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学习嵌入式必读:嵌入式系统基础及知识及接术
2020-03-08 18:57

  (1)定义:以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

  (2)嵌入式系统发展的4个阶段:无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段、面向Internet阶段。

  (3)知识产权核(IP核):具有知识产权的、功能具体、接口规范、可在多个集成电设计中重复使用的功能模块,是实现系统芯片(SOC)的基本构件。

  (4)IP核模块有行为、结构和物理3级不同程度的设计,对应描述功能行为的不同可以分为三类:软核、固核、硬核。

  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。

  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。

  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。

  (1)定义:能在指定或确定的时间内完成系统功能和对外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。

  (2)区别:通用系统一般追求的是系统的平均响应时间和用户的使用方便;而实时系统主要考虑的是在最坏情况下的系统行为。

  (4)硬实时(强实时):指应用的时间需求应能够得到完全满足,否则就造成重大安全事故,甚至造成重大的生命财产损失和生态,如:航天、军事。

  (5)软实时(弱实时):指某些应用虽然提出了时间的要求,但实时任务偶尔违反这种需求对系统运行及不会造成严重影响,如:系统、实时信息采集系统。

  (2)抢占式调度:通常是优先级驱动的调度,如uCOS。优点是实时性好、反应快,调度算法相对简单,可以高优先级任务的时间约束;缺点是上下文切换多。

  (3)非抢占式调度:通常是按时间片分配的调度,不允许任务在执行期间被中断,任务一旦占用处理器就必须执行完毕或自愿放弃,如WinCE。优点是上下文切换少;缺点是处理器有效资源利用率低,可调度性不好。

  (4)静态表驱动策略:系统在运行前根据各任务的时间约束及关联关系,采用某种搜索策略生成一张运行时刻表,指明各任务的起始运行时刻及运行时间。

  (7)实时系统的通用结构模型:数据采集任务实现传感器数据的采集,数据处理任务处理采集的数据、并将加工后的数据送到执行机构管理任务控制机构执行。

  (1)冯诺依曼结构:程序和数据共用一个存储空间,程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理,采用单一的地址及数据总线,程序和数据的宽度相同。例如:8086、ARM7、MIPS

  (2)哈佛结构:程序和数据是两个相互的存储器,每个存储器编址、访问,是一种将程序存储和数据存储分开的存储器结构。例如:AVR、ARM9、ARM10

  (4)流水线的思想:在CPU中把一条指令的串行执行过程变为若干指令的子过程在CPU中重叠执行。

  吞吐率:单位时间里流水线处理机流出的结果数。如果流水线的子过程所用时间不一样长,则吞吐率应为最长子过程的倒数。

  建立时间:流水线开始工作到达最大吞吐率的时间。若m个子过程所用时间一样,均为t,则建立时间T=mt。

  (2)组合逻辑电:电在任一时刻的输出,仅取决于该时刻的输入信号,而与输入信号作用前电的状态无关。常用的逻辑电有译码器和多选择器等。

  (3)时序逻辑电:电任一时刻的输出不仅与该时刻的输入有关,而且还与该时刻电的状态有关。因此,时序电中必须包含记忆元件。触发器是构成时序逻辑电的基础。常用的时序逻辑电有寄存器和计数器等。

  (7)由于集成电的高电平输出电流小,而低电平输出电流相对比较大,采用集成门电直接驱动LED时,较多采用低电平驱动方式。液晶七段字符显示器LCD利用液晶有外加电场和无外加电场时不同的光学特性来显示字符。

  (8)时钟信号是时序逻辑的基础,它用于决定逻辑单元中的状态合适更新。同步是时钟控制系统中的主要制约条件。



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