没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
资源推荐
资源详情
资源评论
一 系统基础知识
1 嵌入式系统定义
(1)以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功
能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
(2)嵌入式系统发展的4 个阶段:无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时
操作系统阶段、面向Internet 阶段。
(3)知识产权核(IP 核):具有知识产权的、功能具体、接口规范、可在多
个集成电路设计中重复使用的功能模块,是实现系统芯片(SOC)的基本构
件。
(4)IP 核模块有行为、结构和物理3 级不同程度的设计,对应描述功能行为
的不同可以分为三类:软核、固核、硬核。
2 嵌入式系统的组成
硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层
(1)硬件层:嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O 接口(A/D、D/A、
I/O等)。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器
存储器:
(1)Cache: 位于主存和嵌入式微处理器内核之间,存放的是最近一段时
间微处理器使用最多的程序代码和数据。它的主要目标是减小存储器给微处理
器内核造成的存储器访问瓶颈,使处理速度更快。
(2)主存:嵌入式为处理器能直接访问的寄存器,用来存放系统和用户的
程序和数据,位于微处理器的内部或者外部,其容量大小为256KB~1GB,一般
片内存储器容量小、速度快,片外存储器容量大。
常用主存:
ROM:NOR Flash 、EPROM和PROM
RAM:SRAM、DRAM和SDRAM
(3)辅助存储器:容量大,读取速度慢,用来长期保存用户的信息
常用辅存:硬盘、CF卡、SD卡和NAND Flash
(2)中间层(也称为硬件抽象层HAL 或者板级支持包BSP):它将系统上层软
件和底层硬件分离开来,使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体
况,根据BSP 层提供的接口开发即可。
BSP 有两个特点:硬件相关性和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP 需要完成两部分工作:
A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP 功能。
片级初始化:纯硬件的初始化过程,把嵌入式微处理器从上电的默认状态
逐步设置成系统所要求的工作状态。
板级初始化:包含软硬件两部分在内的初始化过程,为随后的系统初始化
和应用程序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化:以软件为主的初始化过程,进行操作系统的初始化。
B、设计硬件相关的设备驱动。
(3)系统软件层:由RTOS(实时多任务操作系统)、文件系统、GUI、网络系
统及通用组件模块组成。
RTOS 是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
(4)应用软件:由基于实时系统开发的应用程序组成。
3 实时系统
(1)定义:能在指定或确定的时间内完成系统功能和对外部或内部、同步或异
步时间做出响应的系统。
(2)区别:通用系统一般追求的是系统的平均响应时间和用户的使用方便;而
实时系统主要考虑的是在最坏情况下的系统行为。
(3)特点:时间约束性、可预测性、可靠性、与外部环境的交互作用性。
新特点:多种任务类型、约束的复杂性和具有短暂超载的特点
(4)硬实时(强实时):指应用的时间需求应能够得到完全满足,否则就造成
重大安全事故,甚至造成重大的生命财产损失和生态破坏,如:航天、军事。
(5)软实时(弱实时):指某些应用虽然提出了时间的要求,但实时任务偶尔
违反这种需求对系统运行及环境不会造成严重影响,如:监控系统、实时信息
采集系统。
(6)任务的约束包括:时间约束、资源约束、执行顺序约束和性能约束。
(7)三个指标:
响应时间:计算机从一个识别一个外部事件到处理完这个时间的时间
吞吐量:系统可以处理的事件的总数
生存时间:数据有效等待的时间,在这段时间内数据是有效的
4 实时系统的调度
(1)调度:给定一组实时任务和系统资源,确定每个任务何时何地执行的整个
过程。
(2)抢占式调度:通常是优先级驱动的调度,如uCOS。优点是实时性好、反
应快,调度算法相对简单,可以保证高优先级任务的时间约束;缺点是上下文
切换多。
(3)非抢占式调度:通常是按时间片分配的调度,不允许任务在执行期间被中
断,任务一旦占用处理器就必须执行完毕或自愿放弃,如WinCE。优点是上下
文切换少;缺点是处理器有效资源利用率低,可调度性不好。
(4)静态表驱动策略:系统在运行前根据各任务的时间约束及关联关系,采用
某种搜索策略生成一张运行时刻表,指明各任务的起始运行时刻及运行时间。
(5)优先级驱动策略:按照任务优先级的高低确定任务的执行顺序。
(6)实时任务分类:周期任务、偶发任务、非周期任务。
(7)实时系统的通用结构模型:数据采集任务实现传感器数据的采集,数据处
理任务处理采集的数据、并将加工后的数据送到执行机构管理任务控制机构执
行。
5 嵌入式微处理器体系结构
(1)冯诺依曼结构:程序和数据共用一个存储空间,程序指令存储地址和数据
存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,采用单一的地址及数据总线,程
序和数据的宽度相同。例如:8086、ARM7、MIPS…
(2)哈佛结构:程序和数据是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址、
独立访问,是一种将程序存储和数据存储分开的存储器结构。例如:AVR、
ARM9、ARM10…
(3)CISC 与RISC 的特点比较(参照教程22 页)。
计算机执行程序所需要的时间P 可以用下面公式计算:P=I×CPI×T
I:高级语言程序编译后在机器上运行的指令数。
CPI:为执行每条指令所需要的平均周期数。
T:每个机器周期的时间。
(4)流水线的思想:在CPU 中把一条指令的串行执行过程变为若干指令的子
过程在CPU 中重叠执行。
(5)流水线的指标:
吞吐率:单位时间里流水线处理机流出的结果数。如果流水线的子过程所用时
间不一样长,则吞吐率应为最长子过程的倒数。
建立时间:流水线开始工作到达最大吞吐率的时间。若m 个子过程所用时间一
样,均为t,则建立时间T=mt。
(6)信息存储的字节顺序
A、存储器单位:字节(8 位)
B、字长决定了微处理器的寻址能力,即虚拟地址空间的大小。
C、32 位微处理器的虚拟地址空间位232,即4GB。
D、小端字节顺序:低字节在内存低地址处,高字节在内存高地址处。
E、大端字节顺序:高字节在内存低地址处,低字节在内存高地址处。
F、网络设备的存储顺序问题取决于OSI 模型底层中的数据链路层。
剩余100页未读,继续阅读
资源评论
Pwnur
- 粉丝: 5
- 资源: 6
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功