SPSRs(程序狀態(tài)保存寄存器)：當(dāng)異常發(fā)生時(shí)保存CPSR狀態(tài)；SPSR和CPSR的功能是：保存ALU當(dāng)前操作信息、控制允許和禁止中斷、設(shè)置處理器操作模式。（3）程序狀態(tài)寄存器：*條件位：N = 1-結(jié)果為負(fù),0-結(jié)果為正或0；Z = 1-結(jié)果為0,0-結(jié)果不為0；C =1-進(jìn)位，0-借位；V =1-結(jié)果溢出，0結(jié)果沒溢出。*中斷禁止位：I=1:禁止IRQ；F=1:禁止FIQ。*T Bit：僅ARM xT架構(gòu)支持；T = 0:處理器處于ARM狀態(tài)；T=1:處理器處于Thumb狀態(tài)。*Mode位(處理器模式位):0b10000 User；0b10001 FIQ；0b10010 IRQ；0b10011 Supervisor；0b10111 Abort；0b11011 Undefined；0b11111 System。（4）程序指針PC(r15)：當(dāng)處理器執(zhí)行在ARM狀態(tài):所有指令 32 bits 寬；所有指令必須 word 對齊；所以 pc值由bits [31:2]決定, bits [1:0] 未定義(所以指令不能halfword / byte對齊)。當(dāng)處理器執(zhí)行在Thumb狀態(tài):所有指令 16 bits 寬；所有指令必須 halfword 對齊；所以 pc值由bits [31:1]決定, bits [0] 未定義(所以指令不能 byte對齊)。
3、ARM的異常：（1）異常定義：內(nèi)部或外部中斷源產(chǎn)生并引起處理器處理一個(gè)事件，如外部中斷或試圖執(zhí)行未定義指令都會引起異常。處理異常之前必須保留處理器的狀態(tài)。（2）異常的類型：復(fù)位RESET：當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常的處理程序處執(zhí)行；DABT數(shù)據(jù)中止：若處理器數(shù)據(jù)訪問指令地址不存在或該地址不允許當(dāng)前指令訪問，產(chǎn)生異常；FIQ快速中斷請求：當(dāng)快速中斷請求引腳有效，且CPSR中F=0,產(chǎn)生異常；IRQ外部中斷請求：當(dāng)外部中斷請求引腳有效，且且CPSR中I=0；PABT指令預(yù)取中止：若預(yù)取指令地址不存在或該地址不允許當(dāng)前的指令訪問，存儲器向處理器發(fā)出中止信號，但是只有當(dāng)取指的指令被執(zhí)行時(shí)，才產(chǎn)生異常；UDEF未定義指令：當(dāng)處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時(shí)產(chǎn)生該異常，可利用該機(jī)制進(jìn)行軟件仿真；SWI軟件中斷：由執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生，用于用戶模式下的程序調(diào)用特權(quán)操作指令，利用該異常機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用。（3）異常處理過程（只能在ARM態(tài)執(zhí)行，若進(jìn)入異常前是Thumb態(tài)，進(jìn)入異常后轉(zhuǎn)為ARM態(tài)，返回后自動進(jìn)入Thumb）：當(dāng)異常產(chǎn)生時(shí)，處理器執(zhí)行以下動作：改變處理器狀態(tài)進(jìn)入 ARM 態(tài)；改變處理器模式進(jìn)入相應(yīng)的異常模式；保存返回地址到 LR_
IF
5、ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)關(guān)系：在程序的執(zhí)行過程中，微處理器可以隨時(shí)地在兩種工作狀態(tài)之間切換且不影響處理器的工作模式和相應(yīng)寄存器的內(nèi)容。Thumb狀態(tài)是ARM狀態(tài)的一個(gè)映射，最終也要映射成ARM指令來執(zhí)行，但字長較小，提高空間利用率，低功耗，節(jié)省代碼空間，用于便捷設(shè)備，不能用于異常模式；ARM微處理器在開始執(zhí)行代碼時(shí)，應(yīng)該處于ARM態(tài)。進(jìn)入Thumb態(tài)操作：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位為1時(shí)，執(zhí)行BX指令，從ARM態(tài)進(jìn)入Thumb態(tài)。當(dāng)處于Thumb態(tài)時(shí)發(fā)生異常，則異常返回時(shí)，自動切換回到Thumb態(tài)。進(jìn)入ARM態(tài)操作：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位為0時(shí)，執(zhí)行BX指令進(jìn)入ARM態(tài)。此外當(dāng)進(jìn)行異常處理時(shí)，把PC指針放入異常模式鏈接寄存器R14中，并從異常向量地址開始執(zhí)行程序，也能切換到ARM態(tài)；Thumb狀態(tài)下的寄存器集是ARM狀態(tài)下寄存器集的一個(gè)子集。
四、ARM指令集：
1、ARM編程模型：（1）3級指令流水線技術(shù)：幾個(gè)指令可以并行執(zhí)行，提高了CPU的運(yùn)行效率；內(nèi)部信息流要求通暢流動（為了增加處理器指令流速度，提高運(yùn)行效率）；允許多個(gè)操作同時(shí)處理，比逐條指令執(zhí)行要快；PC指向正被取指的指令，而非正在執(zhí)行的指令。（2）存儲器模式：大端模式（字?jǐn)?shù)據(jù)的高位字節(jié)存儲在低地址中，字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中）和小端模式。（3）數(shù)據(jù)和指令類型：ARM采用32位架構(gòu)；ARM約定：字節(jié)8位，半字16位，字32位；大部分ARM核提供ARM指令集和Thumb指令集（T變種）；Jazelle 核支持Java bytecode(J變種，4TEJ)，所有指令8位寬，處理器執(zhí)行字存取，一次取4條指令。
2、指令結(jié)構(gòu)：采用馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)，需要把指令從存儲器加載到寄存器，沒有專門的IO指令，故存在load/store結(jié)構(gòu)——從存儲器中讀某個(gè)值,操作完后再將其放回存儲器中。指令分類：a.數(shù)據(jù)處理指令–使用和改變寄存器的值；b.數(shù)據(jù)傳送指令–把存儲器的值拷貝到寄存器中(load)or 把寄存器中的值拷貝到存儲器中(store)；c.控制流指令 ：分支、分支和鏈接, 保存返回的地址,以恢復(fù)最先的次序、陷入系統(tǒng)代碼。
3、ARM與Thumb指令的關(guān)系：（1）Thumb指令的特點(diǎn)：Thumb 指令的長度為 16 位，是針對代碼密度問題而提出的；所有的 Thumb 指令和編程模型與ARM指令和編程模型相對應(yīng)；Thumb 子程序和 ARM 子程序就可以互相調(diào)用；Thumb 指令集中的操作數(shù)和指令地址仍為32 位 ；大多數(shù)的 Thumb指令是無條件執(zhí)行的，而幾乎所有的 ARM 指令都是有條件執(zhí)行的；Thumb不是一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)，不能指望處理器只執(zhí)行Thumb指令集而不支持ARM指令集。（2）Thumb 指令與ARM 指令的時(shí)間效率和空間效率關(guān)系 ：Thumb 代碼所需的存儲空間約為ARM 代碼的60％～70％；Thumb 代碼使用的指令數(shù)比ARM 代碼多約30％～40％；若使用32 位的存儲器，ARM 代碼比Thumb 代碼快約40％；若使用16 位的存儲器，Thumb 代碼比ARM 代碼快約40％～50％；與ARM 代碼相比較，使用Thumb 代碼，存儲器的功耗會降低約30％。
五、典型的ARM核芯片結(jié)構(gòu)：
1、LPC2000系列處理器結(jié)構(gòu)：LPC2000系列微控制器將ARM7TDMI配置為小端模式；內(nèi)部存儲器包括無等待SRAM和Flash；系統(tǒng)功能包括維持芯片工作的一些基本功能，如系統(tǒng)時(shí)鐘、復(fù)位等；向量中斷控制器（VIC）可減少中斷響應(yīng)時(shí)間，最多可管理32個(gè)中斷請求；外部存儲器控制器（EMC）支持4個(gè)BANK的外部SRAM和Flash，每個(gè)BANK最大16MB；I2C串行接口為標(biāo)準(zhǔn)I2C總線接口，支持最大速度400KB；具有兩個(gè)完全獨(dú)立的SPI控制器；具有兩個(gè)UART接口，均包含16字節(jié)的接受/發(fā)送FIFO，內(nèi)置波特率發(fā)生器，UART1具調(diào)制解調(diào)接口功能；LPC2119/2129/2290/2292包含CAN總線接口；看門狗定時(shí)器；通用IO，可受5V電壓，每個(gè)IO口可獨(dú)立設(shè)置為輸入輸出模式；PWMO脈寬調(diào)制器，可靈活設(shè)置，以適應(yīng)不同的場合，單邊沿/雙邊沿輸出方式，頻率、占空比可調(diào)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘，具可編程積存時(shí)鐘分頻器，以適應(yīng)不同的晶振頻率。
2、LPC處理器的啟動過程：一般在32位ARM應(yīng)用系統(tǒng)中，大多數(shù)采用C語言進(jìn)行軟件編程，但是在運(yùn)行應(yīng)用代碼前需要進(jìn)行系統(tǒng)初始化，常用一匯編文件做啟動代碼，它可以實(shí)現(xiàn)異常向量表定義、堆棧初始化、系統(tǒng)變量初始化、地址重映射等操作。
3、時(shí)鐘編程方法
4、存儲器映射控制原理：用于控制地址范圍為0x0000-0x0037存儲區(qū)域的重新映射，該區(qū)域存放著異常向量表，發(fā)生異常時(shí)，程序總是跳轉(zhuǎn)到地址為0x0000-0x0037的對應(yīng)入口處，而實(shí)際異常向量表可能存在內(nèi)部Flash、SRAM、Boot Block，為了讓運(yùn)行在不同存儲器空間的程序?qū)Ξ惓＿M(jìn)行控制，可通過存儲器映射控制，將位于不同存儲空間的異常向量表重新映射到固定地址0x0000-0x0037處，以實(shí)現(xiàn)異常向量表的來源控制，通過設(shè)置存儲器映射控制寄存器的值來實(shí)現(xiàn)。流程：內(nèi)核產(chǎn)生的地址0x0000-0x0037，經(jīng)過地址轉(zhuǎn)換器后，映射到物理存儲器的地址空間（0x80000000-0x80000037（外部存儲器）/0x7FFFE000-0x7FFFE037（Boot Block）/0x40000000-0x40000037（內(nèi)部SRAM）/0x00000000-0x00000037（內(nèi)部Flash））。
5、存儲器加速模塊MAM
6、外部存儲器控制器（EMC）：EMC模塊為AHB系統(tǒng)總線和外部存儲器件之間提供了一個(gè)接口；EMC支持4個(gè)獨(dú)立配置的存儲器組，每個(gè)最大支持16MB，支持字節(jié)定位讀取。
7、GPIO：特性：可獨(dú)立控制每個(gè)GPIO的方向（輸入、輸出模式）；可獨(dú)立設(shè)置每個(gè)GPIO的輸出狀態(tài)；所有GPIO復(fù)位后，默認(rèn)為輸入態(tài)。IOxPIN[0-31]: GPIO引腳值；IOxDIR[0-31]:
方向控制位，寫入1－輸出，0－輸入； IOxSET[0-31]: 輸出置位，寫入1－高電平，0－無效；IOxCLR[0-31]:寫入1－清零，0－無效。示例：設(shè)置P0.0輸出高電平代碼：PINSEL0 &=0xFFFFFFFC;//設(shè)置引腳連接模塊，P0.0為GPIO IO0DIR |=0x00000001;IO0SET=0x00000001;
8、UART0
六、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)概念及操作系統(tǒng)原理：
1、概念：（1）實(shí)時(shí)系統(tǒng)：（指任務(wù)要求在限定時(shí)間內(nèi)完成）如果邏輯和時(shí)序出現(xiàn)偏差將會引起嚴(yán)重后果的系統(tǒng)。（2）軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)：系統(tǒng)的宗旨是使各個(gè)任務(wù)運(yùn)行得越快越好，并不要求限定某一任務(wù)必須在多長時(shí)間內(nèi)完成。（3）硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)：各任務(wù)不僅要執(zhí)行無誤而且要做到準(zhǔn)時(shí)。（4）前后臺系統(tǒng)：或超循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)用程序是一個(gè)無限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成后臺行為。中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺行為。后臺也可以叫做任務(wù)級。前臺也叫中斷級。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)來保證的。（5）代碼的臨界段：也稱為臨界區(qū)，指處理時(shí)不可分割的代碼。一旦這部分代碼開始執(zhí)行，則不允許任何中斷打入。為確保臨界段代碼的執(zhí)行，在進(jìn)入臨界段之前要關(guān)中斷，而臨界段代碼執(zhí)行完以后要立即開中斷。（6）資源：任何為任務(wù)所占用的實(shí)體都可稱為資源。資源可以是輸入輸出設(shè)備或一個(gè)變量，結(jié)構(gòu)，數(shù)組等。（7）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。（8）多任務(wù)：多任務(wù)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是靠CPU(中央處理單元)在許多任務(wù)之間轉(zhuǎn)換、調(diào)度。CPU只有一個(gè)，輪番服務(wù)于一系列任務(wù)中的某一個(gè)。多任務(wù)運(yùn)行使CPU的利用率得到最大的發(fā)揮，并使應(yīng)用程序模塊化。在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，多任務(wù)化的最大特點(diǎn)是，開發(fā)人員可以將很復(fù)雜的應(yīng)用程序?qū)哟位Ｊ褂枚嗳蝿?wù)，應(yīng)用程序?qū)⒏菀自O(shè)計(jì)與維護(hù)。（9）任務(wù)狀態(tài)：典型地、每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)無限的循環(huán)。每個(gè)任務(wù)都處在以下5種狀態(tài)之一的狀態(tài)下，這5種狀態(tài)是休眠態(tài)，就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、掛起態(tài)(等待某一事件發(fā)生)和被中斷態(tài)。休眠態(tài)相當(dāng)于該任務(wù)駐留在內(nèi)存中，但并不被多任務(wù)內(nèi)核所調(diào)度。就緒意味著該任務(wù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，可以運(yùn)行了，但由于該任務(wù)的優(yōu)先級比正在運(yùn)行的任務(wù)的優(yōu)先級低，還暫時(shí)不能運(yùn)行。運(yùn)行態(tài)的任務(wù)是指該任務(wù)掌握了CPU的控制權(quán)，正在運(yùn)行中。掛起狀態(tài)也可以叫做等待事件態(tài)WAITING，指該任務(wù)在等待，等待某一事件的發(fā)生，（例如等待某外設(shè)的I/O操作，等待某共享資源由暫不能使用變成能使用狀態(tài)，等待定時(shí)脈沖的到來或等待超時(shí)信號的到來以結(jié)束目前的等待，等等）。最后，發(fā)生中斷時(shí)，CPU提供相應(yīng)的中斷服務(wù)，原來正在運(yùn)行的任務(wù)暫不能運(yùn)行，就進(jìn)入了被中斷狀態(tài)。（10）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)，它保存正在運(yùn)行任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)，即CPU寄存器中的全部內(nèi)容。這些內(nèi)容保存在任務(wù)的當(dāng)前狀況保存區(qū)，也就是任務(wù)自己的棧區(qū)之中。入棧工作完成以后，就是把下一個(gè)將要運(yùn)行的任務(wù)的當(dāng)前狀況從該任務(wù)的棧中重新裝入CPU的寄存器，并開始下一個(gè)任務(wù)的運(yùn)行。（11）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)之間的通訊。內(nèi)核提供的基本服務(wù)是任務(wù)切換。（12）調(diào)度：是內(nèi)核的主要職責(zé)之一，就是要決定該輪到哪個(gè)任務(wù)運(yùn)行了。多數(shù)實(shí)時(shí)內(nèi)核是基于優(yōu)先級調(diào)度法的。每個(gè)任務(wù)根據(jù)其重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級。基于優(yōu)先級的調(diào)度法指，CPU總是讓處在就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)先運(yùn)行。（13）不可剝奪型內(nèi)核：要求每個(gè)任務(wù)自我放棄CPU的所有權(quán)。異步事件還是由中斷服務(wù)來處理。中斷服務(wù)可以使一個(gè)高優(yōu)先級的任務(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)還是回到原來被中斷了的那個(gè)任務(wù)，直到該任務(wù)主動放棄CPU的使用權(quán)時(shí)，那個(gè)高優(yōu)先級的任務(wù)才能獲得CPU的使用權(quán)。優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)中斷快；幾乎不需要使用信號量保護(hù)共享數(shù)據(jù)。缺陷在于其響應(yīng)時(shí)間，高優(yōu)先級的任務(wù)已經(jīng)進(jìn)入就緒態(tài)，但還不能運(yùn)行，要等，也許要等很長時(shí)間，直到當(dāng)前運(yùn)行著的任務(wù)釋放CPU。無法保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。（14)可剝奪型內(nèi)核：最高優(yōu)先級的任務(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)先級高的任務(wù)進(jìn)入了就緒態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪了。如果是中斷服務(wù)子程序使一個(gè)高優(yōu)先級的任務(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)先級高的那個(gè)任務(wù)開始運(yùn)行。保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。（15）可重入型函數(shù)：可以被一個(gè)以上的任務(wù)調(diào)用，而不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)的破壞。可重入型函數(shù)任何時(shí)候都可以被中斷，一段時(shí)間以后又可以運(yùn)行，而相應(yīng)數(shù)據(jù)不會丟失。可重入型函數(shù)或者只使用局部變量，即變量保存在CPU寄存器中或堆棧中。如果使用全局變量，則要予以保護(hù)。（16）時(shí)間片輪番調(diào)度法：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)有同樣優(yōu)先級，內(nèi)核允許一個(gè)任務(wù)運(yùn)行事先確定的一段時(shí)間，叫做時(shí)間額度，然后切換給另一個(gè)任務(wù)。（17）任務(wù)優(yōu)先級：是表示任務(wù)被調(diào)度的優(yōu)先程度。每個(gè)任務(wù)都有其優(yōu)先級。任務(wù)越重要，賦予的優(yōu)先級應(yīng)越高。（18）靜態(tài)優(yōu)先級：應(yīng)用程序執(zhí)行過程中諸任務(wù)優(yōu)先級不變，在靜態(tài)優(yōu)先級系統(tǒng)中，諸任務(wù)以及它們的時(shí)間約束在程序編譯時(shí)是已知的。（19）動態(tài)優(yōu)先級：應(yīng)用程序執(zhí)行過程中，任務(wù)的優(yōu)先級是可變的，實(shí)時(shí)內(nèi)核應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。（20）優(yōu)先級反轉(zhuǎn)：優(yōu)先級高和優(yōu)先級低的任務(wù)在運(yùn)行時(shí)，由于共享資源的占用問題，而出現(xiàn)的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題，即在執(zhí)行過程中，優(yōu)先級高的任務(wù)反而要等優(yōu)先級低的任務(wù)先運(yùn)行完后，釋放共享資源，才能運(yùn)行。糾正的方法：提高正在使用共享資源的任務(wù)的優(yōu)先級，但耗費(fèi)CPU時(shí)間；內(nèi)核能自動變換任務(wù)的優(yōu)先級，稱優(yōu)先級繼承，但是UCOSII不支持。（21）任務(wù)優(yōu)先級分配：單調(diào)執(zhí)行率調(diào)度法RMS：基于哪個(gè)任務(wù)執(zhí)行的次數(shù)最頻繁,執(zhí)行最頻繁的任務(wù)優(yōu)先級最高（22）任務(wù)互斥：實(shí)現(xiàn)任務(wù)間通訊最簡便到辦法是使用共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是必須保證每個(gè)任務(wù)在處理共享數(shù)據(jù)時(shí)的排它性，以避免競爭和數(shù)據(jù)的破壞。與共享資源打交道時(shí)，使之滿足互斥條件最一般的方法有：關(guān)中斷；使用測試并置位指令TAS；禁止做任務(wù)切換；利用信號量。（23）信號量：信號量實(shí)際上是一種約定機(jī)制，用于：控制共享資源的使用權(quán)(滿足互斥條件)；標(biāo)志某事件的發(fā)生；使兩個(gè)任務(wù)的行為同步。注意：信號，只取兩個(gè)值0和1的信號量；計(jì)數(shù)器型，值有多種形式。對信號量只能實(shí)施三種操作：初始化(INITIALIZE)，也可稱作建立(CREATE)；等信號(WAIT)也可稱作掛起(PEND)；給信號(SIGNAL)或發(fā)信號(POST)。信號量初始化時(shí)要給信號量賦初值，等待信號量的任務(wù)表(Waiting list)應(yīng)清為空。P/V操作：P操作既是減1操作，任務(wù)執(zhí)行等待(WAIT)操作，有可能執(zhí)行P操作；V操作既是加1操作，任務(wù)以發(fā)信號操作(SIGNAL)釋放信號量。（24）死鎖：也稱作抱死，指兩個(gè)任務(wù)無限期地互相等待對方控制著的資源。最簡單的防止發(fā)生死鎖的方法是讓每個(gè)任務(wù)都：先得到全部需要的資源再做下一步的工作；用同樣的順序去申請多個(gè)資源；釋放資源時(shí)使用相反的順序。（25）同步：可以利用信號量使某任務(wù)與中斷服務(wù)同步(或者是與另一個(gè)任務(wù)同步，這兩個(gè)任務(wù)間沒有數(shù)據(jù)交換)。單向同步：任務(wù)與中斷服務(wù)之間/兩任務(wù)之間；雙向同步:兩任務(wù)之間可以用信號量同步它們的行為，兩個(gè)任務(wù)需要互相等待對方執(zhí)行，等待自身所需的事件發(fā)生（信號量），同步執(zhí)行。（26）任務(wù)間的通訊：有時(shí)很需要任務(wù)間的或中斷服務(wù)與任務(wù)間的通訊。任務(wù)間信息的傳遞有兩個(gè)途徑：通過全程變量或發(fā)消息給另一個(gè)任務(wù)。用全程變量時(shí)，必須保證每個(gè)任務(wù)或中斷服務(wù)程序獨(dú)享該變量。中斷服務(wù)中保證獨(dú)享的唯一辦法是關(guān)中斷。如果兩個(gè)任務(wù)共享某變量，各任務(wù)實(shí)現(xiàn)獨(dú)享該變量的辦法可以是關(guān)中斷再開中斷，或使用信號量(如前面提到的那樣)。（27）消息郵箱：通過內(nèi)核服務(wù)可以給任務(wù)發(fā)送消息。典型的消息郵箱也稱作交換消息，是用一個(gè)指針型變量，通過內(nèi)核服務(wù)，一個(gè)任務(wù)或一個(gè)中斷服務(wù)程序可以把一則消息(即一個(gè)指針)放到郵箱里去。同樣，一個(gè)或多個(gè)任務(wù)可以通過內(nèi)核服務(wù)接收這則消息。發(fā)送消息的任務(wù)和接收消息的任務(wù)約定，該指針指向的內(nèi)容就是那則消息。內(nèi)核一般提供以下郵箱服務(wù)：郵箱內(nèi)消息的內(nèi)容初始化，郵箱里最初可以有，也可以沒有消息；將消息放入郵箱(POST)；等待有消息進(jìn)入郵箱(PEND)；如果郵箱內(nèi)有消息，就接受這則消息。如果郵箱里沒有消息，則任務(wù)并不被掛起(ACCEPT)，用返回代碼表示調(diào)用結(jié)果，是收到了消息還是沒有收到消息。消息郵箱也可以當(dāng)作只取兩個(gè)值的信號量來用。郵箱里有消息，表示資源可以使用，而空郵箱表示資源已被其它任務(wù)占用。（28）消息隊(duì)列：消息隊(duì)列用于給任務(wù)發(fā)消息。消息隊(duì)列實(shí)際上是郵箱陣列。通常，先進(jìn)入消息隊(duì)列的消息先傳給任務(wù)，也就是說，任務(wù)先得到的是最先進(jìn)入消息隊(duì)列的消息，即先進(jìn)先出原則(FIFO)。然而μC/OS-Ⅱ也允許使用后進(jìn)先出方式(LIFO)。內(nèi)核提供的消息隊(duì)列服務(wù)如下：消息隊(duì)列初始化。隊(duì)列初始化時(shí)總是清為空；放一則消息到隊(duì)列中去(Post)；等待一則消息的到來(Pend)；如果隊(duì)列中有消息則任務(wù)可以得到消息，但如果此時(shí)隊(duì)列為空，內(nèi)核并不將該任務(wù)掛起(Accept)。如果有消息，則消息從隊(duì)列中取走。沒有消息則用特別的返回代碼通知調(diào)用者，隊(duì)列中沒有消息。
2、任務(wù)的組成：代碼、TCB、私有堆棧。一個(gè)任務(wù)通常是一個(gè)無限的循環(huán)，絕不會返回的，但可通過調(diào)用函數(shù)自我刪除，也可建立新任務(wù)。
3、OS的內(nèi)核原理：（1）任務(wù)狀態(tài)圖（任務(wù)狀態(tài)的切換過程）：睡眠態(tài)（DORMANT）指任務(wù)駐留在程序空間之中，還沒有交給μC/OS-Ⅱ管理，把任務(wù)交給μC/OS-Ⅱ是通過調(diào)用下述兩個(gè)函數(shù)之一：OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()。當(dāng)任務(wù)一旦建立，這個(gè)任務(wù)就進(jìn)入就緒態(tài)準(zhǔn)備運(yùn)行。任務(wù)的建立可以是在多任務(wù)運(yùn)行開始之前，也可以是動態(tài)地被一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)建立。如果一個(gè)任務(wù)是被另一個(gè)任務(wù)建立的，而這個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級高于建立它的那個(gè)任務(wù)，則這個(gè)剛剛建立的任務(wù)將立即得到CPU的控制權(quán)。一個(gè)任務(wù)可以通過調(diào)用OSTaskDel()返回到睡眠態(tài)，或通過調(diào)用該函數(shù)讓另一個(gè)任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。調(diào)用OSStart()可以啟動多任務(wù)。OSStart()函數(shù)運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)。就緒的任務(wù)只有當(dāng)所有優(yōu)先級高于這個(gè)任務(wù)的任務(wù)轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，或者是被刪除了，才能進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。
正在運(yùn)行的任務(wù)可以通過調(diào)用兩個(gè)函數(shù)之一將自身延遲一段時(shí)間，這兩個(gè)函數(shù)是OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()。這個(gè)任務(wù)于是進(jìn)入等待狀態(tài)，等待這段時(shí)間過去，下一個(gè)優(yōu)先級最高的、并進(jìn)入了就緒態(tài)的任務(wù)立刻被賦予了CPU的控制權(quán)。等待的時(shí)間過去以后，系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)OSTimeTick()使延遲了的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。正在運(yùn)行的任務(wù)期待某一事件的發(fā)生時(shí)也要等待，手段是調(diào)用以下3個(gè)函數(shù)之一：OSSemPend()，OSMboxPend()，或OSQPend()。調(diào)用后任務(wù)進(jìn)入了等待狀態(tài)（WAITING）。當(dāng)任務(wù)因等待事件被掛起（Pend），下一個(gè)優(yōu)先級最高的任務(wù)立即得到了CPU的控制權(quán)。當(dāng)事件發(fā)生了，被掛起的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。事件發(fā)生的報(bào)告可能來自另一個(gè)任務(wù)，也可能來自中斷服務(wù)子程序。正在運(yùn)行的任務(wù)是可以被中斷的，除非該任務(wù)將中斷關(guān)了，或者μC/OS-Ⅱ?qū)⒅袛嚓P(guān)了。被中斷了的任務(wù)就進(jìn)入了中斷服務(wù)態(tài)（ISR）。響應(yīng)中斷時(shí)，正在執(zhí)行的任務(wù)被掛起，中斷服務(wù)子程序控制了CPU的使用權(quán)。中斷服務(wù)子程序可能會報(bào)告一個(gè)或多個(gè)事件的發(fā)生，而使一個(gè)或多個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。在這種情況下，從中斷服務(wù)子程序返回之前，μC/OS-Ⅱ要判定，被中斷的任務(wù)是否還是就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級最高的。如果中斷服務(wù)子程序使一個(gè)優(yōu)先級更高的任務(wù)進(jìn)入了就緒態(tài)，則新進(jìn)入就緒態(tài)的這個(gè)優(yōu)先級更高的任務(wù)將得以運(yùn)行，否則原來被中斷了的任務(wù)才能繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)所有的任務(wù)都在等待事件發(fā)生或等待延遲時(shí)間結(jié)束，μC/OS-Ⅱ執(zhí)行空閑任務(wù)（idle task），執(zhí)行OSTaskIdle()函數(shù)。（2）局部結(jié)構(gòu)——任務(wù)控制塊TCB：一旦任務(wù)建立了，任務(wù)控制塊OS_TCBs將被賦值。任務(wù)控制塊是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)任務(wù)的CPU使用權(quán)被剝奪時(shí)，μC/OS-Ⅱ用它來保存該任務(wù)的狀態(tài)。當(dāng)任務(wù)重新得到CPU使用權(quán)時(shí)，任務(wù)控制塊能確保任務(wù)從當(dāng)時(shí)被中斷的那一點(diǎn)絲毫不差地繼續(xù)執(zhí)行。實(shí)際上，任務(wù)狀態(tài)的改變就是修改TCB的過程，OS_TCBs全部駐留在RAM中。任務(wù)建立的時(shí)候，OS_TCBs就被初始化了。
應(yīng)用程序中可以有的最多任務(wù)數(shù)（OS_MAX_TASKS）是在文件OS_CFG.H中定義的。這個(gè)最多任務(wù)數(shù)也是μC/OS-Ⅱ分配給用戶程序的最多任務(wù)控制塊OS_TCBs的數(shù)目。將OS_MAX_TASKS的數(shù)目設(shè)置為用戶應(yīng)用程序?qū)嶋H需要的任務(wù)數(shù)可以減小RAM的需求量。所有的任務(wù)控制塊OS_TCBs都是放在任務(wù)控制塊列表數(shù)組OSTCBTbl[]中的。μC/OS-Ⅱ分配給系統(tǒng)任務(wù)OS_N_SYS_TASKS若干個(gè)任務(wù)控制塊，供其內(nèi)部使用。目前，一個(gè)用于空閑任務(wù)，另一個(gè)用于任務(wù)統(tǒng)計(jì)。在μC/OS-Ⅱ初始化的時(shí)候，所有任務(wù)控制塊OS_TCBs
被鏈接成單向空任務(wù)鏈表。當(dāng)任務(wù)一旦建立，空任務(wù)控制塊指針OSTCBFreeList指向的任務(wù)控制塊便賦給了該任務(wù)，然后OSTCBFreeList的值調(diào)整為指向下鏈表中下一個(gè)空的任務(wù)控制塊。一旦任務(wù)被刪除，任務(wù)控制塊就還給空任務(wù)鏈表。（3）全局結(jié)構(gòu)——就緒表：將任務(wù)放入就緒表程序清單： OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3];OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07];
任務(wù)優(yōu)先級的低三位用于確定任務(wù)在總就緒表OSRdyTbl[]中的所在位。接下去的三位用于確定是在OSRdyTbl[]數(shù)組的第幾個(gè)元素。OSMapTbl[]是在ROM中的屏蔽字，用于限制OSRdyTbl[]數(shù)組的元素下標(biāo)在0到7之間。程序清單：從就緒表中刪除一個(gè)任務(wù)
if((OSRdyTbl[prio >> 3] &= ~OSMapTbl[prio & 0x07])== 0)OSRdyGrp &= ~OSMapTbl[prio >> 3];
程序清單：找出進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]];prio =(y << 3)+ x;
以上代碼將就緒任務(wù)表數(shù)組OSRdyTbl[]中相應(yīng)元素的相應(yīng)位清零，而對于OSRdyGrp，只有當(dāng)被刪除任務(wù)所在任務(wù)組中全組任務(wù)一個(gè)都沒有進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)，才將相應(yīng)位清零。算法理解：預(yù)先根據(jù)結(jié)構(gòu)，先算好屏蔽字，做好準(zhǔn)備，再利用二進(jìn)制的特點(diǎn)，將優(yōu)先級與查表得出的屏蔽字進(jìn)行邏輯操作，得出xy值，再對就緒表的相應(yīng)位進(jìn)行置位或清零操作，完成對就緒表的修改。利用屏蔽字是為了提高查找就緒表的速度。4）任務(wù)調(diào)度算法 void OSSched(void){
INT8U y;OS_ENTER_CRITICAL();
if((OSLockNesting | OSIntNesting)== 0){
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy =(INT8U)((y << 3)+ OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);
if(OSPrioHighRdy!= OSPrioCur)
{
OSTCBHighRdy= TCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];
OSCtxSwCtr++;
OS_TASK_SW();
}
} OS_EXIT_CRITICAL();}
μC/OS-Ⅱ任務(wù)調(diào)度所花的時(shí)間是常數(shù)，與應(yīng)用程序中建立的任務(wù)數(shù)無關(guān)。
4、空閑任務(wù)(Idle Task)：μC/OS-Ⅱ總是建立一個(gè)空閑任務(wù)，這個(gè)任務(wù)在沒有其它任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)投入運(yùn)行。空閑任務(wù)[OSTaskIdle()]永遠(yuǎn)設(shè)為最低優(yōu)先級。空閑任務(wù)OSTaskIdle()什么也不做，只是在不停地給一個(gè)32位的名叫OSIdleCtr的計(jì)數(shù)器加1，統(tǒng)計(jì)任務(wù)使用這個(gè)計(jì)數(shù)器以確定現(xiàn)行應(yīng)用軟件實(shí)際消耗的CPU時(shí)間。空閑任務(wù)不可能被應(yīng)用軟件刪除，但可以通過時(shí)間中斷喚醒其他任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)后，退出空閑任務(wù)。
5、統(tǒng)計(jì)任務(wù)：提供運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)的任務(wù)，叫做OSTaskStat(),如果用戶將系統(tǒng)定義常數(shù)OS_TASK_STAT_EN設(shè)為1，這個(gè)任務(wù)就會建立。一旦得到了允許，OSTaskStat()每秒鐘運(yùn)行一次，計(jì)算當(dāng)前的CPU利用率。注意：在調(diào)用系統(tǒng)啟動函數(shù)OSStart()之前，用戶初始代碼必須先建立一個(gè)任務(wù)，在這個(gè)任務(wù)中調(diào)用系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)初始化函數(shù)OSStatInit()，然后再建立應(yīng)用程序中的其它任務(wù)。
6、μC/OS-Ⅱ初始化：μC/OS-Ⅱ要求用戶首先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSIint()。OSIint()初始化μC/OS-Ⅱ所有的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。OSInit()建立空閑任務(wù)idle task，統(tǒng)計(jì)任務(wù)OSTaskStat()并且讓其進(jìn)入就緒態(tài)。以上兩個(gè)任務(wù)的任務(wù)控制塊（OS_TCBs）是用雙向鏈表鏈接在一起的。還初始化了4個(gè)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緩沖區(qū)：空任務(wù)控制塊緩沖區(qū)、空事件表、空隊(duì)列表、空存儲區(qū)。先做好準(zhǔn)備，目的是為了保證CPU的運(yùn)行速度。注意：初始化后數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：包括就緒表、優(yōu)先級表、空閑任務(wù)和統(tǒng)計(jì)任務(wù)TCB、及其各自私有堆棧。
4、μC/OS-Ⅱ的啟動：程序清單初始化和啟動μC/OS-Ⅱ: void main(void){
OSInit();/* 初始化uC/OS-II
*/..通過調(diào)用OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()創(chuàng)建至少一個(gè)任務(wù);..OSStart();/* 開始多任務(wù)調(diào)度!OSStart()永遠(yuǎn)不會返回 */}
5、任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：void YourTask(void *pdata){ for(;;){
/* 用戶代碼 */ 調(diào)用μC/OS-Ⅱ的服務(wù)例程之一: OSMboxPend();OSQPend();OSSemPend();OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);
OSTimeDly();OSTimeDlyHMSM();/* 用戶代碼 */ } } 或void YourTask(void *pdata){
/* 用戶代碼 */ OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);}
6、事件控制塊ECB：一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（類似TCB），包含了事件本身的定義，如用于信號量的計(jì)數(shù)器，用于指向郵箱的指針，以及指向消息隊(duì)列的指針數(shù)組等，還定義了等待該事件的所有任務(wù)的列表。分為OSEventGrp/OSEventTbl兩個(gè)變量。任務(wù)調(diào)度算法也和TCB相似。
程序清單：將一個(gè)任務(wù)插入到事件的等待任務(wù)列表中
pevent->OSEventGrp |= OSMapTbl[prio >> 3];pevent->OSEventTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07];
其中，prio是任務(wù)的優(yōu)先級，pevent是指向事件控制塊的指針。該算法的原理：任務(wù)優(yōu)先級的最低3位決定了該任務(wù)在相應(yīng)的.OSEventTbl[]中的位置，緊接著的3位則決定了該任務(wù)優(yōu)先級在.OSEventTbl[]中的字節(jié)索引。該算法中用到的查找表OSMapTbl[]一般在ROM中實(shí)現(xiàn)。（1）在μC/OS-II中，事件控制塊的總數(shù)由用戶所需要的信號量、郵箱和消息隊(duì)列的總數(shù)決定。在調(diào)用OSInit()時(shí)，所有事件控制塊被鏈接成一個(gè)單向鏈表——空閑事件控制塊鏈表。每當(dāng)建立一個(gè)信號量、郵箱或者消息隊(duì)列時(shí)，就從該鏈表中取出一個(gè)空閑事件控制塊，并對它進(jìn)行初始化。因?yàn)樾盘柫俊⑧]箱和消息隊(duì)列一旦建立就不能刪除，所以事件控制塊也不能放回到空閑事件控制塊鏈表中。（2）對于事件控制塊進(jìn)行的一些通用操作包括：初始化一個(gè)事件控制塊；使一個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)；使一個(gè)任務(wù)進(jìn)入等待該事件的狀態(tài)；因?yàn)榈却瑫r(shí)而使一個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。為了避免代碼重復(fù)和減短程代碼長度，μC/OS-II將上面的操作用4個(gè)系統(tǒng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，它們是：OSEventWaitListInit()，OSEventTaskRdy()，OSEventWait()和OSEventTO()。
7、μC/OS-II系統(tǒng)多任務(wù)的意義：多任務(wù)使事件簡單化，任務(wù)與任務(wù)之間的關(guān)系使松耦合而不是緊耦合，每個(gè)任務(wù)只要考慮當(dāng)前事件，而不需考慮全局事件，全局事件由操作系統(tǒng)來考慮，利用操作系統(tǒng)的一些通訊機(jī)制，將多個(gè)任務(wù)聯(lián)系起來共同完成一個(gè)功能，同時(shí)采用多人機(jī)制，OS可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，提高了CPU的使用效率。
8、操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的地位：操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中扮演管理者的角色，主要任務(wù)使完成多任務(wù)之間的調(diào)度和同步，同時(shí)也是上層應(yīng)用軟件和底層硬件的接口，負(fù)責(zé)全部軟硬件資源的分配和回收、控制與協(xié)調(diào)等并發(fā)活動。同時(shí)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性；提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期，嵌入式RTOS充分發(fā)揮了32位CPU的多任務(wù)潛力。
9、文件系統(tǒng)：（定義）處理文件的操作系統(tǒng)的部分稱為文件系統(tǒng).是操作系統(tǒng)中統(tǒng)一管理信息資源的一種軟件，管理文件的存儲、檢索、更新，提供安全可靠的共享和保護(hù)手段，并且方便用戶使用。功能：文件的構(gòu)造、命名、存取、保護(hù)等。（2）基于NAND FLASH的嵌入式文件系統(tǒng)：FLASH讀寫的特點(diǎn)：必須以Page為單位進(jìn)行讀寫；寫之前必須先擦除原有內(nèi)容；擦除操作必須對Block進(jìn)行，即一次至少擦除一個(gè)Block的內(nèi)容。針對這種情況，將Flash的一個(gè)Page定為1個(gè)扇區(qū)，將其1個(gè)Block，32個(gè)扇區(qū)定為一個(gè)簇，這樣，簇的容量剛好為512＊32＝16K，滿足FAT16對簇大小的要求。（3）FLASH文件系統(tǒng)的要求：掉電安全、平均使用、高效垃圾回收、低空間消耗：指文件系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)在FLASH存儲器上的空間消耗，該空間用于FS建立，而不能用于實(shí)際數(shù)據(jù)的存儲，可以提高有用數(shù)據(jù)的存儲空間。（4）FLASH文件系統(tǒng)的分類：集中管理文件系統(tǒng)、線性文件系統(tǒng)、日志文件系統(tǒng)。（5）幾種開源文件系統(tǒng)：TFS（Tiny File System)：線性結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)：TFS提供了掉電安全機(jī)制和垃圾回收機(jī)制。需要額外的輔助空間，用于垃圾回收時(shí)的文件緩存和過程狀態(tài)，如果出現(xiàn)終止，系統(tǒng)根據(jù)輔助空間的信息進(jìn)行文件系統(tǒng)的恢復(fù)。缺點(diǎn)：文件的插入、剪切和個(gè)性需要較大的運(yùn)行開銷，即使是很小的修改，也要求將整個(gè)文件重寫。JFFS：主要針對NOR型Flash存儲器設(shè)計(jì)，提供了掉電安全，平均使用等特性，是基于Linux，由于遵循GPL開放源代碼，易實(shí)現(xiàn)移植。日志文件系統(tǒng)；提供了更好的崩潰、掉電安全保護(hù)；jffs2支持對flash的均勻磨損；在扇區(qū)級別上執(zhí)行閃存擦除／寫／讀操作功能較好；文件系統(tǒng)接近滿時(shí)，JFFS2 會大大放慢運(yùn)行速度——垃圾收集。Nand上yaffs文件系統(tǒng)的優(yōu)勢：專門為Nand flash設(shè)計(jì)的日志文件系統(tǒng)；jffs／jffs2不適合大容量的Nand flash；jffs的日志通過jffs_node建立在RAM中，占用RAM空間：對于128MB的Nand大概需要4MB的空間來維護(hù)節(jié)點(diǎn)；啟動的時(shí)候需要掃描日志節(jié)點(diǎn)，不適合大容量的Nand flash；FAT系統(tǒng)沒有日志。（6）
NAND和NOR——性能比較：NOR和NAND是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。NOR的讀速度比NAND稍快一些；NAND的寫入速度比NOR快很多；NAND的擦除速度遠(yuǎn)比NOR的快；大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作；NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。接口差別：NOR flash帶有SRAM接口，線性尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)；NAND flash使用復(fù)用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)；NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤管理此類操作易于取代硬盤等類似的塊設(shè)備。容量和成本：NAND flash生產(chǎn)過程更為簡單，成本低；常見的NOR flash為128KB～16MB，而NANDflash通常有8～128MB；NOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲；NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大。可靠性和耐用性：在NAND中每塊的最大擦寫次數(shù)是100萬次，而NOR的擦寫次數(shù)是10萬次；位交換的問題NAND flash中更突出，需要ECC糾錯(cuò)；NAND flash中壞塊隨機(jī)分布，需要通過軟件標(biāo)定——產(chǎn)品量產(chǎn)的問題。（7）FAT：FAT32容量：位數(shù)，32位；最大簇?cái)?shù)目，268，453，456；每簇大小4KB-32KB；最大磁盤容量，2^41(2T)。FAT文件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)：保留區(qū) Reserved region，存放引導(dǎo)記錄，BIOS信息等；FAT 區(qū)，F(xiàn)AT信息列表(12/16/32 bits)；根目錄區(qū)，目錄信息列表(32 bytes)；文件和目錄區(qū)，存放簇信息。典型FLASH文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)記錄－文件分配表－文件登記表－數(shù)據(jù)區(qū)域。文件系統(tǒng)的操作流程：打開文件OpenOSFile-操作文件ReadOSFile/WriteOSFile-關(guān)閉文件CloseOSFile。
10、GUI技術(shù)：GUI的定義：Graphics User Interface, 是指計(jì)算機(jī)與其使用者之間的圖形化對話接口。GUI的主要特征：——Windows，采用窗口界面，每個(gè)窗口是用戶或系統(tǒng)的一個(gè)工作區(qū)域。一個(gè)屏幕上可以有多個(gè)窗口。——Icons，采用形象化的圖標(biāo)或圖符，易于操作者理解與操作。——Menu，采用菜單，可供用戶選擇的功能提示。——Pointing Devices，指鼠標(biāo)器、觸摸屏等，便于用戶直接對屏幕對象進(jìn)行操作。嵌入式GUI的特點(diǎn)：體積小；功能強(qiáng)；圖形算法簡潔、快速,占用系統(tǒng)資源少；可靠性高；模塊結(jié)構(gòu)，便于移植和定制。MiniGUI：支持 GB2312 與 BIG5 字集；支持多種格式字體，例如：TrueType、Adobe Type1等；GUI函數(shù)(MoveTo、LineTo、FillBox、Rectangle、Circle、TextOut、DrawText..等)。
11、C/OS的性能特點(diǎn)：公開源代碼；可移植性（Portable），絕大部分? C/OS-II的源碼是用移植性很強(qiáng)的ANSI C寫的。和微處理器硬件相關(guān)的那部分是用匯編語言寫的。匯編語言寫的部分已經(jīng)壓到最低限度，使得 C/OS-II便于移植到其他微處理器上。C/OS-II可以在絕大多數(shù)8位、16位、32位以至64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器（DSP）上運(yùn)行；可固化（ROMable），C/OS-II是為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，這就意味著，只要讀者有固化手段（C編譯、連接、下載和固化），C/OS-II可以嵌入到讀者的產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一部分；可裁剪（Scalable），可以只使用C/OS-II中應(yīng)用程序需要的那些系統(tǒng)服務(wù)。也就是說某產(chǎn)品可以只使用很少幾個(gè)C/OS-II調(diào)用，而另一個(gè)產(chǎn)品則使用了幾乎所有? C/OS-II的功能，這樣可以減少產(chǎn)品中的C/OS-II所需的存儲器空間（RAM和ROM）。這種可剪裁性是靠條件編譯實(shí)現(xiàn)的；占先式（Preemptive）；多任務(wù)，C/OS-II可以管理64個(gè)任務(wù)，然而，目前這一版本保留8個(gè)給系統(tǒng)。應(yīng)用程序最多可以有56個(gè)任務(wù)；可確定性，全部C/OS-II的函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時(shí)間具有可確定性；任務(wù)棧，每個(gè)任務(wù)有自己單獨(dú)的棧，C/OS-II允許每個(gè)任務(wù)有不同的棧空間，以便壓低應(yīng)用程序?qū)AM的需求；系統(tǒng)服務(wù)，C/OS-II提供很多系統(tǒng)服務(wù)，例如郵箱、消息隊(duì)列、信號量、塊大小固定的內(nèi)存的申請與釋放、時(shí)間相關(guān)函數(shù)等；中斷管理，中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起，如果優(yōu)先級更高的任務(wù)被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套層數(shù)可達(dá)255層；穩(wěn)定性與可靠性。相關(guān)系統(tǒng)函數(shù)：
OS_ENTER_CRITICAL()進(jìn)入臨界區(qū)，關(guān)中斷 OSTaskResume(INT8U prio)；恢復(fù)任務(wù) OS_EXIT_CRITICAL()退出臨界區(qū)，開中斷 OSTaskQurery()；獲得有關(guān)任務(wù)的信息 OSInit()系統(tǒng)初始化 OSTaskSuspend(INT8U prio)；掛起任務(wù)，只能通過OSStart()可啟動多任務(wù)，運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù) OSTaskResume()來恢復(fù) OSIntEnter()時(shí)間： OSIntExit()OSTimeDly()；任務(wù)延時(shí)一定的時(shí)鐘節(jié)拍 OSSchedLock()給任務(wù)調(diào)度上鎖 OSTimeDlyHMSM()；任務(wù)延時(shí)一定毫秒、秒、分、小時(shí) OSSchedUnlock()給任務(wù)調(diào)度解鎖 OSTimeDlyResume()；取消延時(shí)，若原先任務(wù)調(diào)用延時(shí)函數(shù)，OSTaskIdle()該函數(shù)可讓任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，而不必等到等待期滿 任務(wù)： OSTimeGet()/OSTimeSet()；系統(tǒng)時(shí)鐘獲取和設(shè)置 OSTaskDel(INT8U prio)；非空閑任務(wù)刪除，使被刪除任務(wù)返回OSTimeTick()；時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù) 并處于休眠態(tài)，釋放TCB 信號量 OSTaskCreat(*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, OSSemCreat(void *addr, INT32U nblks ,INT32U blksize, INT8U INT8U prio)；建立任務(wù)4個(gè)參數(shù)，不能由中斷服務(wù)來建立任務(wù) *err)；建立一個(gè)信號量 OSTaskCreatExt()；上述的擴(kuò)展版，更為靈活，9個(gè)參數(shù) OSSemPend()；等待一個(gè)信號量 OSTaskChangPrio()改變?nèi)蝿?wù)優(yōu)先級，不改變?nèi)蝿?wù)狀態(tài) OSSemPost()；發(fā)送一個(gè)信號量
OSSemAcccept()；無等待地請求一個(gè)信號量，若信號量暫時(shí)無OSMboxQuery（OS_EVENT *pevent, OS_MBOX_DATA *pdata）效，也可以讓任務(wù)簡單返回而不是進(jìn)入睡眠狀態(tài) 消息隊(duì)列 OSSemQurery()；查詢一個(gè)信號量的當(dāng)前狀態(tài) OSQCreat()； 郵箱（函數(shù)意義同上）OSQPost()；先進(jìn)先出原則 OSMBoxCreat(void *msg)OSQPend()OSMBoxPost(OS_EVENT *pevent, void *msg)
OSQPostFront()；后進(jìn)先出原則 OSMBoxAcccept(OS_EVENT *pevent)
OSQFlush()；清空一個(gè)消息隊(duì)列 OSMBoxPend(OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, int8u OSQAcccept()；
OSQQurery()*err)；
與FLASH存儲器的接口函數(shù)：
塊擦除：unsignde char Erase_Cluster(unsigned int cluster)頁寫入：int WritePage(unsigned int block, unsigned int page, unsigned char *pPage)頁讀出：Void ReadPage(unsigned int block, unsigned int page, unsigned char *pPage)文件系統(tǒng)相關(guān)接口函數(shù)：
初始化文件系統(tǒng)：Void initOSFile(char filename[],U32 OpenMode)讀文件到緩沖區(qū)：U32ReadOSFile(FILE *pfile,U8 *Read Buffer, U32 n Readbyte)把緩沖區(qū)內(nèi)容寫入文件：U32WriteOSFile(FILE *pfile,U8 *Write Buffer, U32 n Writebyte)關(guān)閉文件，釋放緩沖區(qū)：Void CloseOSFile(FILE *pfile)常見API函數(shù)： 數(shù)據(jù)隊(duì)列：
QueueCreat()；建立數(shù)據(jù)隊(duì)列 QueueSize()；獲取隊(duì)列共可以存儲數(shù)據(jù)的數(shù)目 QueueWriteFront()；先進(jìn)先出方式發(fā)送數(shù)據(jù) 串口驅(qū)動： QueueWrite()；以后進(jìn)先出方式發(fā)送數(shù)據(jù) UART0Init()；初始化UART0 QueueRead()；獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù) UART0Putch()；發(fā)送一個(gè)字節(jié) QueueFlush()；清空隊(duì)列 UART0Write()；發(fā)送多個(gè)字節(jié) QueueNData()；獲取隊(duì)列中已存儲的數(shù)據(jù)的數(shù)目 UART0Getch()；接受一個(gè)字節(jié) 調(diào)制解調(diào)器模塊
I2C: ModemInit()；初始化
GetModemState()；獲取Modem狀態(tài) I2CInit()；
I2CWrite()；
I2CRead()；
SPI: ModemWrite()；通過Modem發(fā)送多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
ModemGetch()；從Modem獲取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) SPIInit()；初始化 ModemDiaUp()；通過Modem撥號 GetSPI Flag()；獲取SPI狀態(tài) ModemDiaDown()；掛斷Modem SPIStart()；開始訪問SPI SPIRW()；通過SPI發(fā)送并接受一個(gè)數(shù)據(jù)
SPIEND()；訪問SPI結(jié)束
為了保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，UCOII采用了哪些策略？答：占先式內(nèi)核、準(zhǔn)備工作、就緒表機(jī)制。
2、你認(rèn)為設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)對硬件是否有要求？硬件支持軟件，如果CPU，沒有定時(shí)器，OS時(shí)間片管理就無法實(shí)現(xiàn)；Linux的虛擬內(nèi)存功能，ARM上沒有該存儲器，就無法運(yùn)行Linux。
3、UCOSII操作系統(tǒng)的就緒表用何種機(jī)制保證其實(shí)時(shí)性不受任務(wù)個(gè)數(shù)的限制？UCOSII是占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，優(yōu)先級最高的任務(wù)準(zhǔn)備就緒則擁有CPU的所有權(quán)，開始投入運(yùn)行；不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法，每個(gè)任務(wù)優(yōu)先級是唯一的，查找準(zhǔn)備就緒的最高優(yōu)先級的任務(wù)并執(zhí)行上下文切換；UCOSII任務(wù)調(diào)度所花的時(shí)間為常數(shù)，與應(yīng)用程序中建立的任務(wù)數(shù)無關(guān)。
消息機(jī)制對于多任務(wù)系統(tǒng)的意義？使兩個(gè)任務(wù)獨(dú)立性增強(qiáng)，耦合比較松散。P(s){if(s<1)wait();s--}
V(s){s++;} 嵌入式系統(tǒng)的軟/硬件框架：硬件層、驅(qū)動層、OS層、中間層和應(yīng)用層。
第四篇：嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)總結(jié)
嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)總結(jié)
一、嵌入式系統(tǒng)的概述
1.嵌入式系統(tǒng)的定義：嵌入到對象中的專業(yè)計(jì)算機(jī) 2.三大特點(diǎn)：嵌入型、專業(yè)性、計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 3.組成：軟件、硬件
4.結(jié)構(gòu)層次：應(yīng)用程序、嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，硬件抽象層、嵌入式系統(tǒng)硬件工作平臺
5.分類：MCU、EMPU、DSP、CPLDFPGA、SoC
二、51單片機(jī)
1.單片機(jī)的特點(diǎn)：體積小、控制功能強(qiáng)、可靠性高、易擴(kuò)展易產(chǎn)品化、性能價(jià)格比高、需要開發(fā)裝置
2.51單片機(jī)的組成：CPU、64KB數(shù)據(jù)存儲器、4KB程序存儲器、兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、P0~P3 4個(gè)并行IO口、4個(gè)串行
3存儲其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲器，內(nèi)、外程序存儲器 程序存儲器，內(nèi)外統(tǒng)一編制，地址重合區(qū)由EA決定，EA=1訪問外部，EA=0訪問內(nèi)部，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器：00H~20H由32個(gè)寄存器組成,每八個(gè)一組，21H~2FH位尋址區(qū)，30H~FFH用戶存儲區(qū)，內(nèi)外存儲地址有指令區(qū)分MOVSMOV SFR特殊功能寄存器：ACC、B、SP、DPTR、PSW、IO宿存器 4.CPU時(shí)序電路：振蕩周期（1）、狀態(tài)周期（2）、機(jī)器周期（12）、指令周期、CPU訪問指令時(shí)兩次讀指令，訪問外部程序存儲器是ALE兩次有效，S1P2S4P2，4.單片機(jī)的引腳功能：PSEN,ALEPROG,EA 5.輸入輸出口結(jié)構(gòu)：p0準(zhǔn)雙向口，每位可帶8個(gè)LSTTTL負(fù)載，輸出需要上拉電阻（準(zhǔn)雙向原因：作為輸出口，要給鎖存器1，屏蔽兩個(gè)二極管）
p1、p2均為準(zhǔn)雙向口，帶四個(gè)負(fù)載，p1也需要上拉電阻，p2自帶電阻，p2控制信號為1時(shí)輸出高八位地址 p3每個(gè)位有特殊定義 6.單片機(jī)的尋址方式：
直接尋址：SFR尋址均為直接尋址
寄存器尋址：乘法指令中B寄存器為寄存器尋 立即數(shù)尋址：
寄存器間接尋址：R0，R1 變址尋址：注意PC變址不改變PC值，DPTR變址可以隨意到任意位置取數(shù)
相對變址尋址：調(diào)轉(zhuǎn)指令 位尋址 7.單片機(jī)指令：（1）數(shù)據(jù)傳送類指令：MOVMOVXMOVC,XCHXCHDSWAP,PUSHPOP（2）數(shù)據(jù)傳送類指令：
ADDADDCINC,SUBBDEC,MUL（低位A，高位B）,DIV（商A，余數(shù)B）
（3）邏輯類指令：
ANL,ORL,XRL, RL,RR,RLC,RRC, CPL（按位取反）,CLR（請位）
（4）轉(zhuǎn)移類指令
AJMP,LJMP,SJMP,JMP.JZ.JNZ,CJNE,CJE,DJNZ（5）位轉(zhuǎn)移指令
JC rel ；若CY=1，則PC ←PC+ 2 + rel ；若CY=0，則PC ←PC+ 2 JNC rel ；若CY=0，則PC ←PC+ 2 + rel ；若CY=1，則PC ←PC+ 2 JB bit，rel ；若（bit）=1，則PC ←PC+ 3 + rel ；若（bit）=0，則PC ←PC+ 3 JNB bit，rel ；若（bit）=0，則PC ←PC+ 3 + rel ；若（bit）=1，則PC ←PC+ 3 JBC bit，rel ；若(bit)=1，則PC ←PC+ 3 + rel，bit←0 ；若（bit）=0，則PC ←PC+ 3 8.程序設(shè)計(jì)：
冒泡法，BCD轉(zhuǎn)2進(jìn)制，2進(jìn)制轉(zhuǎn)BCD，ASCALL轉(zhuǎn)2進(jìn)制 9.偽指令：ORG,EQU 10.中斷系統(tǒng)
兩個(gè)外部中斷INT0、1，兩個(gè)定時(shí)器中斷TI0、TI1，串口中斷
中斷系統(tǒng)的組成：TCON,SCON,IE,IP
中斷響應(yīng)的條件：
有中斷請求； EA=1；
IE相應(yīng)的中斷位為1;CPU執(zhí)行指令最后一個(gè)周期；
CPU沒有執(zhí)行同級或者更高級的中斷指令； CPU不執(zhí)行RET,RETI或者讀取IEIP的指令
中斷響應(yīng)的過程：
①置位相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，清除相應(yīng)的中斷請求標(biāo)志（TI和RI除外）；
②由硬件自動生成一條長調(diào)用指令LCALL，將斷點(diǎn)地址（當(dāng)前PC值）壓入堆棧加以保護(hù)；
③將中斷入口地址裝入PC，使程序轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷響應(yīng)時(shí)間為3~8個(gè)機(jī)器周期
中斷相應(yīng)返回時(shí)： 將優(yōu)先狀態(tài)觸發(fā)器置0； 將返回地址送至PC返回
定時(shí)器中斷自動清除標(biāo)志位 外部中斷：
（1）電平觸發(fā)外部清除，或者軟件清除（2）邊緣觸發(fā)自動清除 串行口中斷軟件清除
10.定時(shí)器中斷：TCON,80H設(shè)置（T0低位，T1高位）
工作方式0:13位計(jì)數(shù)TH位高八位TL低五位表示低五位，工作方式1:16位計(jì)數(shù)
工作方式2：8位計(jì)數(shù)，TL方初值，TH計(jì)數(shù)
工作方式3： TL0不變可做定時(shí)計(jì)數(shù)，用T0的一套，TH0只能定時(shí)用T1的一套。T1為方式3時(shí)不工作 11.利用定時(shí)中斷溢出編程
（1）產(chǎn)生方波信號（方波信號的嵌套）
①設(shè)置TMOD控制字，確定工作方式；
②計(jì)算計(jì)數(shù)初值并裝入計(jì)數(shù)值寄存器TH0(1)、TL0(1)； ③若使用中斷系統(tǒng)，則開中斷EA=
1、ET0或ET1=1； ④啟動定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作（置TR0或TR1）。（2）外部中斷的擴(kuò)展（查詢方式，將初值設(shè)置為最大）
禁止中斷；JBC 12.串行口波特率的計(jì)算
方式0：固有頻率的12分之一
方式1、3：與三相同與T
1fOSC2SMOD??的益處時(shí)間有關(guān) 3212?2n?x?? 方式2：固有頻率的64分之一
三、ARM單片機(jī)
（1）兩種工作狀態(tài)：ARM狀態(tài)（32位）、THUM狀態(tài)（16位）
工作狀態(tài)的切換：BX RN 寄存器最后一位是0切換ABM狀態(tài)，最后一位是1切換到THUM狀態(tài)
（2）七種工作模式：用戶模式、系統(tǒng)模式、管理模式、外部中斷模式、快速中斷模式、未定義指令模式、數(shù)據(jù)訪問中止模式
后五個(gè)屬于“異常模式”，后六屬于“特權(quán)模式”
（3）ARM7的流水式作業(yè)：取指——譯碼——執(zhí)行
采用馮諾依曼存儲結(jié)構(gòu) ARM9流水式作業(yè)：取指——譯碼——執(zhí)行——訪存——回寫 采用哈佛結(jié)構(gòu)
（4）存儲其結(jié)構(gòu)（37個(gè)寄存器）
31個(gè)通用寄存器、6個(gè)標(biāo)志位寄存器 1.R0~R7八個(gè)通用寄存器（7種模式通用）2.R8~R12前六種公用，最后一種自己用一組 3.R13：堆棧指針
R14：子程序連接寄存器（子程序調(diào)用時(shí)自動將下一條地址送給R14），這兩個(gè)寄存器用戶模式、系統(tǒng)模式公用一組，異常模式每種各一組 4.R15,：PC計(jì)數(shù)器
5.CPSR：程序狀態(tài)寄存器 N.V.C.Z.Q.I.F.T.M4~M0 6.SPSR：程序狀態(tài)備用寄存器，調(diào)用子程序?qū)?dāng)前CPSR復(fù)制給SPSR，用戶模式與系統(tǒng)模式?jīng)]有，異常模式每種一組。
（5）存儲類型；
數(shù)據(jù)類型三種：8位字節(jié)、16位半字、32位字
指令類型：16位THUM、32位ARM 大端格式：與正常存儲方式相反
小端格式：高字節(jié)對應(yīng)高地址，低字節(jié)對應(yīng)低地址（6）多級存儲形式：寄存器組、片上RAM、CASHE、主存儲器
（7）異常：（其中異常模式類似于中斷）1.種類：按優(yōu)先級排列
復(fù)位、數(shù)據(jù)中止、FIQ、IRQ、指令預(yù)取終止、未定義指令終止、SWI（軟件中止）2.異常的相應(yīng)過程：
保護(hù)返回地址：將下一條地址復(fù)制到LR子程序連接寄存器中；
保護(hù)當(dāng)前狀態(tài)寄存器的值：復(fù)制CPSR至將要執(zhí)行模式的SPSR；
強(qiáng)行設(shè)置異常模式下CPSR的值；
強(qiáng)制PC從中斷向量地址取出指令執(zhí)行；
可以設(shè)置中斷禁止位；
3.中斷的返回
將返回的值寫入PC中
恢復(fù)CPSR的值
清除沖斷禁止位
4.異常返回地址的確定（LR 在復(fù)制時(shí)已自動減4）
（1）軟件中止：直接返回（2）未定義指令：直接返回
（3）FIQ、IRQ、指令預(yù)取中止：均減四返回
（4）數(shù)據(jù)中止：減八返回
（8）尋址方式
立即尋址：MOV R0, #0xFF00（8位位圖）寄存器尋址：MOV R2, R3 寄存器移位尋址：MOV R0, R1, LSL#4（6種類型的移位操作）
寄存器間接尋址：LDR R1，[R2] 變址尋址：LDR R0, [R1,＃8]（前變址尋址）；
LDR R0, [R1,＃8]！（自動變址尋址）； LDR R0, [R1], ＃2（后變址尋址）
堆棧尋址：STMFD SP!, {R4-R7, LR}（4種類型的堆棧操作）塊復(fù)制尋址：LDMIA R1!，{R2-R4，R5}（4種塊復(fù)制尋址操作）
相對尋址：BL SUBR（9）指令集： 數(shù)據(jù)傳送：MOV、MVN 算術(shù)運(yùn)算：ADD、ADC、SUB、SBC、RSB、RSC、MUL、MLA、UMULL、UMLAL、SMULL、SMLAL 邏輯運(yùn)算：AND、ORR、EOR、BIC 比較和測試：CMP、CMN ARM程序狀態(tài)訪問指令：MSR ARM存儲器訪問指令
單一數(shù)據(jù)：LDR、STR、LDRB、STRB 批量數(shù)據(jù)：LDM、STM（IA、IB、DA、DB）數(shù)據(jù)交換：SWP ARM分支指令：B、BL、BX（10）偽指令與程序設(shè)計(jì) 1.偽指令
ADR：小范圍加載指令，將相對偏移量加載到某個(gè)寄存器中，只能用一條指令來實(shí)現(xiàn)，若不能用一條指令來實(shí)現(xiàn)則編譯錯(cuò)誤
ADRL：中范圍加載指令，將PC的相對偏移量加載到某個(gè)寄存器中，必須用兩條指令來實(shí)現(xiàn)，LDR：將某個(gè)32位偏移量加載到寄存器中
聲明變量：
全局變量：GBLA,GBLL,GBLS 局部變量：LCLA,LCLL,LCLS 變量賦值：SETA,SETL,SETS 聲明寄存器列表：RLIST 數(shù)據(jù)定義偽指令：DCB DCDU DCWU 分配一塊字節(jié)內(nèi)存單元偽操作SPACE（%）格式：標(biāo)號 SPACE expr 或 標(biāo)號 ％ expr 聲明數(shù)據(jù)緩沖池（文字池）偽操作LTORG 格式： LTORG 段指示偽操作AREA 格式：AREA 段名 {,屬性1} {,屬性2}… 程序入口偽操作ENTRY 格式：ENTRY（11）基本ATPCS規(guī)則
1.子程序調(diào)用過程中寄存器的使用規(guī)則
子程序間通過寄存器R0~R3來傳遞參數(shù)
在子程序中，使用寄存器R4～R11來保存局部變量 寄存器R12用作子程序內(nèi)部調(diào)用的scratch寄存器 寄存器R13用作數(shù)據(jù)棧指針，記作sp或SP 寄存器R14用作鏈接寄存器，記作lr或LR 寄存器R15是程序計(jì)數(shù)器，記作pc或PC。2.數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)則；
數(shù)據(jù)棧為滿遞減FD類型，并對數(shù)據(jù)棧的操作是8字節(jié)對齊的
3.參數(shù)的傳遞規(guī)則。
（a）參數(shù)個(gè)數(shù)可變的子程序參數(shù)傳遞規(guī)則
（b）參數(shù)個(gè)數(shù)固定的子程序參數(shù)傳遞規(guī)則（c）子程序結(jié)果返回規(guī)則
四、存儲器與接口技術(shù)
1.SRAM:靜態(tài)隨機(jī)訪問存儲
（1）組成：地址線、數(shù)據(jù)線、讀寫控制、片選信號線（2）工作原理：讀寫均先輸送地址，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和輸出
（3）SRAM與CPU的鏈接： 2.DRAM：
有行地址和列地址，工作時(shí)有地址鎖存器，先輸送行地址在輸送列地址，選中單元后輸送單元，讀數(shù)據(jù)時(shí)需要刷新電路
3.SDRAM:與SRAM相比多了同步時(shí)鐘信號，同時(shí)增添了BLOCK，地址分行地址、列地址，也需要刷新電路,BLOCK為最大讀寫單元，引腳BA選擇塊兒 4.FLASH：
（1）NOR FLASH:存儲容量絞小，讀速度較快，采用線性尋址，可直接找到存儲位置
（2）HAND FLASH:存儲密度大，寫入和擦除速度較快，有BLOCK存儲單元，有塊兒地址，頁地址，頁內(nèi)地址，數(shù)據(jù)地址線復(fù)用，傳送地址需要四個(gè)周期
5.MCS-51單片機(jī)
P0口作為地址線低八位和數(shù)據(jù)線，所以需要地址鎖存器，p0口分時(shí)復(fù)用，由ALE管理,P2輸出地址高八位，PSEN接程序存儲器使能端OE 進(jìn)行存儲其擴(kuò)展時(shí)可用與門或者先選來鏈接存儲器片選信號進(jìn)行擴(kuò)展。
鏈接程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器復(fù)用時(shí)，將PSEN 與RD相與和選通相連連 6.ARM(S3C2410)存儲機(jī)制：
（1）與SRAM、DRAM相連（2）高速存儲機(jī)制：CASHE（3）NMUI 接口設(shè)計(jì)：
（1）HAND FLASH啟動：將地址前4KB 的代碼作為啟動代碼
（2）ROM啟動： 可選擇16位或者32位的存儲器，通過M1、M0進(jìn)行選擇 在與存儲器進(jìn)行連接時(shí)，注意地址線，若存儲器為8位直接位位對應(yīng)，16位是錯(cuò)開一位，32位時(shí)錯(cuò)開兩位 7.接口 1.RS-232C 信號電平與邏輯
RS-232C信號采用負(fù)邏輯，即以+12V電平視為邏輯“0”，-12V電平視為邏輯“1”
串行接口電路中需要在TTL標(biāo)準(zhǔn)與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 2.SPI接口
總線定義及信號線構(gòu)成 傳輸技術(shù)：同步、全雙工
SPI采用同步、全雙工串行傳輸技術(shù)，也稱為同步串行總線接口；SPI總線（Serial Peripheral Interface）稱為串行外圍設(shè)備接口 3.USB 總線定義及信號線構(gòu)成，半雙工傳輸 三種設(shè)備Host、Device和HUB USB(Universal Serial Bus）即通用串行總線，主要用于PC與外圍設(shè)備互連。USB的輸出特性是差分驅(qū)動、支持半雙工方式，接收采用差分接收 USB體系結(jié)構(gòu)中包括三種設(shè)備 Host（即主控制器）Device（設(shè)備）
HUB（集線器，也是設(shè)備）4.I2C總線
總線定義及信號線構(gòu)成，信號線連接方式 總線仲裁
I2C總線定義了兩根傳輸線：SDA(串行數(shù)據(jù))和SCL(串行時(shí)鐘)，都是雙向傳輸線，通過電阻上拉到正電源，總線空閑時(shí)都是高電平5.I2S總線
總線定義及信號線構(gòu)成 數(shù)據(jù)傳輸格式
I2S總線(Inter-IC Sound Bus集成電路內(nèi)置音頻總線 串行數(shù)據(jù)高位MSB在先，發(fā)送器和接收器可以有不同的字長無論有多少位有效數(shù)據(jù)，最高位MSB總是出現(xiàn)在IISLRCK變化后的第二個(gè)IISCLK脈沖處。MSB位置固定，LSB位置取決于字長。這就使得接收端與發(fā)送端可以不同的有效位數(shù)。如果接收端能處理的有效位數(shù)少于發(fā)送端的，則可以放棄數(shù)據(jù)幀中多余的低位數(shù)據(jù)；如果接收端能處理的有效位數(shù)多于發(fā)送端的，則剩余低位自行補(bǔ)0。這種同步機(jī)制使得數(shù)字音頻設(shè)備的互連更加方便，而且不會造成數(shù)據(jù)錯(cuò)位
第五篇：嵌入式復(fù)習(xí)總結(jié)
一、嵌入式系統(tǒng)基本知識
1、什么是嵌入式系統(tǒng)、分層結(jié)構(gòu)：根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”，此定義是從應(yīng)用上考慮的，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)電等附屬裝置；一般定義：“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、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”；微機(jī)學(xué)會的定義：嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式應(yīng)用為目的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。可分為系統(tǒng)級、板級、片級（系統(tǒng)級：各種類型的工控器、PC104模塊；板級：各種類型的帶CPU的主板及OEM產(chǎn)品；片級：各種以單片機(jī)、DSP、微處理器為核心的產(chǎn)品）。分層結(jié)構(gòu)：嵌入式系統(tǒng)：硬件、驅(qū)動、操作系統(tǒng)、中間件、應(yīng)用。
2、嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC系統(tǒng)的區(qū)別：(單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)比較，一般沒有操作系統(tǒng)，就沒有辦法同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，單片機(jī)總是運(yùn)行單個(gè)任務(wù))目前嵌入式系統(tǒng)的主流是以32位嵌入式微處理器為核心的硬件設(shè)計(jì)和基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的軟件設(shè)計(jì)；單片機(jī)系統(tǒng)多為4位、8位、16位機(jī)，不適合運(yùn)行操作系統(tǒng)，難以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算及處理功能；嵌入式系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)基于平臺的設(shè)計(jì)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，單片機(jī)大多采用軟硬件流水設(shè)計(jì)；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是軟件設(shè)計(jì)（占70%左右的工作量），單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)所占比例基本相同；單片機(jī)學(xué)習(xí)一般從硬件入手，從硬件體系結(jié)構(gòu)、匯編語言到硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)；嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)可以從軟件入手，從應(yīng)用層編程到操作系統(tǒng)移植、硬件平臺設(shè)計(jì)較好，按單片機(jī)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)流程較難掌握。嵌入式系統(tǒng)與pc系統(tǒng)區(qū)別：嵌入式系統(tǒng)一般是專用系統(tǒng)，而PC是通用計(jì)算平臺；嵌入式系統(tǒng)的資源比PC少得多；嵌入式系統(tǒng)軟件故障帶來的后果比PC機(jī)大得多；嵌入式系統(tǒng)一般采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)大都有成本、功耗的要求；嵌入式系統(tǒng)得到多種微處理體系的支持；嵌入式系統(tǒng)需要專用的開發(fā)工具。
3、常見的嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？可分為商用型和免費(fèi)型。免費(fèi)型：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在價(jià)格方面具有優(yōu)勢，目前主要有Linux和μC/OS，穩(wěn)定性與服務(wù)性存在挑戰(zhàn)。Linux：是開放源碼的，不存在黑箱技術(shù)，遍布全球的眾多Linux愛好者又是Linux開發(fā)的強(qiáng)大技術(shù)后盾；Linux的內(nèi)核小、功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)健壯、效率高，易于定制剪裁，在價(jià)格上極具競爭力；Linux不僅支持x86 CPU，還可以支持其他數(shù)十種CPU芯片。嵌入式Linux是指對Linux經(jīng)過小型化裁剪后，能夠固化在容量只有幾百K字節(jié)或幾兆字節(jié)的存儲器芯片或單片機(jī)中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。主要有RTLinux和CLinux。商用型：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴，如Vxworks、QNX、WinCE、Palm OS等。VxWorks，是一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，具有良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域牢牢占據(jù)著一席之地。特點(diǎn)是：可靠性、實(shí)時(shí)性和可裁減性；它支持多種處理器，如x86、i960、Sun Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS、POWER PC等。Windows CE 3.0：一種針對小容量、移動式、智能化、32位、連接設(shè)備的模塊化實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)；針對掌上設(shè)備、無線設(shè)備的動態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)提供了一種功能豐富的操作系統(tǒng)平臺，WindowsCE嵌入但不夠?qū)崟r(shí)，屬于軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；由于其Windows背景，界面比較統(tǒng)一認(rèn)可；操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200K的ROM。
4、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)內(nèi)核小：由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限；（2）專用性強(qiáng)：嵌入式系統(tǒng)個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植；即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改；針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，這種修改和通用軟件的“升級”是完全不同的概念；（3）系統(tǒng)精簡：嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全；（4）高實(shí)時(shí)性O(shè)S：這是嵌入式軟件的基本要求，而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度。軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性、實(shí)時(shí)性；（5）嵌入式軟件開發(fā)走向標(biāo)準(zhǔn)化：嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行。為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量；（6）嵌入式系統(tǒng)需要開發(fā)工具和環(huán)境：其本身不具備自主開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后，用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。
二、嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及開發(fā)方法：
1、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)概念：基于體系結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的（既是先從邏輯入手，設(shè)計(jì)出功能模塊，最后再區(qū)分是由硬件還是軟件來實(shí)現(xiàn)該功能）。舉例：SOC系統(tǒng)：嵌入式片上系統(tǒng)，結(jié)合許多功能區(qū)塊，將功能坐在一個(gè)芯片上，微處理器核心是通信接口單元等。SOC是追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，最大特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊，運(yùn)用VHDL等硬件描述語言，不需要像傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣，繪制龐大復(fù)雜的電路板，一點(diǎn)一點(diǎn)的連接焊制，只需使用精確的語言，綜合時(shí)序設(shè)計(jì)，直接在器件庫中調(diào)用各種通用處理器標(biāo)準(zhǔn)，通過仿真后，可交付芯片廠家進(jìn)行生產(chǎn)。
2、項(xiàng)目開發(fā)生命周期：（識別需求－提出解決方案－執(zhí)行項(xiàng)目－結(jié)束項(xiàng)目）。系統(tǒng)開發(fā)步驟：系統(tǒng)需求分析（規(guī)格說明書）：確定設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)，并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)格說明書，作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)的需求一般分功能性需求和非功能性需求兩方面。功能性需求是系統(tǒng)的基本功能，如輸入輸出信號、操作方式等；非功能需求包括系統(tǒng)性能、成本、功耗、體積、重量等因素。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能需求，包括對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分以及系統(tǒng)的軟件、硬件選型等。一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)：基于體系結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的。系統(tǒng)集成：把系統(tǒng)的軟件、硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤。系統(tǒng)測試：對設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測試，看其是否滿足規(guī)格說明書中給定的功能要求。
三、ARM處理器體系結(jié)構(gòu)：
1、馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)共用一個(gè)存儲空間，CPU無法同時(shí)訪問程序和數(shù)據(jù)；哈佛體系結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)分開存放，CPU可以同時(shí)訪問程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。（2）CISC：復(fù)雜指令集，具有大量的指令和尋址方式；8/2原則：80%的程序只使用20%的指令；大多數(shù)程序只使用少量的指令就能夠運(yùn)行。RISC：精簡指令集，在通道中只包含最有用的指令；確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令；使CPU硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更為簡單。（3）體系結(jié)構(gòu)與處理器的區(qū)別：知識產(chǎn)權(quán)核（IP核）：電路或核是設(shè)計(jì)好并經(jīng)過驗(yàn)證的集成電路功能單元；IP復(fù)用意味著設(shè)計(jì)代價(jià)降低（時(shí)間，價(jià)格）；ARM體系結(jié)構(gòu)是知識產(chǎn)權(quán)，是IP核的一種，并不是某一具體的芯片，而微處理器一般指與RAM、ROM等硬件固化在一起的某一類芯片。（4）IP核的種類：Soft Cores(“code”)（軟核）：HDL語言描述；靈活度高，可修改；與工藝獨(dú)立，可根據(jù)具體的加工工藝重新綜合；IP很難保護(hù)。Firm cores(“code+structure”)(固核）：邏輯綜合后的描述，與工藝相關(guān)。Hard cores(“physical”)(硬核）：物理綜合后的描述，準(zhǔn)備流片，包含工藝相關(guān)的布局和時(shí)序信息，IP很容易保護(hù)，多數(shù)的處理器和存儲器。
2、ARM的七種基本工作模式：User用戶模式:非特權(quán)模式，大部分任務(wù)執(zhí)行在這種模式*正常程序執(zhí)行的模式；FIQ快速中斷模式:當(dāng)一個(gè)高優(yōu)先級(fast)中斷產(chǎn)生時(shí)將會進(jìn)入這種模式*高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理；IRQ外部中斷模式:當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(normal)中斷產(chǎn)生時(shí)將會進(jìn)入這種模式*通常的中斷處理；Supervisor管理模式:當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時(shí)將會進(jìn)入這種模式*供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式；Abort數(shù)據(jù)訪問中止模式: 當(dāng)存取異常時(shí)將會進(jìn)入這種模式*虛擬存儲及存儲保護(hù)；Undef未定義指令中止模式: 當(dāng)執(zhí)行未定義指令時(shí)會進(jìn)入這種模式*軟件仿真硬件協(xié)處理器；System系統(tǒng)模式: 使用和User模式相同寄存器集的特權(quán)模式，特權(quán)級的操作系統(tǒng)任務(wù)。注意：模式之間的轉(zhuǎn)換實(shí)際上是寄存器組之間的切換，當(dāng)使用某種寄存器組，就進(jìn)入了某種相應(yīng)的工作模式。（1）寄存器組織（37 寄存器）：31 個(gè)通用32位寄存器，包括未分組寄器R0-R7、分組寄存器R8-R14、程序計(jì)數(shù)器PC（R15）；6 個(gè)狀態(tài)寄存器。15個(gè)通用寄存器(R0 to R14), 以及1或者2個(gè)狀態(tài)寄存器和程序計(jì)數(shù)器在任何時(shí)候都是可以訪問的；可訪問的寄存器取決于處理器的模式；其它寄存器的狀態(tài)在支持IRQ, FIQ, 管理員, 中止和未定義模式處理時(shí)被切換。*FIR要求速度要快，故其專用的寄存器最多。（2）R0 到 R15 可以直接訪問；R0 到 R14 是通用寄存器；R13: 堆棧指針(sp)(通常)；每種處理器模式都有單獨(dú)的堆棧；R14: 鏈接寄存器(lr)；R15 包含程序計(jì)數(shù)器(PC)；CPSR：當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器，包括代碼標(biāo)志狀態(tài)和當(dāng)前模式位；5個(gè)SPSRs(程序狀態(tài)保存寄存器)：當(dāng)異常發(fā)生時(shí)保存CPSR狀態(tài)；SPSR和CPSR的功能是：保存ALU當(dāng)前操作信息、控制允許和禁止中斷、設(shè)置處理器操作模式。（3）程序狀態(tài)寄存器：*條件位：N = 1-結(jié)果為負(fù),0-結(jié)果為正或0；Z = 1-結(jié)果為0,0-結(jié)果不為0；C =1-進(jìn)位，0-借位；V =1-結(jié)果溢出，0結(jié)果沒溢出。*中斷禁止位：I=1:禁止IRQ；F=1:禁止FIQ。*T Bit：僅ARM xT架構(gòu)支持；T = 0:處理器處于ARM狀態(tài)；T=1:處理器處于Thumb狀態(tài)。*Mode位(處理器模式位):0b10000 User；0b10001 FIQ；0b10010 IRQ；0b10011 Supervisor；0b10111 Abort；0b11011 Undefined；0b11111 System。（4）程序指針PC(r15)：當(dāng)處理器執(zhí)行在ARM狀態(tài):所有指令 32 bits 寬；所有指令必須 word 對齊；所以 pc值由bits [31:2]決定, bits [1:0] 未定義(所以指令不能halfword / byte對齊)。當(dāng)處理器執(zhí)行在Thumb狀態(tài):所有指令 16 bits 寬；所有指令必須 halfword 對齊；所以 pc值由bits [31:1]決定, bits [0] 未定義(所以指令不能 byte對齊)。
3、ARM的異常：（1）異常定義：內(nèi)部或外部中斷源產(chǎn)生并引起處理器處理一個(gè)事件，如外部中斷或試圖執(zhí)行未定義指令都會引起異常。處理異常之前必須保留處理器的狀態(tài)。（2）異常的類型：復(fù)位RESET：當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常的處理程序處執(zhí)行；DABT數(shù)據(jù)中止：若處理器數(shù)據(jù)訪問指令地址不存在或該地址不允許當(dāng)前指令訪問，產(chǎn)生異常；FIQ快速中斷請求：當(dāng)快速中斷請求引腳有效，且CPSR中F=0,產(chǎn)生異常；IRQ外部中斷請求：當(dāng)外部中斷請求引腳有效，且且CPSR中I=0；PABT指令預(yù)取中止：若預(yù)取指令地址不存在或該地址不允許當(dāng)前的指令訪問，存儲器向處理器發(fā)出中止信號，但是只有當(dāng)取指的指令被執(zhí)行時(shí)，才產(chǎn)生異常；UDEF未定義指令：當(dāng)處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時(shí)產(chǎn)生該異常，可利用該機(jī)制進(jìn)行軟件仿真；SWI軟件中斷：由執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生，用于用戶模式下的程序調(diào)用特權(quán)操作指令，利用該異常機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用。（3）異常處理過程（只能在ARM態(tài)執(zhí)行，若進(jìn)入異常前是Thumb態(tài)，進(jìn)入異常后轉(zhuǎn)為ARM態(tài)，返回后自動進(jìn)入Thumb）：當(dāng)異常產(chǎn)生時(shí)，處理器執(zhí)行以下動作：改變處理器狀態(tài)進(jìn)入 ARM 態(tài)；改變處理器模式進(jìn)入相應(yīng)的異常模式；保存返回地址到 LR_
5、ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)關(guān)系：在程序的執(zhí)行過程中，微處理器可以隨時(shí)地在兩種工作狀態(tài)之間切換且不影響處理器的工作模式和相應(yīng)寄存器的內(nèi)容。Thumb狀態(tài)是ARM狀態(tài)的一個(gè)映射，最終也要映射成ARM指令來執(zhí)行，但字長較小，提高空間利用率，低功耗，節(jié)省代碼空間，用于便捷設(shè)備，不能用于異常模式；ARM微處理器在開始執(zhí)行代碼時(shí)，應(yīng)該處于ARM態(tài)。進(jìn)入Thumb態(tài)操作：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位為1時(shí)，執(zhí)行BX指令，從ARM態(tài)進(jìn)入Thumb態(tài)。當(dāng)處于Thumb態(tài)時(shí)發(fā)生異常，則異常返回時(shí)，自動切換回到Thumb態(tài)。進(jìn)入ARM態(tài)操作：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位為0時(shí)，執(zhí)行BX指令進(jìn)入ARM態(tài)。此外當(dāng)進(jìn)行異常處理時(shí)，把PC指針放入異常模式鏈接寄存器R14中，并從異常向量地址開始執(zhí)行程序，也能切換到ARM態(tài)；Thumb狀態(tài)下的寄存器集是ARM狀態(tài)下寄存器集的一個(gè)子集。
四、ARM指令集：
1、ARM編程模型：（1）3級指令流水線技術(shù)：幾個(gè)指令可以并行執(zhí)行，提高了CPU的運(yùn)行效率；內(nèi)部信息流要求通暢流動（為了增加處理器指令流速度，提高運(yùn)行效率）；允許多個(gè)操作同時(shí)處理，比逐條指令執(zhí)行要快；PC指向正被取指的指令，而非正在執(zhí)行的指令。（2）存儲器模式：大端模式（字?jǐn)?shù)據(jù)的高位字節(jié)存儲在低地址中，字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中）和小端模式。（3）數(shù)據(jù)和指令類型：ARM采用32位架構(gòu)；ARM約定：字節(jié)8位，半字16位，字32位；大部分ARM核提供ARM指令集和Thumb指令集（T變種）；Jazelle 核支持Java bytecode(J變種，4TEJ)，所有指令8位寬，處理器執(zhí)行字存取，一次取4條指令。
2、指令結(jié)構(gòu)：采用馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)，需要把指令從存儲器加載到寄存器，沒有專門的IO指令，故存在load/store結(jié)構(gòu)——從存儲器中讀某個(gè)值,操作完后再將其放回存儲器中。指令分類：a.數(shù)據(jù)處理指令–使用和改變寄存器的值；b.數(shù)據(jù)傳送指令–把存儲器的值拷貝到寄存器中(load)or 把寄存器中的值拷貝到存儲器中(store)；c.控制流指令 ：分支、分支和鏈接, 保存返回的地址,以恢復(fù)最先的次序、陷入系統(tǒng)代碼。
3、ARM與Thumb指令的關(guān)系：（1）Thumb指令的特點(diǎn)：Thumb 指令的長度為 16 位，是針對代碼密度問題而提出的；所有的 Thumb 指令和編程模型與ARM指令和編程模型相對應(yīng)；Thumb 子程序和 ARM 子程序就可以互相調(diào)用；Thumb 指令集中的操作數(shù)和指令地址仍為32 位 ；大多數(shù)的 Thumb指令是無條件執(zhí)行的，而幾乎所有的 ARM 指令都是有條件執(zhí)行的；Thumb不是一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)，不能指望處理器只執(zhí)行Thumb指令集而不支持ARM指令集。（2）Thumb 指令與ARM 指令的時(shí)間效率和空間效率關(guān)系 ：Thumb 代碼所需的存儲空間約為ARM 代碼的60％～70％；Thumb 代碼使用的指令數(shù)比ARM 代碼多約30％～40％；若使用32 位的存儲器，ARM 代碼比Thumb 代碼快約40％；若使用16 位的存儲器，Thumb 代碼比ARM 代碼快約40％～50％；與ARM 代碼相比較，使用Thumb 代碼，存儲器的功耗會降低約30％。
五、典型的ARM核芯片結(jié)構(gòu)：
1、LPC2000系列處理器結(jié)構(gòu)：LPC2000系列微控制器將ARM7TDMI配置為小端模式；內(nèi)部存儲器包括無等待SRAM和Flash；系統(tǒng)功能包括維持芯片工作的一些基本功能，如系統(tǒng)時(shí)鐘、復(fù)位等；向量中斷控制器（VIC）可減少中斷響應(yīng)時(shí)間，最多可管理32個(gè)中斷請求；外部存儲器控制器（EMC）支持4個(gè)BANK的外部SRAM和Flash，每個(gè)BANK最大16MB；I2C串行接口為標(biāo)準(zhǔn)I2C總線接口，支持最大速度400KB；具有兩個(gè)完全獨(dú)立的SPI控制器；具有兩個(gè)UART接口，均包含16字節(jié)的接受/發(fā)送FIFO，內(nèi)置波特率發(fā)生器，UART1具調(diào)制解調(diào)接口功能；LPC2119/2129/2290/2292包含CAN總線接口；看門狗定時(shí)器；通用IO，可受5V電壓，每個(gè)IO口可獨(dú)立設(shè)置為輸入輸出模式；PWMO脈寬調(diào)制器，可靈活設(shè)置，以適應(yīng)不同的場合，單邊沿/雙邊沿輸出方式，頻率、占空比可調(diào)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘，具可編程積存時(shí)鐘分頻器，以適應(yīng)不同的晶振頻率。
2、LPC處理器的啟動過程：一般在32位ARM應(yīng)用系統(tǒng)中，大多數(shù)采用C語言進(jìn)行軟件編程，但是在運(yùn)行應(yīng)用代碼前需要進(jìn)行系統(tǒng)初始化，常用一匯編文件做啟動代碼，它可以實(shí)現(xiàn)異常向量表定義、堆棧初始化、系統(tǒng)變量初始化、地址重映射等操作。
3、時(shí)鐘編程方法：
4、存儲器映射控制原理：用于控制地址范圍為0x0000-0x0037存儲區(qū)域的重新映射，該區(qū)域存放著異常向量表，發(fā)生異常時(shí)，程序總是跳轉(zhuǎn)到地址為0x0000-0x0037的對應(yīng)入口處，而實(shí)際異常向量表可能存在內(nèi)部Flash、SRAM、Boot Block，為了讓運(yùn)行在不同存儲器空間的程序?qū)Ξ惓＿M(jìn)行控制，可通過存儲器映射控制，將位于不同存儲空間的異常向量表重新映射到固定地址0x0000-0x0037處，以實(shí)現(xiàn)異常向量表的來源控制，通過設(shè)置存儲器映射控制寄存器的值來實(shí)現(xiàn)。流程：內(nèi)核產(chǎn)生的地址0x0000-0x0037，經(jīng)過地址轉(zhuǎn)換器后，映射到物理存儲器的地址空間（0x80000000-0x80000037（外部存儲器）/0x7FFFE000-0x7FFFE037（Boot Block）/0x40000000-0x40000037（內(nèi)部SRAM）/0x00000000-0x00000037（內(nèi)部Flash））。
5、存儲器加速模塊MAM：
6、外部存儲器控制器（EMC）：EMC模塊為AHB系統(tǒng)總線和外部存儲器件之間提供了一個(gè)接口；EMC支持4個(gè)獨(dú)立配置的存儲器組，每個(gè)最大支持16MB，支持字節(jié)定位讀取。
7、GPIO：特性：可獨(dú)立控制每個(gè)GPIO的方向（輸入、輸出模式）；可獨(dú)立設(shè)置每個(gè)GPIO的輸出狀態(tài)；所有GPIO復(fù)位后，默認(rèn)為輸入態(tài)。IOxPIN[0-31]: GPIO引腳值；IOxDIR[0-31]:方向控制位，寫入1－輸出，0－輸入； IOxSET[0-31]: 輸出置位，寫入1－高電平，0－無效；IOxCLR[0-31]:寫入1－清零，0－無效。示例：設(shè)置P0.0輸出高電平代碼：PINSEL0 &=0xFFFFFFFC;//設(shè)置引腳連接模塊，P0.0為GPIO IO0DIR |=0x00000001;IO0SET=0x00000001;
8、UART0
六、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)概念及操作系統(tǒng)原理：
1、概念：（1）實(shí)時(shí)系統(tǒng)：（指任務(wù)要求在限定時(shí)間內(nèi)完成）如果邏輯和時(shí)序出現(xiàn)偏差將會引起嚴(yán)重后果的系統(tǒng)。（2）軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)：系統(tǒng)的宗旨是使各個(gè)任務(wù)運(yùn)行得越快越好，并不要求限定某一任務(wù)必須在多長時(shí)間內(nèi)完成。（3）硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)：各任務(wù)不僅要執(zhí)行無誤而且要做到準(zhǔn)時(shí)。（4）前后臺系統(tǒng)：或超循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)用程序是一個(gè)無限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成后臺行為。中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺行為。后臺也可以叫做任務(wù)級。前臺也叫中斷級。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)來保證的。（5）代碼的臨界段：也稱為臨界區(qū)，指處理時(shí)不可分割的代碼。一旦這部分代碼開始執(zhí)行，則不允許任何中斷打入。為確保臨界段代碼的執(zhí)行，在進(jìn)入臨界段之前要關(guān)中斷，而臨界段代碼執(zhí)行完以后要立即開中斷。（6）資源：任何為任務(wù)所占用的實(shí)體都可稱為資源。資源可以是輸入輸出設(shè)備或一個(gè)變量，結(jié)構(gòu)，數(shù)組等。（7）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。（8）多任務(wù)：多任務(wù)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是靠CPU(中央處理單元)在許多任務(wù)之間轉(zhuǎn)換、調(diào)度。CPU只有一個(gè)，輪番服務(wù)于一系列任務(wù)中的某一個(gè)。多任務(wù)運(yùn)行使CPU的利用率得到最大的發(fā)揮，并使應(yīng)用程序模塊化。在實(shí)時(shí)應(yīng)用中，多任務(wù)化的最大特點(diǎn)是，開發(fā)人員可以將很復(fù)雜的應(yīng)用程序?qū)哟位Ｊ褂枚嗳蝿?wù)，應(yīng)用程序?qū)⒏菀自O(shè)計(jì)與維護(hù)。（9）任務(wù)狀態(tài)：典型地、每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)無限的循環(huán)。每個(gè)任務(wù)都處在以下5種狀態(tài)之一的狀態(tài)下，這5種狀態(tài)是休眠態(tài)，就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、掛起態(tài)(等待某一事件發(fā)生)和被中斷態(tài)。休眠態(tài)相當(dāng)于該任務(wù)駐留在內(nèi)存中，但并不被多任務(wù)內(nèi)核所調(diào)度。就緒意味著該任務(wù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，可以運(yùn)行了，但由于該任務(wù)的優(yōu)先級比正在運(yùn)行的任務(wù)的優(yōu)先級低，還暫時(shí)不能運(yùn)行。運(yùn)行態(tài)的任務(wù)是指該任務(wù)掌握了CPU的控制權(quán)，正在運(yùn)行中。掛起狀態(tài)也可以叫做等待事件態(tài)WAITING，指該任務(wù)在等待，等待某一事件的發(fā)生，（例如等待某外設(shè)的I/O操作，等待某共享資源由暫不能使用變成能使用狀態(tài)，等待定時(shí)脈沖的到來或等待超時(shí)信號的到來以結(jié)束目前的等待，等等）。最后，發(fā)生中斷時(shí)，CPU提供相應(yīng)的中斷服務(wù)，原來正在運(yùn)行的任務(wù)暫不能運(yùn)行，就進(jìn)入了被中斷狀態(tài)。（10）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)，它保存正在運(yùn)行任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)，即CPU寄存器中的全部內(nèi)容。這些內(nèi)容保存在任務(wù)的當(dāng)前狀況保存區(qū)，也就是任務(wù)自己的棧區(qū)之中。入棧工作完成以后，就是把下一個(gè)將要運(yùn)行的任務(wù)的當(dāng)前狀況從該任務(wù)的棧中重新裝入CPU的寄存器，并開始下一個(gè)任務(wù)的運(yùn)行。（11）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)之間的通訊。內(nèi)核提供的基本服務(wù)是任務(wù)切換。（12）調(diào)度：是內(nèi)核的主要職責(zé)之一，就是要決定該輪到哪個(gè)任務(wù)運(yùn)行了。多數(shù)實(shí)時(shí)內(nèi)核是基于優(yōu)先級調(diào)度法的。每個(gè)任務(wù)根據(jù)其重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級。基于優(yōu)先級的調(diào)度法指，CPU總是讓處在就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)先運(yùn)行。（13）不可剝奪型內(nèi)核：要求每個(gè)任務(wù)自我放棄CPU的所有權(quán)。異步事件還是由中斷服務(wù)來處理。中斷服務(wù)可以使一個(gè)高優(yōu)先級的任務(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)還是回到原來被中斷了的那個(gè)任務(wù)，直到該任務(wù)主動放棄CPU的使用權(quán)時(shí)，那個(gè)高優(yōu)先級的任務(wù)才能獲得CPU的使用權(quán)。優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)中斷快；幾乎不需要使用信號量保護(hù)共享數(shù)據(jù)。缺陷在于其響應(yīng)時(shí)間，高優(yōu)先級的任務(wù)已經(jīng)進(jìn)入就緒態(tài)，但還不能運(yùn)行，要等，也許要等很長時(shí)間，直到當(dāng)前運(yùn)行著的任務(wù)釋放CPU。無法保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。（14)可剝奪型內(nèi)核：最高優(yōu)先級的任務(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)先級高的任務(wù)進(jìn)入了就緒態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪了。如果是中斷服務(wù)子程序使一個(gè)高優(yōu)先級的任務(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)先級高的那個(gè)任務(wù)開始運(yùn)行。保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。（15）可重入型函數(shù)：可以被一個(gè)以上的任務(wù)調(diào)用，而不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)的破壞。可重入型函數(shù)任何時(shí)候都可以被中斷，一段時(shí)間以后又可以運(yùn)行，而相應(yīng)數(shù)據(jù)不會丟失。可重入型函數(shù)或者只使用局部變量，即變量保存在CPU寄存器中或堆棧中。如果使用全局變量，則要予以保護(hù)。可重入型函數(shù)的例子：void strcpy(char *dest, char *src){
while(*dest++ = *src++){;} *dest=NUL;}
不可重入型函數(shù)的例子：int Temp;
void swap(int *x, int *y){ Temp= *x;*x = *y;*y=Temp;}
使用以下技術(shù)之一即可使Swap()函數(shù)具有可重入性：把Temp定義為局部變量；調(diào)用Swap()函數(shù)之前關(guān)中斷，調(diào)動后再開中斷；用信號量禁止該函數(shù)在使用過程中被再次調(diào)用。如果中斷發(fā)生在Swap()函數(shù)調(diào)用之前或調(diào)用之后，兩個(gè)任務(wù)中的X，Y值都會是正確的。（16）時(shí)間片輪番調(diào)度法：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)有同樣優(yōu)先級，內(nèi)核允許一個(gè)任務(wù)運(yùn)行事先確定的一段時(shí)間，叫做時(shí)間額度，然后切換給另一個(gè)任務(wù)。（17）任務(wù)優(yōu)先級：是表示任務(wù)被調(diào)度的優(yōu)先程度。每個(gè)任務(wù)都有其優(yōu)先級。任務(wù)越重要，賦予的優(yōu)先級應(yīng)越高。（18）靜態(tài)優(yōu)先級：應(yīng)用程序執(zhí)行過程中諸任務(wù)優(yōu)先級不變，在靜態(tài)優(yōu)先級系統(tǒng)中，諸任務(wù)以及它們的時(shí)間約束在程序編譯時(shí)是已知的。（19）動態(tài)優(yōu)先級：應(yīng)用程序執(zhí)行過程中，任務(wù)的優(yōu)先級是可變的，實(shí)時(shí)內(nèi)核應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。（20）優(yōu)先級反轉(zhuǎn)：優(yōu)先級高和優(yōu)先級低的任務(wù)在運(yùn)行時(shí)，由于共享資源的占用問題，而出現(xiàn)的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題，即在執(zhí)行過程中，優(yōu)先級高的任務(wù)反而要等優(yōu)先級低的任務(wù)先運(yùn)行完后，釋放共享資源，才能運(yùn)行。糾正的方法：提高正在使用共享資源的任務(wù)的優(yōu)先級，但耗費(fèi)CPU時(shí)間；內(nèi)核能自動變換任務(wù)的優(yōu)先級，稱優(yōu)先級繼承，但是UCOSII不支持。（21）任務(wù)優(yōu)先級分配：單調(diào)執(zhí)行率調(diào)度法RMS：基于哪個(gè)任務(wù)執(zhí)行的次數(shù)最頻繁,執(zhí)行最頻繁的任務(wù)優(yōu)先級最高（22）任務(wù)互斥：實(shí)現(xiàn)任務(wù)間通訊最簡便到辦法是使用共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是必須保證每個(gè)任務(wù)在處理共享數(shù)據(jù)時(shí)的排它性，以避免競爭和數(shù)據(jù)的破壞。與共享資源打交道時(shí)，使之滿足互斥條件最一般的方法有：關(guān)中斷；使用測試并置位指令TAS；禁止做任務(wù)切換；利用信號量。（23）信號量：信號量實(shí)際上是一種約定機(jī)制，用于：控制共享資源的使用權(quán)(滿足互斥條件)；標(biāo)志某事件的發(fā)生；使兩個(gè)任務(wù)的行為同步。注意：信號，只取兩個(gè)值0和1的信號量；計(jì)數(shù)器型，值有多種形式。對信號量只能實(shí)施三種操作：初始化(INITIALIZE)，也可稱作建立(CREATE)；等信號(WAIT)也可稱作掛起(PEND)；給信號(SIGNAL)或發(fā)信號(POST)。信號量初始化時(shí)要給信號量賦初值，等待信號量的任務(wù)表(Waiting list)應(yīng)清為空。P/V操作：P操作既是減1操作，任務(wù)執(zhí)行等待(WAIT)操作，有可能執(zhí)行P操作；V操作既是加1操作，任務(wù)以發(fā)信號操作(SIGNAL)釋放信號量。（24）死鎖：也稱作抱死，指兩個(gè)任務(wù)無限期地互相等待對方控制著的資源。最簡單的防止發(fā)生死鎖的方法是讓每個(gè)任務(wù)都：先得到全部需要的資源再做下一步的工作；用同樣的順序去申請多個(gè)資源；釋放資源時(shí)使用相反的順序。（25）同步：可以利用信號量使某任務(wù)與中斷服務(wù)同步(或者是與另一個(gè)任務(wù)同步，這兩個(gè)任務(wù)間沒有數(shù)據(jù)交換)。單向同步：任務(wù)與中斷服務(wù)之間/兩任務(wù)之間；雙向同步:兩任務(wù)之間可以用信號量同步它們的行為，兩個(gè)任務(wù)需要互相等待對方執(zhí)行，等待自身所需的事件發(fā)生（信號量），同步執(zhí)行。（26）任務(wù)間的通訊：有時(shí)很需要任務(wù)間的或中斷服務(wù)與任務(wù)間的通訊。任務(wù)間信息的傳遞有兩個(gè)途徑：通過全程變量或發(fā)消息給另一個(gè)任務(wù)。用全程變量時(shí)，必須保證每個(gè)任務(wù)或中斷服務(wù)程序獨(dú)享該變量。中斷服務(wù)中保證獨(dú)享的唯一辦法是關(guān)中斷。如果兩個(gè)任務(wù)共享某變量，各任務(wù)實(shí)現(xiàn)獨(dú)享該變量的辦法可以是關(guān)中斷再開中斷，或使用信號量(如前面提到的那樣)。（27）消息郵箱：通過內(nèi)核服務(wù)可以給任務(wù)發(fā)送消息。典型的消息郵箱也稱作交換消息，是用一個(gè)指針型變量，通過內(nèi)核服務(wù)，一個(gè)任務(wù)或一個(gè)中斷服務(wù)程序可以把一則消息(即一個(gè)指針)放到郵箱里去。同樣，一個(gè)或多個(gè)任務(wù)可以通過內(nèi)核服務(wù)接收這則消息。發(fā)送消息的任務(wù)和接收消息的任務(wù)約定，該指針指向的內(nèi)容就是那則消息。內(nèi)核一般提供以下郵箱服務(wù)：郵箱內(nèi)消息的內(nèi)容初始化，郵箱里最初可以有，也可以沒有消息；將消息放入郵箱(POST)；等待有消息進(jìn)入郵箱(PEND)；如果郵箱內(nèi)有消息，就接受這則消息。如果郵箱里沒有消息，則任務(wù)并不被掛起(ACCEPT)，用返回代碼表示調(diào)用結(jié)果，是收到了消息還是沒有收到消息。消息郵箱也可以當(dāng)作只取兩個(gè)值的信號量來用。郵箱里有消息，表示資源可以使用，而空郵箱表示資源已被其它任務(wù)占用。（28）消息隊(duì)列：消息隊(duì)列用于給任務(wù)發(fā)消息。消息隊(duì)列實(shí)際上是郵箱陣列。通常，先進(jìn)入消息隊(duì)列的消息先傳給任務(wù)，也就是說，任務(wù)先得到的是最先進(jìn)入消息隊(duì)列的消息，即先進(jìn)先出原則(FIFO)。然而μC/OS-Ⅱ也允許使用后進(jìn)先出方式(LIFO)。內(nèi)核提供的消息隊(duì)列服務(wù)如下：消息隊(duì)列初始化。隊(duì)列初始化時(shí)總是清為空；放一則消息到隊(duì)列中去(Post)；等待一則消息的到來(Pend)；如果隊(duì)列中有消息則任務(wù)可以得到消息，但如果此時(shí)隊(duì)列為空，內(nèi)核并不將該任務(wù)掛起(Accept)。如果有消息，則消息從隊(duì)列中取走。沒有消息則用特別的返回代碼通知調(diào)用者，隊(duì)列中沒有消息。
2、任務(wù)的組成：代碼、TCB、私有堆棧。一個(gè)任務(wù)通常是一個(gè)無限的循環(huán)，絕不會返回的，但可通過調(diào)用函數(shù)自我刪除，也可建立新任務(wù)。
3、OS的內(nèi)核原理：（1）任務(wù)狀態(tài)圖（任務(wù)狀態(tài)的切換過程）：睡眠態(tài)（DORMANT）指任務(wù)駐留在程序空間之中，還沒有交給μC/OS-Ⅱ管理，把任務(wù)交給μC/OS-Ⅱ是通過調(diào)用下述兩個(gè)函數(shù)之一：OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()。當(dāng)任務(wù)一旦建立，這個(gè)任務(wù)就進(jìn)入就緒態(tài)準(zhǔn)備運(yùn)行。任務(wù)的建立可以是在多任務(wù)運(yùn)行開始之前，也可以是動態(tài)地被一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)建立。如果一個(gè)任務(wù)是被另一個(gè)任務(wù)建立的，而這個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級高于建立它的那個(gè)任務(wù)，則這個(gè)剛剛建立的任務(wù)將立即得到CPU的控制權(quán)。一個(gè)任務(wù)可以通過調(diào)用OSTaskDel()返回到睡眠態(tài)，或通過調(diào)用該函數(shù)讓另一個(gè)任務(wù)進(jìn)入睡眠態(tài)。調(diào)用OSStart()可以啟動多任務(wù)。OSStart()函數(shù)運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)。就緒的任務(wù)只有當(dāng)所有優(yōu)先級高于這個(gè)任務(wù)的任務(wù)轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)，或者是被刪除了，才能進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。正在運(yùn)行的任務(wù)可以通過調(diào)用兩個(gè)函數(shù)之一將自身延遲一段時(shí)間，這兩個(gè)函數(shù)是OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()。這個(gè)任務(wù)于是進(jìn)入等待狀態(tài)，等待這段時(shí)間過去，下一個(gè)優(yōu)先級最高的、并進(jìn)入了就緒態(tài)的任務(wù)立刻被賦予了CPU的控制權(quán)。等待的時(shí)間過去以后，系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)OSTimeTick()使延遲了的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。正在運(yùn)行的任務(wù)期待某一事件的發(fā)生時(shí)也要等待，手段是調(diào)用以下3個(gè)函數(shù)之一：OSSemPend()，OSMboxPend()，或OSQPend()。調(diào)用后任務(wù)進(jìn)入了等待狀態(tài)（WAITING）。當(dāng)任務(wù)因等待事件被掛起（Pend），下一個(gè)優(yōu)先級最高的任務(wù)立即得到了CPU的控制權(quán)。當(dāng)事件發(fā)生了，被掛起的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。事件發(fā)生的報(bào)告可能來自另一個(gè)任務(wù)，也可能來自中斷服務(wù)子程序。正在運(yùn)行的任務(wù)是可以被中斷的，除非該任務(wù)將中斷關(guān)了，或者μC/OS-Ⅱ?qū)⒅袛嚓P(guān)了。被中斷了的任務(wù)就進(jìn)入了中斷服務(wù)態(tài)（ISR）。響應(yīng)中斷時(shí)，正在執(zhí)行的任務(wù)被掛起，中斷服務(wù)子程序控制了CPU的使用權(quán)。中斷服務(wù)子程序可能會報(bào)告一個(gè)或多個(gè)事件的發(fā)生，而使一個(gè)或多個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。在這種情況下，從中斷服務(wù)子程序返回之前，μC/OS-Ⅱ要判定，被中斷的任務(wù)是否還是就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級最高的。如果中斷服務(wù)子程序使一個(gè)優(yōu)先級更高的任務(wù)進(jìn)入了就緒態(tài)，則新進(jìn)入就緒態(tài)的這個(gè)優(yōu)先級更高的任務(wù)將得以運(yùn)行，否則原來被中斷了的任務(wù)才能繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)所有的任務(wù)都在等待事件發(fā)生或等待延遲時(shí)間結(jié)束，μC/OS-Ⅱ執(zhí)行空閑任務(wù)（idle task），執(zhí)行OSTaskIdle()函數(shù)。（2）局部結(jié)構(gòu)——任務(wù)控制塊TCB：一旦任務(wù)建立了，任務(wù)控制塊OS_TCBs將被賦值。任務(wù)控制塊是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)任務(wù)的CPU使用權(quán)被剝奪時(shí)，μC/OS-Ⅱ用它來保存該任務(wù)的狀態(tài)。當(dāng)任務(wù)重新得到CPU使用權(quán)時(shí)，任務(wù)控制塊能確保任務(wù)從當(dāng)時(shí)被中斷的那一點(diǎn)絲毫不差地繼續(xù)執(zhí)行。實(shí)際上，任務(wù)狀態(tài)的改變就是修改TCB的過程，OS_TCBs全部駐留在RAM中。任務(wù)建立的時(shí)候，OS_TCBs就被初始化了。應(yīng)用程序中可以有的最多任務(wù)數(shù)（OS_MAX_TASKS）是在文件OS_CFG.H中定義的。這個(gè)最多任務(wù)數(shù)也是μC/OS-Ⅱ分配給用戶程序的最多任務(wù)控制塊OS_TCBs的數(shù)目。將OS_MAX_TASKS的數(shù)目設(shè)置為用戶應(yīng)用程序?qū)嶋H需要的任務(wù)數(shù)可以減小RAM的需求量。所有的任務(wù)控制塊OS_TCBs都是放在任務(wù)控制塊列表數(shù)組OSTCBTbl[]中的。μC/OS-Ⅱ分配給系統(tǒng)任務(wù)OS_N_SYS_TASKS若干個(gè)任務(wù)控制塊，供其內(nèi)部使用。目前，一個(gè)用于空閑任務(wù)，另一個(gè)用于任務(wù)統(tǒng)計(jì)。在μC/OS-Ⅱ初始化的時(shí)候，所有任務(wù)控制塊OS_TCBs被鏈接成單向空任務(wù)鏈表。當(dāng)任務(wù)一旦建立，空任務(wù)控制塊指針OSTCBFreeList指向的任務(wù)控制塊便賦給了該任務(wù)，然后OSTCBFreeList的值調(diào)整為指向下鏈表中下一個(gè)空的任務(wù)控制塊。一旦任務(wù)被刪除，任務(wù)控制塊就還給空任務(wù)鏈表。（3）全局結(jié)構(gòu)——就緒表：將任務(wù)放入就緒表程序清單： OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3];
OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07];
任務(wù)優(yōu)先級的低三位用于確定任務(wù)在總就緒表OSRdyTbl[]中的所在位。接下去的三位用于確定是在OSRdyTbl[]數(shù)組的第幾個(gè)元素。OSMapTbl[]是在ROM中的屏蔽字，用于限制OSRdyTbl[]數(shù)組的元素下標(biāo)在0到7之間。程序清單：從就緒表中刪除一個(gè)任務(wù)
if((OSRdyTbl[prio >> 3] &= ~OSMapTbl[prio & 0x07])== 0)OSRdyGrp &= ~OSMapTbl[prio >> 3];
程序清單：找出進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]];
prio =(y << 3)+ x;以上代碼將就緒任務(wù)表數(shù)組OSRdyTbl[]中相應(yīng)元素的相應(yīng)位清零，而對于OSRdyGrp，只有當(dāng)被刪除任務(wù)所在任務(wù)組中全組任務(wù)一個(gè)都沒有進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)，才將相應(yīng)位清零。算法理解：預(yù)先根據(jù)結(jié)構(gòu)，先算好屏蔽字，做好準(zhǔn)備，再利用二進(jìn)制的特點(diǎn)，將優(yōu)先級與查表得出的屏蔽字進(jìn)行邏輯操作，得出xy值，再對就緒表的相應(yīng)位進(jìn)行置位或清零操作，完成對就緒表的修改。利用屏蔽字是為了提高查找就緒表的速度。4）任務(wù)調(diào)度算法：void OSSched(void){ INT8U y;OS_ENTER_CRITICAL();
if((OSLockNesting | OSIntNesting)== 0){ y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy =(INT8U)((y << 3)+ OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);if(OSPrioHighRdy!= OSPrioCur){
OSTCBHighRdy= TCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];OSCtxSwCtr++;OS_TASK_SW();} } OS_EXIT_CRITICAL();}
μC/OS-Ⅱ任務(wù)調(diào)度所花的時(shí)間是常數(shù)，與應(yīng)用程序中建立的任務(wù)數(shù)無關(guān)。
4、空閑任務(wù)(Idle Task)：μC/OS-Ⅱ總是建立一個(gè)空閑任務(wù)，這個(gè)任務(wù)在沒有其它任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)投入運(yùn)行。空閑任務(wù)[OSTaskIdle()]永遠(yuǎn)設(shè)為最低優(yōu)先級。空閑任務(wù)OSTaskIdle()什么也不做，只是在不停地給一個(gè)32位的名叫OSIdleCtr的計(jì)數(shù)器加1，統(tǒng)計(jì)任務(wù)使用這個(gè)計(jì)數(shù)器以確定現(xiàn)行應(yīng)用軟件實(shí)際消耗的CPU時(shí)間。空閑任務(wù)不可能被應(yīng)用軟件刪除，但可以通過時(shí)間中斷喚醒其他任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)后，退出空閑任務(wù)。
5、統(tǒng)計(jì)任務(wù)：提供運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)的任務(wù)，叫做OSTaskStat(),如果用戶將系統(tǒng)定義常數(shù)OS_TASK_STAT_EN設(shè)為1，這個(gè)任務(wù)就會建立。一旦得到了允許，OSTaskStat()每秒鐘運(yùn)行一次，計(jì)算當(dāng)前的CPU利用率。注意：在調(diào)用系統(tǒng)啟動函數(shù)OSStart()之前，用戶初始代碼必須先建立一個(gè)任務(wù)，在這個(gè)任務(wù)中調(diào)用系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)初始化函數(shù)OSStatInit()，然后再建立應(yīng)用程序中的其它任務(wù)。
6、μC/OS-Ⅱ初始化：μC/OS-Ⅱ要求用戶首先調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)OSIint()。OSIint()初始化μC/OS-Ⅱ所有的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。OSInit()建立空閑任務(wù)idle task，統(tǒng)計(jì)任務(wù)OSTaskStat()并且讓其進(jìn)入就緒態(tài)。以上兩個(gè)任務(wù)的任務(wù)控制塊（OS_TCBs）是用雙向鏈表鏈接在一起的。還初始化了4個(gè)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緩沖區(qū)：空任務(wù)控制塊緩沖區(qū)、空事件表、空隊(duì)列表、空存儲區(qū)。先做好準(zhǔn)備，目的是為了保證CPU的運(yùn)行速度。注意：初始化后數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：包括就緒表、優(yōu)先級表、空閑任務(wù)和統(tǒng)計(jì)任務(wù)TCB、及其各自私有堆棧。
7、μC/OS-Ⅱ的啟動：程序清單初始化和啟動μC/OS-Ⅱ: void main(void){ OSInit();/* 初始化uC/OS-II */..通過調(diào)用OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()創(chuàng)建至少一個(gè)任務(wù);..OSStart();/* 開始多任務(wù)調(diào)度!OSStart()永遠(yuǎn)不會返回 */}
8、任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：void YourTask(void *pdata){ for(;;){ /* 用戶代碼 */ 調(diào)用μC/OS-Ⅱ的服務(wù)例程之一: OSMboxPend();OSQPend();OSSemPend();OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF);OSTimeDly();OSTimeDlyHMSM();/* 用戶代碼 */ } } 或void YourTask(void *pdata){ /* 用戶代碼 */ OSTaskDel(OS_PRIO_SELF);}
9、事件控制塊ECB：一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（類似TCB），包含了事件本身的定義，如用于信號量的計(jì)數(shù)器，用于指向郵箱的指針，以及指向消息隊(duì)列的指針數(shù)組等，還定義了等待該事件的所有任務(wù)的列表。分為OSEventGrp/OSEventTbl兩個(gè)變量。任務(wù)調(diào)度算法也和TCB相似。程序清單：將一個(gè)任務(wù)插入到事件的等待任務(wù)列表中 pevent->OSEventGrp |= OSMapTbl[prio >> 3];pevent->OSEventTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07];其中，prio是任務(wù)的優(yōu)先級，pevent是指向事件控制塊的指針。
該算法的原理：任務(wù)優(yōu)先級的最低3位決定了該任務(wù)在相應(yīng)的.OSEventTbl[]中的位置，緊接著的3位則決定了該任務(wù)優(yōu)先級在.OSEventTbl[]中的字節(jié)索引。該算法中用到的查找表OSMapTbl[]一般在ROM中實(shí)現(xiàn)。（1）在μC/OS-II中，事件控制塊的總數(shù)由用戶所需要的信號量、郵箱和消息隊(duì)列的總數(shù)決定。在調(diào)用OSInit()時(shí)，所有事件控制塊被鏈接成一個(gè)單向鏈表——空閑事件控制塊鏈表。每當(dāng)建立一個(gè)信號量、郵箱或者消息隊(duì)列時(shí)，就從該鏈表中取出一個(gè)空閑事件控制塊，并對它進(jìn)行初始化。因?yàn)樾盘柫俊⑧]箱和消息隊(duì)列一旦建立就不能刪除，所以事件控制塊也不能放回到空閑事件控制塊鏈表中。（2）對于事件控制塊進(jìn)行的一些通用操作包括：初始化一個(gè)事件控制塊；使一個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)；使一個(gè)任務(wù)進(jìn)入等待該事件的狀態(tài)；因?yàn)榈却瑫r(shí)而使一個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)。為了避免代碼重復(fù)和減短程代碼長度，μC/OS-II將上面的操作用4個(gè)系統(tǒng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，它們是：OSEventWaitListInit()，OSEventTaskRdy()，OSEventWait()和OSEventTO()。
10、μC/OS-II系統(tǒng)多任務(wù)的意義：多任務(wù)使事件簡單化，任務(wù)與任務(wù)之間的關(guān)系使松耦合而不是緊耦合，每個(gè)任務(wù)只要考慮當(dāng)前事件，而不需考慮全局事件，全局事件由操作系統(tǒng)來考慮，利用操作系統(tǒng)的一些通訊機(jī)制，將多個(gè)任務(wù)聯(lián)系起來共同完成一個(gè)功能，同時(shí)采用多人機(jī)制，OS可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，提高了CPU的使用效率。
11、操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的地位：操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中扮演管理者的角色，主要任務(wù)使完成多任務(wù)之間的調(diào)度和同步，同時(shí)也是上層應(yīng)用軟件和底層硬件的接口，負(fù)責(zé)全部軟硬件資源的分配和回收、控制與協(xié)調(diào)等并發(fā)活動。同時(shí)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性；提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期，嵌入式RTOS充分發(fā)揮了32位CPU的多任務(wù)潛力。
12、文件系統(tǒng)：（定義）處理文件的操作系統(tǒng)的部分稱為文件系統(tǒng).是操作系統(tǒng)中統(tǒng)一管理信息資源的一種軟件，管理文件的存儲、檢索、更新，提供安全可靠的共享和保護(hù)手段，并且方便用戶使用。功能：文件的構(gòu)造、命名、存取、保護(hù)等。（2）基于NAND FLASH的嵌入式文件系統(tǒng)：FLASH讀寫的特點(diǎn)：必須以Page為單位進(jìn)行讀寫；寫之前必須先擦除原有內(nèi)容；擦除操作必須對Block進(jìn)行，即一次至少擦除一個(gè)Block的內(nèi)容。針對這種情況，將Flash的一個(gè)Page定為1個(gè)扇區(qū)，將其1個(gè)Block，32個(gè)扇區(qū)定為一個(gè)簇，這樣，簇的容量剛好為512＊32＝16K，滿足FAT16對簇大小的要求。（3）FLASH文件系統(tǒng)的要求：掉電安全、平均使用、高效垃圾回收、低空間消耗：指文件系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)在FLASH存儲器上的空間消耗，該空間用于FS建立，而不能用于實(shí)際數(shù)據(jù)的存儲，可以提高有用數(shù)據(jù)的存儲空間。（4）FLASH文件系統(tǒng)的分類：集中管理文件系統(tǒng)、線性文件系統(tǒng)、日志文件系統(tǒng)。（5）幾種開源文件系統(tǒng)：TFS（Tiny File System)：線性結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)：TFS提供了掉電安全機(jī)制和垃圾回收機(jī)制。需要額外的輔助空間，用于垃圾回收時(shí)的文件緩存和過程狀態(tài)，如果出現(xiàn)終止，系統(tǒng)根據(jù)輔助空間的信息進(jìn)行文件系統(tǒng)的恢復(fù)。缺點(diǎn)：文件的插入、剪切和個(gè)性需要較大的運(yùn)行開銷，即使是很小的修改，也要求將整個(gè)文件重寫。JFFS：主要針對NOR型Flash存儲器設(shè)計(jì)，提供了掉電安全，平均使用等特性，是基于Linux，由于遵循GPL開放源代碼，易實(shí)現(xiàn)移植。日志文件系統(tǒng)；提供了更好的崩潰、掉電安全保護(hù)；jffs2支持對flash的均勻磨損；在扇區(qū)級別上執(zhí)行閃存擦除／寫／讀操作功能較好；文件系統(tǒng)接近滿時(shí)，JFFS2 會大大放慢運(yùn)行速度——垃圾收集。Nand上yaffs文件系統(tǒng)的優(yōu)勢：專門為Nand flash設(shè)計(jì)的日志文件系統(tǒng)；jffs／jffs2不適合大容量的Nand flash；jffs的日志通過jffs_node建立在RAM中，占用RAM空間：對于128MB的Nand大概需要4MB的空間來維護(hù)節(jié)點(diǎn)；啟動的時(shí)候需要掃描日志節(jié)點(diǎn)，不適合大容量的Nand flash；FAT系統(tǒng)沒有日志。（6）NAND和NOR——性能比較：NOR和NAND是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。NOR的讀速度比NAND稍快一些；NAND的寫入速度比NOR快很多；NAND的擦除速度遠(yuǎn)比NOR的快；大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作；NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。接口差別：NOR flash帶有SRAM接口，線性尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)；NAND flash使用復(fù)用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)；NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤管理此類操作易于取代硬盤等類似的塊設(shè)備。容量和成本：NAND flash生產(chǎn)過程更為簡單，成本低；常見的NOR flash為128KB～16MB，而NANDflash通常有8～128MB；NOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲；NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大。可靠性和耐用性：在NAND中每塊的最大擦寫次數(shù)是100萬次，而NOR的擦寫次數(shù)是10萬次；位交換的問題NAND flash中更突出，需要ECC糾錯(cuò)；NAND flash中壞塊隨機(jī)分布，需要通過軟件標(biāo)定——產(chǎn)品量產(chǎn)的問題。（7）FAT：FAT32容量：位數(shù)，32位；最大簇?cái)?shù)目，268，453，456；每簇大小4KB-32KB；最大磁盤容量，2^41(2T)。FAT文件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)：保留區(qū) Reserved region，存放引導(dǎo)記錄，BIOS信息等；FAT 區(qū)，F(xiàn)AT信息列表(12/16/32 bits)；根目錄區(qū)，目錄信息列表(32 bytes)；文件和目錄區(qū)，存放簇信息。典型FLASH文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)記錄－文件分配表－文件登記表－數(shù)據(jù)區(qū)域。文件系統(tǒng)的操作流程：打開文件OpenOSFile-操作文件ReadOSFile/WriteOSFile-關(guān)閉文件CloseOSFile。
13、GUI技術(shù)：GUI的定義：Graphics User Interface, 是指計(jì)算機(jī)與其使用者之間的圖形化對話接口。GUI的主要特征：——Windows，采用窗口界面，每個(gè)窗口是用戶或系統(tǒng)的一個(gè)工作區(qū)域。一個(gè)屏幕上可以有多個(gè)窗口。——Icons，采用形象化的圖標(biāo)或圖符，易于操作者理解與操作。——Menu，采用菜單，可供用戶選擇的功能提示。——Pointing Devices，指鼠標(biāo)器、觸摸屏等，便于用戶直接對屏幕對象進(jìn)行操作。嵌入式GUI的特點(diǎn)：體積小；功能強(qiáng)；圖形算法簡潔、快速,占用系統(tǒng)資源少；可靠性高；模塊結(jié)構(gòu)，便于移植和定制。MiniGUI：支持 GB2312 與 BIG5 字集；支持多種格式字體，例如：TrueType、Adobe Type1等；GUI函數(shù)(MoveTo、LineTo、FillBox、Rectangle、Circle、TextOut、DrawText..等)。
14、C/OS的性能特點(diǎn)：公開源代碼；可移植性（Portable），絕大部分? C/OS-II的源碼是用移植性很強(qiáng)的ANSI C寫的。和微處理器硬件相關(guān)的那部分是用匯編語言寫的。匯編語言寫的部分已經(jīng)壓到最低限度，使得 C/OS-II便于移植到其他微處理器上。C/OS-II可以在絕大多數(shù)8位、16位、32位以至64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器（DSP）上運(yùn)行；可固化（ROMable），C/OS-II是為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，這就意味著，只要讀者有固化手段（C編譯、連接、下載和固化），C/OS-II可以嵌入到讀者的產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一部分；可裁剪（Scalable），可以只使用C/OS-II中應(yīng)用程序需要的那些系統(tǒng)服務(wù)。也就是說某產(chǎn)品可以只使用很少幾個(gè)C/OS-II調(diào)用，而另一個(gè)產(chǎn)品則使用了幾乎所有? C/OS-II的功能，這樣可以減少產(chǎn)品中的C/OS-II所需的存儲器空間（RAM和ROM）。這種可剪裁性是靠條件編譯實(shí)現(xiàn)的；占先式（Preemptive）；多任務(wù)，C/OS-II可以管理64個(gè)任務(wù)，然而，目前這一版本保留8個(gè)給系統(tǒng)。應(yīng)用程序最多可以有56個(gè)任務(wù)；可確定性，全部C/OS-II的函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時(shí)間具有可確定性；任務(wù)棧，每個(gè)任務(wù)有自己單獨(dú)的棧，C/OS-II允許每個(gè)任務(wù)有不同的棧空間，以便壓低應(yīng)用程序?qū)AM的需求；系統(tǒng)服務(wù)，C/OS-II提供很多系統(tǒng)服務(wù)，例如郵箱、消息隊(duì)列、信號量、塊大小固定的內(nèi)存的申請與釋放、時(shí)間相關(guān)函數(shù)等；中斷管理，中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起，如果優(yōu)先級更高的任務(wù)被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套層數(shù)可達(dá)255層；穩(wěn)定性與可靠性。相關(guān)系統(tǒng)函數(shù)： OS_ENTER_CRITICAL()；進(jìn)入臨界區(qū)，關(guān)中斷 OS_EXIT_CRITICAL()；退出臨界區(qū)，開中斷 OSInit()；系統(tǒng)初始化 OSStart()；可啟動多任務(wù)，運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù) OSIntEnter()OSIntExit()OSSchedLock()；給任務(wù)調(diào)度上鎖 OSSchedUnlock()；給任務(wù)調(diào)度解鎖 OSTaskIdle()任務(wù)： OSTaskDel(INT8U prio)；非空閑任務(wù)刪除，使被刪除任務(wù)返回并處于休眠態(tài)，釋放TCB OSTaskCreat(*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT8U prio)；建立任務(wù)4個(gè)參數(shù)，不能由中斷服務(wù)來建立任務(wù) OSTaskCreatExt()；上述的擴(kuò)展版，更為靈活，9個(gè)參數(shù) OSTaskChangPrio()改變?nèi)蝿?wù)優(yōu)先級，不改變?nèi)蝿?wù)狀態(tài) OSTaskResume(INT8U prio)；恢復(fù)任務(wù) OSTaskQurery()；獲得有關(guān)任務(wù)的信息 OSTaskSuspend(INT8U prio)；掛起任務(wù)，只能通過OSTaskResume()來恢復(fù) 時(shí)間： OSTimeDly()；任務(wù)延時(shí)一定的時(shí)鐘節(jié)拍 OSTimeDlyHMSM()；任務(wù)延時(shí)一定毫秒、秒、分、小時(shí) OSTimeDlyResume()；取消延時(shí)，若原先任務(wù)調(diào)用延時(shí)函數(shù)，該函數(shù)可讓任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，而不必等到等待期滿 OSTimeGet()/OSTimeSet()；系統(tǒng)時(shí)鐘獲取和設(shè)置 OSTimeTick()；時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù) 信號量 OSSemCreat(void *addr, INT32U nblks ,INT32U blksize, INT8U *err)；建立一個(gè)信號量 OSSemPend()；等待一個(gè)信號量 OSSemPost()；發(fā)送一個(gè)信號量 OSSemAcccept()；無等待地請求一個(gè)信號量，若信號量暫時(shí)無效，也可以讓任務(wù)簡單返回而不是進(jìn)入睡眠狀態(tài) OSSemQurery()；查詢一個(gè)信號量的當(dāng)前狀態(tài) 郵箱（函數(shù)意義同上）OSMBoxCreat(void *msg)； OSMBoxPost(OS_EVENT *pevent, void *msg)； OSMBoxAcccept(OS_EVENT *pevent)； OSMBoxPend(OS_EVNNT *pevent, INT16U timeout, int8u *err)；OSMboxQuery（OS_EVENT *pevent, OS_MBOX_DATA *pdata）消息隊(duì)列 OSQCreat()； OSQPost()；先進(jìn)先出原則 OSQPend()OSQPostFront()；后進(jìn)先出原則 OSQFlush()；清空一個(gè)消息隊(duì)列 OSQAcccept()； OSQQurery()與FLASH存儲器的接口函數(shù)： 塊擦除：unsignde char Erase_Cluster(unsigned int cluster)頁寫入：int WritePage(unsigned int block, unsigned int page, unsigned char *pPage)頁讀出：Void ReadPage(unsigned int block, unsigned int page, unsigned char *pPage)
文件系統(tǒng)相關(guān)接口函數(shù)： 初始化文件系統(tǒng)：Void
initOSFile(char filename[],U32 OpenMode)
讀文件到緩沖區(qū)：U32ReadOSFile(FILE *pfile,U8 *Read Buffer, U32 n Readbyte)把緩沖區(qū)內(nèi)容寫入文件：U32WriteOSFile(FILE *pfile,U8 *Write Buffer, U32 n Writebyte)
關(guān)閉文件，釋放緩沖區(qū)：Void CloseOSFile(FILE *pfile)常見API函數(shù)：
數(shù)據(jù)隊(duì)列：
QueueCreat()；建立數(shù)據(jù)隊(duì)列
QueueWriteFront()；先進(jìn)先出方式發(fā)送數(shù)據(jù) QueueWrite()；以后進(jìn)先出方式發(fā)送數(shù)據(jù) QueueRead()；獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù) QueueFlush()；清空隊(duì)列
QueueNData()；獲取隊(duì)列中已存儲的數(shù)據(jù)的數(shù)目 QueueSize()；獲取隊(duì)列共可以存儲數(shù)據(jù)的數(shù)目 串口驅(qū)動：
UART0Init()；初始化UART0 UART0Putch()；發(fā)送一個(gè)字節(jié) UART0Write()；發(fā)送多個(gè)字節(jié) UART0Getch()；接受一個(gè)字節(jié) 調(diào)制解調(diào)器模塊
ModemInit()；初始化
GetModemState()；獲取Modem狀態(tài)
ModemWrite()；通過Modem發(fā)送多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) ModemGetch()；從Modem獲取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) ModemDiaUp()；通過Modem撥號 ModemDiaDown()；掛斷Modem I2C:
I2CInit()； I2CWrite()； I2CRead()； SPI:
SPIInit()；初始化
GetSPI Flag()；獲取SPI狀態(tài) SPIStart()；開始訪問SPI
SPIRW()；通過SPI發(fā)送并接受一個(gè)數(shù)據(jù) SPIEND()；訪問SPI結(jié)束
1、為了保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，UCOII采用了哪些策略。答：占先式內(nèi)核、準(zhǔn)備工作、就緒表機(jī)制。
2、你認(rèn)為設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)對硬件是否有要求？硬件支持軟件，如果CPU，沒有定時(shí)器，OS時(shí)間片管理就無法實(shí)現(xiàn)；Linux的虛擬內(nèi)存功能，ARM上沒有該存儲器，就無法運(yùn)行Linux。
3、UCOSII操作系統(tǒng)的就緒表用何種機(jī)制保證其實(shí)時(shí)性不受任務(wù)個(gè)數(shù)的限制？UCOSII是占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，優(yōu)先級最高的任務(wù)準(zhǔn)備就緒則擁有CPU的所有權(quán)，開始投入運(yùn)行；不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法，ARM指令集：數(shù)據(jù)處理指令：
算術(shù)操作：ADD r0, r1, r2 ；r0 := r1 + r2 ADC r0, r1, r2 ；r0 := r1 + r2 + C SUB r0, r1, r2 ；r0 := r1r2 + C1
按位邏輯操作: AND r0, r1, r2 ；r0 := r1 and r2 ORR r0, r1, r2 ；r0 := r1 or r2
EOR r0, r1, r2 ； r0 := r1 xor r2
BIC r0, r1, r2 ；r0 := r1 and(not)r2
比較操作: CMP r1, r2 ； r1-r2，并根據(jù)結(jié)果更改CPDR中條件標(biāo)志位 CMN r1, r2 ；r1 + r2，并根據(jù)結(jié)果更改CPDR中條件標(biāo)志位 TST r1, r2 ； r1 and r2，并根據(jù)結(jié)果更改CPDR中條件標(biāo)志位 TEQ r1, r2 ； r1 xor r2，并根據(jù)結(jié)果更改CPDR中條件標(biāo)志位 寄存器移位: MOV r0, r2 ；r0 := r2 MVN r0, r2 ；r0 := not r2
立即數(shù)操作: ADD r3, r3, #3 ；r3 := r3 + 3 AND r8, r7, #&ff ；r8 := r7[7:0] & for hex
移位寄存器操作數(shù)：ADD r3, r2, r1, LSL #3 ；r3 := r2 + 8 x r1
ADD r5, r5, r3, LSL r2 ；r5 := r5 + 2rx r3
移位操作:LSR/LSL邏輯移位 ASR不等于LSR;LSR=ASL算術(shù)移位 ROR 不帶進(jìn)位循環(huán)右移，RRX帶進(jìn)位循環(huán)右移
乘法：(1)32位 MUL r4, r3, r2 ；r4 := [r3 x r2]<31:0> MLA r4, r3, r2, r1 ；r4 := [r3 x r2 + r1] <31:0>
最低 32-bits 置于結(jié)果寄存器中,其余被忽略；不支持第二立即操作數(shù)；結(jié)果寄存器與源寄存器必須不同。
（2）64位 SMULL RO,R1,R2,R3;R0=(R2*R3)的低32位 R1=(R2*R3)的高32位 SMLAL R0,R1,R2,R3;R0=(R2*R3)的低32位+R0 R1=(R2*R3)的高32位+R1
UMULL和UMLAL 指令同上，不過是64位的無符號數(shù)乘法和乘加指令 單指令傳送(LDR, STR):
LDR r0, [r1, #4] ；r0 := mem32[r1 +4] 基址+偏移量尋址
LDR r0, [r1, #4]!； r0 := mem32[r1 + 4];r1 := r1 + 4自動變址尋址 LDR r0, [r1], #4 ；r0 := mem32[r1];r1 := r1 + 4后變址尋址 LDR r0, [r1] ； r0 := mem32[r1] 寄存器間接尋址 STR r0, [r1] ； mem32[r1] := r0 寄存器間接尋址
LDRB r0, [r1] ； r0 := mem8[r1] 字節(jié)傳送，寄存器間接尋址 示例：COPY:ADR r1, TABLE1;r1 points to TABLE1 ADR r2, TABLE2;r2 points to TABLE2 LOOP: LDR r0, [r1] 另外：LDR r0, [r1], #4 STR r0, [r2] STR r0, [r2], #4 ADD r1, r1, #4 ADD r2, r2, #4
多數(shù)據(jù)傳送指令(LDM, STM):使用于：堆棧；上下文切換: 保存或重新存儲工作寄存器；塊拷貝:在主存儲器中移動大數(shù)據(jù)塊。
LDMIA r1, {r0, r2, r5} ；r0 := mem32[r1];r2 := mem32[r1 + 4];
r5 := mem32[r1 + 8]
IA:每次傳送后地址加1；IB：傳送前地址加1； DA：傳送后地址減1；DB：傳送前地址減1。
單數(shù)據(jù)交換(SWAP):在寄存器和外部存儲器之間交換字節(jié)或字。
條件執(zhí)行：所有ARM指令都可以條件執(zhí)行，執(zhí)行與否取決于CPSR中的N/Z/C/V標(biāo)志位，所有Thumb指令都可以解壓稱全部條件指令；同時(shí)以上指令后加“S”后結(jié)果影響CPSR中的條件標(biāo)志位。控制和分支指令：分支和分支連接：跳到希望的指令中；保存當(dāng)前的PC并返回(with ‘L’ bit)。分支和交換：跳到期望的指令中與指令集交換。PSR 指令：程序狀態(tài)寄存器訪問指令(MRS, MSR)：MRS 程序狀態(tài)寄存器到通用寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令；MSR 通用寄存器到程序狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令。中斷向量表的程序：
AREA Boot,CODE,READONLY
ENTRY
B Reset_handler B Undef_Handler B SWI_Handler
B PreAbort_Handler B.;for reserved interrupt,stop here B IRQ_handler B FIQ_handler
嵌入式系統(tǒng)的軟/硬件框架：
每個(gè)任務(wù)優(yōu)先級是唯一的，查找準(zhǔn)備就緒的最高優(yōu)先級的任務(wù)并執(zhí)行上下文切換；UCOSII任務(wù)調(diào)度所花的時(shí)間為常數(shù)，與應(yīng)用程序中建立的任務(wù)數(shù)無關(guān)。
4、消息機(jī)制對于多任務(wù)系統(tǒng)的意義？使兩個(gè)任務(wù)獨(dú)立性增強(qiáng)，耦合比較松散。
5、內(nèi)核涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（就緒表、TCB、優(yōu)先級表）。
6、生產(chǎn)者、消費(fèi)者： P(s){if(s<1)wait();s--} V(s){s++;}
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