嵌入式系统与结构

嵌入式系统体系结构嵌入式系统体系结构所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。

下面是店铺整理的关于嵌入式系统体系结构，欢迎大家参考!嵌入式系统体系结构：嵌入式系统的组成包含了硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。

1、硬件层：嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。

嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器Cache：位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。

它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快。

2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口开发即可。

BSP有两个特点：硬件相关性和操作系统相关性。

设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。

片级初始化：纯硬件的初始化过程，把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。

板级初始化：包含软硬件两部分在内的初始化过程，为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。

系统级初始化：以软件为主的初始化过程，进行操作系统的初始化。

B、设计硬件相关的设备驱动。

3、系统软件层：由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。

RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。

4、应用软件：由基于实时系统开发的应用程序组成。

嵌入式芯片体系结构介绍1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。

它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。

但与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。

嵌入式系统与结构1：假设r0＝0x01，r1＝0x03，正确执行MOV r0，r1后，r0的值为？3.0x03 2：ARM上实现内存管理的单元叫什么？1.MMU3：ARM采用多少位的体系结构？2.32位4：Thumb指令集的长度是多少？2.16位5：下列描述中，哪些是正确的？1.ARM包含除法硬件6：程序状态寄存器CPSR的C位表示什么？3.运算结果产生进位7：指令MOV r0，r1，LSL，＃3中，LSL的作用是？2.逻辑左移8：下列哪条指令，可以实现将地址单元（r1＋r2×4）的数据读到r0？1.LDR r0，[r1,r2,LSL ×2]9：ARM使用什么样的总线协议？1.AMBA10：用户模式下的可见通用寄存器个数为多少个？2.16个11：处理器上电默认进入哪种状态？1.ARM12：提供了安全解决方案的ARM系列产品是以下系列中的哪一种？2.SecurCore13：当前程序状态字寄存器的名称是什么？1.CPSR14：CPSR寄存器的作用是什么？1.存储当前的处理器状态15：下面所列指令，哪一条指令语法格式正确？2.ADD r1，r2，r316：ARM汇编指令中，用于实现减法运算的是哪条指令？2.SUB17：ARM上实现内存管理的单元叫什么？1.MMU18：ARM的全称是什么？1.Advanced RISR Machines19：下列哪些指令可以协处理器的访问？1.MRC20：ARM用于响应快速外部中断的处理器模式叫什么？1.FIQ21：下面哪条指令使用了ARM中的桶型移位寄存器？3.STR r0，[r1,r2,LSL #2] 22：ARM共有几种处理器模式？1.723：假设r0＝0x05，r1＝0x03，正确执行SUB r0，r0，r1后，r0的值为？2.0x02 24：ATPCS中规定，使用哪个寄存器存放堆栈基地址？2.r1325：如何禁止IRQ中断？1.将CPSR寄存器的I位置126：ATPCS中规定，用哪些寄存器传递参数？1.r0～r327：ARM上电后进入哪种模式？2.管理模式28：什么样的ARM指令可以条件执行？1.所有的29：ATPCS中规定，使用哪个寄存器存放程序的返回地址？1.r1430：Thumb指令集的长度是多少？1.1631：当程序直接改写cpsr来切换模式时，cpsr会被复制到spsr？2.不会32：下列哪些指令可以访问程序状态寄存器？1.MRS33：ARM中位于主存储器和内核之间的快速存储器叫什么？1.Cache34：ARM使用那个寄存器存放程序的返回地址？1.R1435：ARM指令中对立即数的操作有一定限制，下面所列立即数中，属于合法立即数的是哪一个？4.0xff4：下列那个寄存器被当作程序计数器pc？4.r155：对MMU和MPU的区别描述正确的是？4.MMU除有内存单元保护功能外，还具有虚拟地址到物理地址的映射功能7：ARM中哪个异常优先级最高？1.Reset9：ARM上电执行下列哪种异常？1.Reset。

ARM嵌入式系统结构与编程习题答案（全）《arm嵌入式系统结构与编程》习题答案第一章为绪论1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么？如何理解？答：国内嵌入式行业普遍接受的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，满足应用系统在功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要求的专业计算机系统。

从这个定义可以看出，嵌入式系统与应用紧密结合，具有很强的特殊性。

它必须根据实际系统需求进行合理定制和使用。

因此，一些人将嵌入式系统比作为特定应用“量身定制”的专业计算机系统。

2．嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。

答：从20世纪70年代单片机的出现到各种嵌入式微处理器和微控制器的大规模应用，嵌入式系统已有30多年的发展历史。

嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。

intel公司1971年开发出第一片具有4位总线结构的微处理器4004，可以说是嵌入式系统的萌芽阶段。

80年代初的8051是单片机历史上值得纪念的一页。

20世纪80年代早期，出现了商业级的“实时操作系统内核”，在实时内核下编写应用软件可以使新产品的沿着更快，更节省资金。

20世纪90年代实时内核发展为实时多任务操作系统。

步入21世纪以来，嵌入式系统得到了极大的发展。

在硬件上，mcu的性能得到了极大的提升，特别是arm技术的出现与完善，为嵌入式操作系统提供了功能强大的硬件载体，将嵌入式系统推向了一个崭新的阶段。

3.最常用的开源嵌入式操作系统是什么？请举两个例子并分析它们的特点。

答：主要有嵌入式Linux和嵌入式实时操作内核UC/OS II嵌入式linux操作系统是针对嵌入式微控制器的特点而量身定做的一种linux操作系统，包括常用的嵌入式通信协议和常用驱动，支持多种文件系统。

主要有以下特点：源码开放，易于移植，内核小，功能强大，运行稳定，效率高等。

UC/OS是源代码工作卡的实时嵌入式系统内核。

它主要具有以下特点：开源、可移植性强、固化、定制、抢占、多任务、确定性、提供系统服务等。

嵌入式系统硬件体系结构设计一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括：硬件层中涵盖嵌入式微处理器、存储器（sdram、rom、flash等）、通用设备USB和i/oUSB（a/d、d/a、i/o等）。

在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。

其中操作系统和应用程序都可以固化在rom中。

硬件层与软件层之间为中间层，也称作硬件抽象化层（hardwareabstractlayer，hal）或板级积极支持纸盒（boardsupportpackage，bsp），它将系统上层软件与底层硬件拆分开去，并使系统的底层驱动程序与硬件毫无关系，上层软件开发人员无须关心底层硬件的具体情况，根据bsp层提供更多的USB即可展开研发。

该层通常涵盖有关底层硬件的初始化、数据的输出/输入操作方式和硬件设备的布局功能。

3.系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（real-timeoperationsystem，rtos）、文件系统、图形用户USB（graphicuserinterface，gui）、网络系统及通用型组件模块共同组成。

rtos就是嵌入式应用软件的基础和研发平台。

功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。

一个嵌入式系统装置通常都由嵌入式计算机系统和继续执行装置共同组成，而嵌入式计算机系统就是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层共同组成。

继续执行装置也称作被控对象，它可以拒绝接受嵌入式计算机系统收到的掌控命令，继续执行所规定的操作方式或任务。

本网关硬件环境以单片机s3c2440芯片和dm9000以太网控制芯片为主，实现rj45接口和rs232接口的数据传输。

内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。

硬件框图就是直观的将每个功能模块列举，也就是一个基本的模块女团，可以简约的每个模块的功能彰显出。

嵌入式系统――体系结构、编程与设计嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被设计用来完成特定的任务。

它通常集成在其他产品或系统中，比如汽车、家电、医疗设备等等。

嵌入式系统的体系结构、编程和设计是关键的方面，决定了系统的性能和功能。

嵌入式系统的体系结构是指系统的硬件组成和组织方式。

嵌入式系统通常采用定制化的硬件设计，与通用计算机系统有所不同。

它们通常具有较小的体积和较低的功耗要求，并且需要满足特定的实时性和可靠性需求。

嵌入式系统的体系结构包括处理器、存储器、外设等组件的选择和组织方式，以及系统的总线结构、中断处理等。

嵌入式系统的编程是指为系统编写软件的过程。

由于嵌入式系统的硬件和软件紧密耦合，编程需要考虑硬件的特性和限制。

常见的嵌入式系统编程语言包括C、C++、汇编等，开发工具包括编译器、调试器等。

在编程过程中，需要理解并利用系统提供的接口和功能来实现所需的功能。

此外，由于嵌入式系统通常对资源有限，编程需要注意优化代码，减小系统的资源占用。

嵌入式系统的设计是指系统功能和性能的设计。

在设计过程中，需要明确系统的需求和目标，并根据需求选择合适的硬件和软件组件。

设计还需要考虑系统的实时性、可靠性和安全性等方面的要求。

此外，设计还需要考虑系统的可维护性和可扩展性，以便在后续的升级和维护过程中更加方便和高效。

嵌入式系统的体系结构、编程和设计是相互关联的，它们共同决定了系统的性能和功能。

在嵌入式系统开发过程中，需要综合考虑这些方面，以满足系统的需求并提供良好的用户体验。

同时，嵌入式系统的开发也需要团队合作，包括硬件工程师、软件工程师、测试工程师等的协同工作。

总结起来，嵌入式系统的体系结构、编程和设计是嵌入式系统开发过程中的关键方面。

通过合理的体系结构设计、优化的编程和精心的系统设计，可以实现嵌入式系统的高性能和丰富的功能，从而满足用户的需求。

嵌入式系统的发展将继续推动物联网、智能家居、智能交通等领域的发展，为人们的生活带来更多的便利和舒适。

1章绪论1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么？如何理解？答：见教材1.1节。

2.嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。

答：见教材1.1节。

3.当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些，请举出两例，并分析其特点。

答：见教材1.2.1节的嵌入式Linux和嵌入式实时操作内核UC /OS-I 。

4.举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。

答：见教材1.3节的“工业控制领域”。

5.未来嵌入式技术的发展趋势有哪些？答：见教材1.4节的嵌入式技术的发展趋势。

2章ARM技术与ARM体系结构1．简述ARM处理器内核调试结构原理。

答：对教材1.2节的图2-1进行描述。

2.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。

答：参考教材2.1．2 ARM核版本命名规则说明。

3．ARM处理器的工作模式有哪几种，其中哪些为特权模式，哪些为异常模式，并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。

ARM处理器共有7种工作模式：用户模式：非特权模式，也就是正常程序执行的模式，大部分任务在这种模式下执行。

在用户模式下，如果没异常发生，不允许应用程序自行改变处理器的工作模式，如果有异常发生，处理器会自动切换工作模式FIQ模式：也称为快速中断模式，支持高速数据传输和通道处理，当一个高优(fast)中断产生时将会进入这种模式。

IRQ模式：也称为普通中断模式，:当一个低优先级中断产生时将会进入这种模式。

在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。

通常的中断处理都在IRQ 模式下进行。

SVC模式：称之为管理模式，它是一种操作系统保护模式。

当复位或软中断指令执行时处理器将进入这种模式。

中止模式：当存取异常时将会进入这种模式，用来处理存储器故障、实现虚拟存储或存储保护。

未定义指令异常模式：当执行未定义指令时会进入这种模式，主要是用来处理未定义的指令陷阱，支持硬件协处理器的软件仿真，因为未定义指令多发生在对协处理器的操作上。

《ARM嵌入式系统结构与编程》邱铁编著. 清华大学出版社.年月第版 年月第二次印刷20093120108 《ARM嵌入式系统结构与编程》第1~4章思考与练习题答案 此答案仅供教师教学用 第1章绪论思考与练习题答案 1. 国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么 如何理解答 见教材1.1节。

2. 嵌入式系统是从何时产生的 简述其发展历程。

答 见教材1.1节。

3. 当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些 请举出两例 并分析其特点。

答 见教材1.2.1节的嵌入式Linux和嵌入式实时操作内核μC /OS-II。

4. 举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。

答 见教材1.3节的“工业控制领域”。

5. 未来嵌入式技术的发展趋势有哪些 答 见教材1.4节的嵌入式技术的发展趋势。

第2章 ARM技术与ARM体系结构思考与练习题答案 1 简述ARM处理器内核调试结构原理。

答 对教材1.2节的图2-1进行描述。

2 分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。

答 参考教材2 1 2 ARM核版本命名规则说明。

课后答案网《ARM嵌入式系统结构与编程》邱铁编著. 清华大学出版社. 年月第版 年月第二次印刷200931201083 ARM处理器的工作模式有哪几种 其中哪些为特权模式 哪些为异常模式并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。

答 ARM处理器共有7种工作模式用户模式 非特权模式 也就是正常程序执行的模式 大部分任务在这种模式下执行。

在用户模式下 如果没异常发生 不允许应用程序自行改变处理器的工作模式 如果有异常发生 处理器会自动切换工作模式FIQ模式 也称为快速中断模式 支持高速数据传输和通道处理 当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入这种模式。

IRQ模式 也称为普通中断模式 :当一个低优先级中断产生时将会进入这种模式。

在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。

通常的中断处理都在IRQ模式下进行。