北林嵌入式系统期末复习重点

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注：以下内容为博主期末复习所用，全打字输入，可能有误。内容为便于记忆，可能会有省略和简化。如有错误欢迎评论区更正

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嵌入式系统的定义和特点

定义：以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件高度定制，适用于对功能、能耗、成本、体积、可靠性有严格要求的专用计算机系统
特点：
- 专用性
- 可靠性
- 实时性
- 低功耗
- 可裁剪

嵌入式系统的组成结构、存储设备的分类

结构：

嵌入式应用软件
嵌入式操作系统
嵌入式处理器（嵌入式系统核心）	嵌入式外围设备

嵌入式处理器分类：
- MCU：微控制器：也叫单片机。MCS551、P51XA、MCS-251。
- MPU：微处理器：ARM、MIPS、PowerPC
- DSP：数字信号处理器：TMS320、DSP56000/消费电子产品
- SoC：片上系统：TCP-IP，GSM，Bluetooth、Accelerometer(sensor)
嵌入式外围设备：
- 存储设备：
  - SRAM 静态易失型存储器：
  - DRAM 动态存储器：
  - ROM、EPROM、EEPROM、FLASH 非易失型存储器
- 通信设备
- 显示设备

嵌入式软件的测试阶段和测试策略

测试阶段

单元或模块测试
集成测试
外部功能测试
回归测试
系统测试
验收测试
安装测试
记忆：嵌入式软件的测试阶段有：单块（1）炸鸡（集），外公（3）回（4）去（系 5），验收（6）安装（7）

测试策略

单元测试——主机环境上进行
集成测试——主机环境上进行
系统测试和确认测试——目标环境上进行

嵌入式系统的应用

共享单车、电动牙刷、手机、智能手环、智能手表等

Flash的分类

NOR Flash
NAND Flash

嵌入式系统与通用计算机系统的区别

什么是ARM

Advanced RISC Machines。微处理器行业知名企业，设计RISC（精简指令集）处理器，不生产。
实验箱所用：ARM9（S3C2410处理器）

典型的嵌入式操作系统的类型和特点

类型
- 响应时间：实时操作系统、非实时操作系统
- 系统类型：商用系统、专用系统、开源系统
- 软件结构：单体结构、分层结构、微内核结构
embedded linux 特点：
- 开放源码，免费使用
- 对 Linux 进行了剪裁，内核小，可以固化到几百kB 的存储器中
- 功能强大，API丰富，易于定制
- 支持绝大多数处理器和其他硬件
- 完善的网络通信和文件管理策略
- 开发资源丰富

核心板

----最小系统组成的电路开发板成为核心板

微处理器单元
存储单元
- SDRAM
- Flash（存储程序）
接口单元
- UART接口电路（与外界通信）
- JATAG调试接口（系统软件的下载和烧写）

微处理器的重要指标

主频、外频、倍频
主频 = 外频 * 倍频
2.缓存
- 一级缓存：数据缓存和指令缓存
- 二级缓存：内部缓存和外部缓存
- 三级缓存：早期外置，现在内置

嵌入式微处理器的流水线技术

通过多个功能部件并行工作缩短执行时间，提高MPU运行效率和吞吐率。
简单地说：几个指令并行执行。
步骤：取指、译码、执行

ARM精简指令集的体系结构特点

长度固定
单周期指令，便于流水线操作
大量使用寄存器
ARM体系结构特别技术：
所有指令课根据前一个执行结果决定是否被执行，提高效率。
可用加载/存储指令批量传输数据，提高数据传输效率。
可在一条指令集中同时完成移位和逻辑处理。
循环处理中使用地址自动增减提高效率。

嵌入式系统中存储设备的分类(RAM、SRAM、DRAM 、FLASH)及其特点

RAM:内存。断电丢。
SRAM:静态存储器。不刷新，晶体，贵
DRAM:动态存储器。刷新，电容器，便宜
FLASH:U盘。非易失型。断点不丢，按整体/扇区擦除，按字节编程，低功耗，小体积，高密度。

NOR FLASH和NAND FLASH的特点

	NOR FLASH	NAND FLASH
价格	昂贵	便宜
读速度	快（直接在芯片中处理）	慢（取出芯片）
写速度	慢（擦除一个扇区）	快（擦除速度快）
芯片容量	小	大
访问方式	顺序读写	随机访问
单元尺寸	大	小
使用寿命	100万次	10万次

处理器与存储器

JTAG接口功能

简易JTAG接口直接烧写嵌入式系统Flash存储器

ARM各版本的特点

早期ARM架构：ARM11处理器、ARM9处理器、ARM7处理器
32位ARMv7架构：Cortex-A15处理器、Cortex-A9处理器、Cortex-A8处理器、Cortex-A7处理器、Cortex-A5处理器
64位ARMv8架构：Cortex-A57处理器、Cortex-A53处理器

ARM7处理器：冯·诺伊曼结构，多数ARMv4架构。首次加入19-bit的Thumb指令集。 32-bitRISC处理器。

ARM9处理器：哈佛架构，ARMv5架构。实验时所用试验箱为ARM9的S3C2410。

ARM11处理器：ARMv6架构。S3C6410处理器

ARM指令和Thumb指令的特点和区别

ARM->Thumb：状态寄存器最低位设置为1
Thumb->ARM：状态寄存器最低为设置为0
区别：

Thumb没有协处理器指令，64位乘法指令，访问状态寄存器的指令。
Thumb状态下，单个数据加载/存储指令只能访问寄存器R0-R7Thumb指令的操作结果需放入其中一个操作数寄存器内。
实现特定功能，需要给您更多的Thumb指令。
系统能只支持Thumb，还需要ARM。
编译C时，可以选择编译为Thumb还是ARM。

哈佛总线结构和冯·诺依曼结构各自的特点

哈佛总线：指令存储器和数据存储器分开，因此两条独立总线，提高并行处理能力。
冯·诺伊曼：指令存储器和数据存储器合并在一起，两者长度相等

大小端模式

小端：小小小——小端低（小）地址放低（小）位数据
大端：大小小——大端低（小）地址放低（小）位数据

从应用上讲，Linux的主要组成部分（即Linux的基本操作系统结构）

内核
shell
实用工具
文件系统

Linux文件系统目录存放的内容

/bin:存放基本操作指令
/usr:存放用户文件和应用程序
/sbin:root用户才可以执行的操作指令
/dev:外设的镜像文件
/etc:系统的各种配置文件
/lib:动态链接共享库

Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统

正确。BootLoader时系统加电后运行的第一段代码。

MTD的功能

存储管理

基于FLASH的文件系统类型，基于RAM的文件系统类型

“[root@BC root]#”中各符号的含义

Linux常用命令及练习题

ls
- -a 指定目录下所有文件和目录。
- -l 长格式显示。
  文件类型（d 目录 l符号连接 b块设备字符设备）
  访问权限（所属用户，同组用户，其他用户）
练习：
-rwx------ ：所属者拥有所有权限，其他用户没有。
-rwxrwx—：所属者和同组用户拥有所有权限。
-rwxrwxr–：所属者和同组用户拥有所有权限，其他用户可读。
drwx------：目录文件，所属者拥有所有权限，其他用户没有。
766：所属者可读写执行，其他用户不能执行
734：所属者可读写执行，同组用户可写和执行，其他用户可读。
644：所属者不可执行，其他用户只可读。
633：所属者不可执行，其他用户不可读。
700：所属者拥有所有权限，其他用户没有。
765：所属者拥有所有权限，同组用户不能执行，其他用户不能写。
cd

练习
假设当前在/root目录下（[root@BC root]），请写出实现以下功能的命令
进入/usr/etc:cd /usr/etc
进入上一级目录:cd …
进入根目录:cd /
进入/home:cd /home
显示当前路径:pwd

mkdir

练习
假设当前在/root目录下，写出实现以下功能的命令
在/home目录下新建一个目录etc:mkdir /home/etc
在/etc目录下新建一个目录exc1:mkdir /etc/exc1

cp 原目标

假设当前目录是/root，请写出实现以下功能的命令
在/home目录下，新建一个子目录mysub，并将/usr/src目录下的所有文件复制到mysub目录下：
mkdir /home/mysub cp /urs/src/* /home/mysub
在/home目录下，新建一个子目录test，并将/usr/test目录下的所有扩展名为.c的文件复制到test目录下。
mkdir /home/test cp /usr/test/ *.c /home/test

其他：略

Vi的模式

命令行模式：最初进入的模式
底层模式
插入模式

GCC的基本用法

gcc [options] [filenames]

预处理：gcc -E hello.c -o hello.i
编译：gcc -S hello.i -o hello.s
汇编：gcc -c hello.s -o hello.o
连接：gcc hello.o -o hello

-I 路径选择

GDB本地调试的命令

gcc编译要有 -g 选项

file ：加载可执行文件exec
list ：显示程序第linenum行的周围的源程序
list ：显示函数名为function的函数周围的源程序
list ：显示当前行后面的源程序
list - ：显示当前行前面的源程序
set listsize n：设置一次显示源代码的行数
break：进入指定函数时停住。
break：在指定行号停住
delete [breakpoints] [range]：
删除指定的断点，breakpoints为断点号，range表示断点号的范围（如：2-4）。如果不指定断点号，则表示删除所有的断点。其简写命令为d
disable断点，disable了断点，gdb不会删除，当还需要时，enable即可
run ( r )：从程序开始运行程序
continue ( c )：恢复程序运行，直到程序结束，或是下一个断点到来。
step (s)：单步执行，进入调用的函数的内部
next (n)：单步执行，不会进入调用的函数内部
finish (f)：如果已进入了某函数，而想退出该函数返回到它的调用函数中
print ：查看当前程序的运行数据。为格式。
quit（q）退出GDB

基本Makefile结构

Make工具的使用

Makefile变量

Makefile规则

Makefile应用和注意事项

ARM目标板采用的编译器（armv4l-unknown-linux-gcc）

嵌入式Linux开发流程

建立宿主机环境
配置宿主机
建立引导装载程序BootLoader
下载别人移植好的Linux操作系统
建立根文件系统
建立Flash分区
开发应用程序
烧写内核、根文件系统、应用程序
发布产品

串行通信软件的配置和网络配置mount

在进行开发调试，利用Windows上的超级终端和Linux下的minicom充当开发板的*信息输出监视器。这两个软件都是通过串口与开发板相连的，连接时需要配置相应的串口属性

交叉编译

一个平台上生成另一个平台上可以执行的代码

宿主机的硬件：
- 并口：烧写BootLoader
- 串口：更新软件
- 网口：更新软件
宿主机的软件：
- VMware Workstation
- redhat Linux 9.0
- 软件开发包
- UP-NET ARM2410-Linux 交叉编译工具

minicom和Windows XP超级终端的特点和使用注意事项

相同点：

都是串口通信工具
充当嵌入式系统的“显示器”

注意：

Linux只能用minicom
Windows和虚拟机两者都可用，但启动了minicom就不可以用超级终端，要重启系统。

NFS服务、Samba服务的基本概念和配置方法

NFS服务实现的原理及注意事项

原理：使网上同为Linux或Unix系统的主机共享文件系统。
注意事项：关闭防火墙，主机与客户端在同一ip网段，断掉主机网络。

将宿主机NFS服务所共享的目录/arm2410s挂载到开发板的 /mnt目录命令

mount -t nfs -o nolock 主机IP : / arm2410s /mnt