嵌入式系统教学讲稿武汉创维特信息技术有限公司

### 嵌入式系统教学讲稿知识点梳理 #### 一、嵌入式系统的定义与特点 根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是指“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。简单来说，嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被设计用来嵌入到特定的硬件设备中，实现特定的功能。这种系统通常具有以下特点： 1. **专用性**：嵌入式系统针对特定的应用进行优化设计。 2. **实时性**：许多嵌入式系统需要具备实时处理能力，以满足严格的响应时间要求。 3. **可靠性**：由于往往运行于关键任务环境中，因此嵌入式系统通常需要具备极高的可靠性。 4. **资源受限**：相比通用计算机系统，嵌入式系统通常在计算能力、存储容量等方面受到限制。 #### 二、ARM存储系统概述 在嵌入式系统中，ARM处理器因其高性能和低功耗的特点被广泛采用。ARM存储系统的设计是嵌入式系统开发中的一个重要组成部分。以下是对ARM存储系统的一些关键点介绍： 1. **多样化存储器件**：ARM系统可能会使用多种类型的存储器件，如FLASH、ROM、SDRAM、SRAM等，这些不同的存储器件有着各自的速度和数据宽度需求。 2. **CACHE和WRITE BUFFER技术**：为了减少处理器与存储系统之间的速度差异，提高整体性能，ARM系统会采用高速缓存(CACHE)和写缓冲(WRITE BUFFER)技术。 3. **内存管理部件**：ARM处理器内置的内存管理部件使用内存映射技术实现虚拟空间到物理空间的映射，这对于复杂的应用场景尤为重要。 4. **存储保护机制**：为了增强系统的安全性，ARM存储系统还引入了存储保护机制。 5. **I/O操作映射**：确保I/O操作映射成内存操作后，各种I/O操作能够得到正确的结果。 #### 三、ARM存储器管理单元（MMU） MMU是ARM存储系统的核心组件之一，负责管理和控制存储器的访问。下面详细介绍MMU的关键技术和概念： 1. **系统控制协处理器寄存器CP15**：CP15是用于存储管理的主要寄存器，包含了16个可保护的32位寄存器（编号0-15），用于控制和配置MMU的各种功能。 - **ID编码寄存器（C0）**：用于读取CPU的ID信息以及缓存类型等信息。 - **控制寄存器（C1）**：用于设置各种控制位，比如是否启用MMU等。 - **存储保护和控制寄存器（C2、C3）**：用于配置地址转换表基地址和域访问控制位。 - **高速缓存和写缓存控制寄存器（C7）**：用于控制高速缓存和写缓存的行为。 - **TLB控制寄存器（C8）**：用于控制TLB（Translation Lookaside Buffer）的行为。 - **进程标识符寄存器（C13）**：用于标识当前进程的身份。 2. **访问CP15寄存器的指令**：主要有两条指令用于访问CP15寄存器，即`MCR`（Move Coprocessor Register）和`MRC`（Move Register Coprocessor）。 - `MCR`指令用于将ARM寄存器的数据传送到协处理器寄存器中。 - `MRC`指令用于从协处理器寄存器读取数据并传送到ARM寄存器中。 通过以上内容可以看出，ARM存储系统的管理和控制非常复杂且精细，这为嵌入式系统的高效运行提供了坚实的基础。开发者需要深入了解这些细节，以便更好地优化应用程序的性能，并确保系统的稳定性和安全性。