河北工业大学 嵌入式 期末复习 模拟题

### 嵌入式系统概览 #### 一、嵌入式系统定义 **嵌入式系统**是指一种专用的计算机系统，它被设计用于执行特定任务，而非一般用途的操作。这种系统通常由一个或多个微处理器组成，配备必要的硬件和软件资源，以满足其特定功能需求。 1. **狭义定义**：嵌入式系统是一种以应用为中心、以计算机技术为基础，并且软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 2. **广义定义**：任何具有处理能力并能实现特定功能的电子设备或系统均可视为嵌入式系统。这包括了从简单的微控制器到复杂的多处理器系统。 #### 二、嵌入式系统的应用场景 嵌入式系统在现代社会的应用极为广泛，几乎涵盖了各个领域： - **消费电子产品**：如智能手机、平板电脑、智能电视等。 - **工业自动化**：如数控机床、机器人控制系统等。 - **汽车电子**：如发动机管理系统、车载信息系统等。 - **医疗设备**：如监护仪、心脏起搏器等。 - **航空航天**：如飞机上的导航系统、通信设备等。 #### 三、嵌入式操作系统 嵌入式操作系统的种类繁多，选择合适的操作系统对于项目的成功至关重要： - **嵌入式Linux**：开源、可定制性强，适用于复杂度较高的嵌入式应用。 - **Windows CE**：微软公司的产品，适用于需要与Windows平台良好兼容的应用场景。 - **VxWorks**：高性能的实时操作系统，常用于对实时性要求极高的系统。 - **μC/OS-II**：轻量级实时操作系统，适用于资源受限的嵌入式设备。 #### 四、ARM处理器 ARM架构是当前最流行的嵌入式处理器架构之一，广泛应用于移动设备和其他嵌入式系统中。 - **ARM7系列**：低功耗、低成本，适合于简单的嵌入式应用。 - **ARM9系列**：提供更高的性能和多媒体支持。 - **ARM9E系列**：增强了对浮点运算的支持。 - **ARM10系列**：进一步提高了性能，适用于更复杂的系统。 - **XScale系列**：提供了更高的主频和更强大的处理能力，适用于高端应用。 #### 五、ARM处理器的工作模式 ARM处理器支持多种工作模式，以适应不同的应用场景： - **特权模式**：包括快中断模式(FIQ)、中断模式(IRQ)、管理模式(SVC)、中止模式(Abort)、未定义模式(Undefined)、系统模式(System)。 - **异常模式**：除了系统模式外，其余的模式均为异常模式。 #### 六、异常处理与中断管理 - **异常优先级**：异常处理的优先级顺序依次为：复位、数据中止、FIQ、IRQ、中止、未定义、SWI。 - **中断管理**：向量中断控制器(VIC)是处理中断的重要组件，可以管理多达32个中断请求。 #### 七、ARM7TDMI的特性 - **流水线结构**：ARM7TDMI采用三级流水线结构，即取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)。 - **存储器访问**：支持大端模式(Big-endian)和小端模式(Little-endian)。 - **操作系统支持**：现代嵌入式系统常用的三种操作系统包括多道批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统。 #### 八、ARM处理器寄存器 - **用户可见寄存器**：ARM7TDMI处理器内部共有37个用户可见的寄存器，其中包括31个通用32位寄存器和6个状态寄存器(CPSR、SPSR)。 - **特殊寄存器**：R13作为堆栈指针(SP)，R14作为链接寄存器(LR)，R15作为程序计数器(PC)。 #### 九、ARM与Thumb状态 - **状态切换**：ARM处理器可以在ARM状态和Thumb状态之间切换，而这种切换不会影响处理器模式或寄存器内容。 - **异常处理**：所有的异常处理都在ARM状态下进行，如果异常发生在Thumb状态下，处理器会切换到ARM状态，并在异常返回时自动切换回Thumb状态。 通过以上内容，我们可以看出，嵌入式系统不仅在理论上有着丰富的知识点，而且在实践中也有着广泛的应用前景。随着技术的进步，嵌入式系统的功能越来越强大，应用范围也越来越广泛，为人类社会的发展带来了巨大的推动力。