### 嵌入式系统与Linux开发期末复习资料解析
#### 一、GCC交叉编译工具及编译过程
**GCC**(GNU Compiler Collection)是一套跨平台的编译工具，常用于开发嵌入式系统。它支持多种编程语言，如C、C++等，并能够针对不同的目标平台进行编译。
- **GCC工具链组成**:
- **预处理器** (`cpp`): 处理源代码中的预处理指令，例如宏定义、文件包含等。
- **编译器前端** (`gcc/g++`): 将经过预处理后的源代码转换为汇编代码。
- **汇编器** (`as`): 将汇编代码转换为机器语言。
- **链接器** (`ld/ar`): 将多个目标文件和库文件链接成可执行文件。
- **编译过程**:
1. **预处理**: 执行宏替换、文件包含等操作。
2. **编译**: 将预处理后的C/C++代码编译成汇编代码。
3. **汇编**: 将汇编代码转换成机器码。
4. **链接**: 将多个目标文件和必要的库文件链接起来，生成最终的可执行文件。
#### 二、ARM寄存器结构
**ARM架构**是一种广泛应用于嵌入式系统的体系结构。其核心寄存器组包括37个寄存器：
- **通用寄存器** (R0-R15):
- R0-R7: 任何模式下都可用。
- R8-R14: 在不同模式下使用不同的一组寄存器。
- R8-R12: 两组寄存器，一组用于FIQ模式，另一组用于其他模式。
- R13、R14: 每种模式下都有单独的寄存器组。
- **特殊寄存器**:
- **堆栈指针寄存器** (R13/SP): 通常用作堆栈指针。
- **链接寄存器** (R14/LR): 存储子程序返回地址或异常返回地址。
- **程序计数器** (R15/PC): 指向当前执行的指令地址。
- **程序状态寄存器** (PSR):
- **当前程序状态寄存器** (CPSR): 可在所有模式下访问。
- **程序状态保存寄存器** (SPSR): 异常模式下专用，用于保存CPSR的状态。
- **状态标志**:
- N(负): 符号位。
- Z(零): 零标志。
- C(进位): 进位标志。
- V(溢出): 溢出标志。
- Q(DSP): DSP运算溢出标志。
- **控制标志**:
- I(中断允许): 控制IRQ中断。
- F(FIQ中断允许): 控制FIQ中断。
- T(状态选择): 指示ARM或Thumb状态。
- M[4:0](模式位): 决定处理器的工作模式。
#### 三、ARM指令集与寻址方式
**ARM指令集**支持多种寻址方式，以便更高效地执行程序。
- **立即数寻址**: 如`MOVR0, #0x55`。
- **寄存器寻址**: 如`ADDR0, R1, R2`。
- **寄存器移位寻址**: 如`ADDR0, R1, R2, ROR #5`。
- **寄存器间接寻址**: 如`STR R0, [R1]` 和 `LDR R0, [R1]`。
- **基址变址寻址**: 如`LDR R0, [R1, R2]`。
- **相对寻址**。
- **多寄存器寻址**: 如`LDMIAR0, {R1-R5}`。
- **快拷贝寻址**。
- **堆栈寻址**: 如`STMFDR13!, {R0, R1, R2, R3, R4}`。
#### 四、C与汇编之间的交互
- **汇编调用C函数**:
- 使用`IMPORT`导入C函数。
- 将C代码放在单独的文件中编译，然后通过链接器集成。
- **C调用汇编函数**:
- 在汇编中使用`EXPORT`导出函数。
- 在C中声明函数原型，并使用`extern`关键字。
- **内嵌汇编**:
- 在C/C++中使用`_asm`关键字嵌入汇编指令。
- 通过全局变量在汇编和C之间传递数据。
#### 五、UART通信接口
**UART**(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是一种常见的串行通信协议，用于实现微控制器之间的异步数据传输。
- **UART寄存器**:
- **线控制寄存器** (`ULCON0`, `ULCON1`, `ULCON2`)。
- **控制寄存器** (`UCON0`, `UCON1`, `UCON2`)。
- **接收/发送状态寄存器** (`UTRSTAT0`, `UTRSTAT1`, `UTRSTAT2`)。
- **发送缓冲寄存器** (`UTXH0`, `UTXH1`, `UTXH2`)。
- **接收缓冲寄存器** (`URXH0`, `URXH1`, `URXH2`)。
- **波特率因子寄存器**。
#### 六、GPIO接口
**GPIO**(General-Purpose Input/Output)是通用输入输出接口，广泛应用于嵌入式系统中。
- **S3C2410A GPIO结构**:
- 共117个多功能复用I/O引脚，分为8组（GPA-GPH）。
- 分别为:
- 1个23位输出口 (GPA)。
- 2个11位I/O口 (GPB, GPH)。
- 4个16位I/O口 (GPC, GDP, GPJ, GPK)。
这些知识点涵盖了嵌入式系统开发中的基础理论和技术细节，对于深入理解嵌入式系统的硬件设计、软件编程等方面具有重要的指导意义。通过学习这些内容，可以更好地掌握如何利用Linux进行嵌入式系统的开发与应用。
