杭电 嵌入式 复习资料

嵌入式系统是一种专用计算机系统，它被设计用于执行特定任务，通常集成在更大的设备或系统中。这种系统的核心特点是其高效能、低功耗、体积小巧和高度定制化，使其能够适应各种应用场景，从家电控制到汽车电子，再到医疗设备和航空航天技术。 嵌入式系统与个人计算机（PC）的主要区别在于，PC是通用计算平台，可以运行各种软件，而嵌入式系统则针对特定功能进行优化，硬件和软件通常是紧密结合的。嵌入式系统的组成包括处理器、存储器（如ROM和RAM）、输入/输出接口（I/O）、以及可能的外围设备和传感器。软件部分通常包括固件（firmware）、驱动程序、应用程序和操作系统。 嵌入式软件的运行流程一般包括初始化、任务调度、中断处理等阶段。初始化阶段设置硬件环境，任务调度则管理多个并发任务，确保系统高效运行。中断处理允许系统对突发事件作出快速响应。 嵌入式操作系统的内核是系统的核心，它管理硬件资源、任务调度、内存管理和中断处理等。实时系统是指能在规定时间内完成任务的系统，分为硬实时和软实时。硬实时系统必须严格满足时间约束，否则可能导致严重后果；而软实时系统则相对宽松，错过期限不会立即造成灾难性影响。 MCU（微控制器单元）是一体化芯片，包含CPU、内存和I/O接口；MPU（微处理器单元）专注于处理能力，不包含内置内存和外设；DSP（数字信号处理器）专为数字信号处理设计；SOC（系统级芯片）集成了多种功能组件，包括处理器和外设；SOPC（可编程系统级芯片）进一步扩展了SOC，允许用户自定义逻辑。 RISC（精简指令集计算机）设计简化了指令集，提高执行效率，而CISC（复杂指令集计算机）拥有更丰富的指令集，提供了更多功能。大端模式和小端模式是指数据存储在内存中的顺序，大端模式从高位到低位，小端模式反之。 嵌入式存储器类型包括RAM（随机访问存储器）、ROM（只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）和Flash Memory等。端口是硬件接口，用于设备之间的通信。跑马灯实验常用于学习GPIO（通用输入输出）的基本操作，通过控制LED灯的亮灭来展示端口控制。 影响嵌入式操作系统实时性的因素有任务优先级、调度算法、中断响应时间和硬件延迟等。优先级倒置问题是指低优先级任务暂时阻止高优先级任务执行的情况。常见的嵌入式操作系统有VxWorks、RTOS、Linux和FreeRTOS等。 ARM（Advanced RISC Machines）是一种广泛使用的处理器架构，以其低功耗和高性能而著称。ARM处理器有多种工作模式，如用户模式、系统模式、中断模式等，以适应不同场景。嵌入式系统开发工具包括IDE（集成开发环境）、编译器、调试器、模拟器和仿真器等，用于编写、编译、调试和测试嵌入式软件。 中断是嵌入式系统中的重要机制，当外部事件发生时，处理器暂停当前任务，转而执行相应的中断服务例程，处理完后返回原任务，实现了对外部事件的及时响应。