嵌入式简答题知识点总结

嵌入式系统的定义：
以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统

嵌入式系统的特点：
低功耗、集成度高、体积小、高可靠性；实时性强，系统内核小；资源较少，可以裁剪；需要开发环境和调试工具
嵌入式系统的组成：
嵌入式系统由硬件系统和软件系统两大部分构成，嵌入式硬件系统主要包括嵌入式处理器，存储器、IO系统和配置必要的外围接口部件，嵌入式软件系统主要包括引导程序BOOTLoader操作系统和应用软件。
嵌入式处理器的分类：嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式微处理器，嵌入式片上系统

什么是嵌入式片上系统SOC？
答：SOC技术是一项高度集成化、固件化的系统集成技术，其核心思想是将整个应用电子系统集成到一个芯片上

嵌入式存储的存储层次：高速缓冲区（Cache），内部存储器（主存），程序存储器

高速缓冲区Cache的工作任务是地址映像和地址变换；地址映射方式有：全相联映射，直接映射，组相联映射。

嵌入式操作系统的分类：按时实时性分为实时系统和非实时系统，实时系统又分为硬实时系统如ucos，vxworks和软实时系统如windows和linux
按成本分为商用型和免费型。按软件执行结构分为循环轮询系统和事件驱动系统

流水线技术的基本概念：
计算机中一个指令的执行可以分为若干个阶段，每个阶段的操作相对来说都是独立的，因此使用流水线技术可以提高系统的性能。流水线装满时，几条指令可以并行执行，这样既充分利用了系统的硬件资源，又提高了cpu的运行效率

什么是异常？异常产生后会执行什么操作？
答：异常是指任何打断处理器正常运行，并迫使处理器进入一个人由有特权的特殊指令执行的时间；异常可分为同步异常和异步异常
操作：
1.将CPSR中的值拷贝到对应异常模式的SPSR中
2.将返回地址（PC）存到LR寄存器中
3.设置CPSR的相应位：
a.把arm处理器的状态改成ARM状态
b.把运行模式设置为对应的异常模式
c.如果有必要的话，设置对应的中断禁止位禁止中断
4.返回时，要把SPSR的值恢复到CPSR中
5.将LR的值赋值给PC寄存器

ARM的7种工作状态：
用户模式USR CPSR前五位状态位：10000
快速中断模式FIQ 10001
外部中断模式IRQ 10010
管理模式SVC 10011
数据中止模式ABT 10111
未定义指令中止模式UND 11011
系统模式SYS 11111

7种异常中断模式
复位 对应的中断向量表地址：0x00000000
未定义指令 0x00000004
软件中断 0x00000008
指令预取中止 0x0000000C
数据中止 0x00000010
保留未用 0x00000014
外部中断请求 0x00000018
快速中断请求 0x0000001C

嵌入式系统有37个寄存器，
30个通用寄存器，通用寄存器里R0-R7共8个，R8-R12FIQ一组，其他模式共一组所以总共10个
R13-R14用户模式和系统模式共用一组，其他各1组，共6组，12个；R13常用作做栈指针；R14常用作连接寄存器。
所谓连接寄存器就是，要跳转的时候，先把跳转的目的地址给到R14，再由R14去给到PC寄存器。

6个状态寄存器，1个CPSR，5个SPSR（因为除了用户模式外，系统模式也不是异常模式,只有其他5个异常模式有SPSR）

1个PC寄存器R15

BOOT Loader定义：BOOT Loader是嵌入式系统复位启动时，操作系统内核运行前，执行的第一段程序代码。
功能：初始化硬件设备，建立内存和IO空间映像图，为加载系统内核配置适当的系统软硬件环境。
BOOT Loader执行分为阶段1和阶段2，阶段1用汇编语言实现，阶段2用c语言实现
阶段1完成的功能：
1.基本的硬件初始化
2.为加载阶段2准备RAM空间
3.拷贝阶段2到RAM空间中、
4.设置堆栈指针SP
5.跳转到阶段2的C入口处
阶段2完成的功能：
1.初始化本阶段使用的硬件设备
2.检测系统内核映像
3.加载内核映像和根文件系统映像，包括规划内存的布局和从flash中将系统下载到RAM空间中
4.设置内核启动参数
5.跳转到内核映像入口处并执行内核程序
6.系统软件配置，更新系统

ARM指令可以分为五大类：数据处理指令、存储器访问指令、分支指令、协处理器指令、杂项指令
ARM指令集的基本寻址方式：立即寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址，基址寻址，堆栈寻址，块拷贝寻址，相对寻址

ARM指令的数据寻址方式：立即寻址，寄存器寻址。寄存器间接寻址，寄存器移位寻址，基址寻址，多寄存器寻址，相对寻址，块拷贝寻址，堆栈寻址

MOV指令和LDR指令的区别及用途？
LDR的操作数既可以来源于寄存器，也可以来源于存储器，MOV的操作数只能来源于寄存器
LDR从内存中读取数据放入寄存器中，用于对内存变量的访问，查表，程序的跳转和外围部件的控制等操作。MOV对立即数有要求，MOV将8位立即数或寄存器传送到目标寄存器，用于移位运算等操作

ARM指令和Thumb指令集的异同
答：相同点：1.都是Load/Store结构2.都支持字节，半字。字，半字以2字节对准。字以4字节对准
不同点：1.Thumb指令大部分都是无条件执行，ARM的指令全都可以条件执行
2.Thumb指令采用2地址格式，ARM指令采用3地址格式
3.由于采用高密度编码，Thumb指令没有ARM指令格式

ARM状态转换为Thumb：通过BX指令和异常返回
Thumb转换为ARM：可以通过BX也可以通过异常进入

版权声明：本文为CSDN博主「237工作室」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_45850570/article/details/122570087

嵌入式系统的定义：
以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统

嵌入式系统的特点：
低功耗、集成度高、体积小、高可靠性；实时性强，系统内核小；资源较少，可以裁剪；需要开发环境和调试工具
嵌入式系统的组成：
嵌入式系统由硬件系统和软件系统两大部分构成，嵌入式硬件系统主要包括嵌入式处理器，存储器、IO系统和配置必要的外围接口部件，嵌入式软件系统主要包括引导程序BOOTLoader操作系统和应用软件。
嵌入式处理器的分类：嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式微处理器，嵌入式片上系统

什么是嵌入式片上系统SOC？
答：SOC技术是一项高度集成化、固件化的系统集成技术，其核心思想是将整个应用电子系统集成到一个芯片上

嵌入式存储的存储层次：高速缓冲区（Cache），内部存储器（主存），程序存储器

高速缓冲区Cache的工作任务是地址映像和地址变换；地址映射方式有：全相联映射，直接映射，组相联映射。

嵌入式操作系统的分类：按时实时性分为实时系统和非实时系统，实时系统又分为硬实时系统如ucos，vxworks和软实时系统如windows和linux
按成本分为商用型和免费型。按软件执行结构分为循环轮询系统和事件驱动系统

流水线技术的基本概念：
计算机中一个指令的执行可以分为若干个阶段，每个阶段的操作相对来说都是独立的，因此使用流水线技术可以提高系统的性能。流水线装满时，几条指令可以并行执行，这样既充分利用了系统的硬件资源，又提高了cpu的运行效率

什么是异常？异常产生后会执行什么操作？
答：异常是指任何打断处理器正常运行，并迫使处理器进入一个人由有特权的特殊指令执行的时间；异常可分为同步异常和异步异常
操作：
1.将CPSR中的值拷贝到对应异常模式的SPSR中
2.将返回地址（PC）存到LR寄存器中
3.设置CPSR的相应位：
a.把arm处理器的状态改成ARM状态
b.把运行模式设置为对应的异常模式
c.如果有必要的话，设置对应的中断禁止位禁止中断
4.返回时，要把SPSR的值恢复到CPSR中
5.将LR的值赋值给PC寄存器

ARM的7种工作状态：
用户模式USR CPSR前五位状态位：10000
快速中断模式FIQ 10001
外部中断模式IRQ 10010
管理模式SVC 10011
数据中止模式ABT 10111
未定义指令中止模式UND 11011
系统模式SYS 11111

7种异常中断模式
复位 对应的中断向量表地址：0x00000000
未定义指令 0x00000004
软件中断 0x00000008
指令预取中止 0x0000000C
数据中止 0x00000010
保留未用 0x00000014
外部中断请求 0x00000018
快速中断请求 0x0000001C

嵌入式系统有37个寄存器，
30个通用寄存器，通用寄存器里R0-R7共8个，R8-R12FIQ一组，其他模式共一组所以总共10个
R13-R14用户模式和系统模式共用一组，其他各1组，共6组，12个；R13常用作做栈指针；R14常用作连接寄存器。
所谓连接寄存器就是，要跳转的时候，先把跳转的目的地址给到R14，再由R14去给到PC寄存器。

6个状态寄存器，1个CPSR，5个SPSR（因为除了用户模式外，系统模式也不是异常模式,只有其他5个异常模式有SPSR）

1个PC寄存器R15

BOOT Loader定义：BOOT Loader是嵌入式系统复位启动时，操作系统内核运行前，执行的第一段程序代码。
功能：初始化硬件设备，建立内存和IO空间映像图，为加载系统内核配置适当的系统软硬件环境。
BOOT Loader执行分为阶段1和阶段2，阶段1用汇编语言实现，阶段2用c语言实现
阶段1完成的功能：
1.基本的硬件初始化
2.为加载阶段2准备RAM空间
3.拷贝阶段2到RAM空间中、
4.设置堆栈指针SP
5.跳转到阶段2的C入口处
阶段2完成的功能：
1.初始化本阶段使用的硬件设备
2.检测系统内核映像
3.加载内核映像和根文件系统映像，包括规划内存的布局和从flash中将系统下载到RAM空间中
4.设置内核启动参数
5.跳转到内核映像入口处并执行内核程序
6.系统软件配置，更新系统

ARM指令可以分为五大类：数据处理指令、存储器访问指令、分支指令、协处理器指令、杂项指令
ARM指令集的基本寻址方式：立即寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址，基址寻址，堆栈寻址，块拷贝寻址，相对寻址

ARM指令的数据寻址方式：立即寻址，寄存器寻址。寄存器间接寻址，寄存器移位寻址，基址寻址，多寄存器寻址，相对寻址，块拷贝寻址，堆栈寻址

MOV指令和LDR指令的区别及用途？
LDR的操作数既可以来源于寄存器，也可以来源于存储器，MOV的操作数只能来源于寄存器
LDR从内存中读取数据放入寄存器中，用于对内存变量的访问，查表，程序的跳转和外围部件的控制等操作。MOV对立即数有要求，MOV将8位立即数或寄存器传送到目标寄存器，用于移位运算等操作

ARM指令和Thumb指令集的异同
答：相同点：1.都是Load/Store结构2.都支持字节，半字。字，半字以2字节对准。字以4字节对准
不同点：1.Thumb指令大部分都是无条件执行，ARM的指令全都可以条件执行
2.Thumb指令采用2地址格式，ARM指令采用3地址格式
3.由于采用高密度编码，Thumb指令没有ARM指令格式

ARM状态转换为Thumb：通过BX指令和异常返回
Thumb转换为ARM：可以通过BX也可以通过异常进入

版权声明：本文为CSDN博主「237工作室」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
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