第一节 嵌入式系统硬件基础

– 冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构
指令数据不分开 指令数据分开

– CISC和RISC
CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）
具有大量的指令和寻址方式
8/2原则：80%的程序只使用20%的指令
大多数程序只使用少量的指令就能够运行。
RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer)
在通道中只包含最有用的指令
确保数据通道快速执行每一条指令
使CPU硬件结构设计变得更为简单

– 知识产权核(IP核)
定义：知识产权(IP) 电路或核是设计好并经过验证的集成电路功能单元
IP核的种类：
1.软核
HDL语言描述
灵活度高，可修改
与工艺独立，可根据具体的加工工艺重新综合；
IP很难保护
2.固核
逻辑综合后的描述
与工艺相关
3.硬核
物理综合后的描述
准备流片
包含工艺相关的布局和时序信息
IP很容易保护
多数的处理器和存储器

– 指令流水线
知识点：
ARM7 系列使用3级流水线。
PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令。
超标量执行：超标量CPU采用多条流水线结构。

– 高速缓存（CACHE）
– NOR技术
NOR技术闪速存储器是最早出现的Flash Memory；与其它Flash Memory技术相比，具有可靠性高、随机读取速度快的优势，但擦除和写的速度较NAND慢。

– 输入输出接口

第二节 嵌入式系统软件基础

– 无操作系统的情形
循环轮询系统；事件驱动系统。
– 有操作系统的情形
– 设备驱动程序
定义：直接与硬件打交道、对硬件进行控制和管理的软件。

– 嵌入式操作系统
组成：嵌入式内核、嵌入式TCP/IP网络系统、嵌入式文件系统、嵌入式GUI系统和电源管理等部分。
嵌入式内核是基础和核心。

– 嵌入式中间件
定义：在OS内核、设备驱动程序和应用软件之外的所有系统软件。
基本思路：把原本属于应用软件层的一些通用的功能模块抽取出来，形成独立的一层软件，从而为运行在其上的各个应用软件提供一个灵活、安全、移植性好、相互通信、协同工作的平台。
优点：实现软件的可重用，降低应用软件的复杂性，降低开发成本。

– 嵌入式软件的目标
优化对以下三种资源的使用：
1.执行时间；
2.存储空间；
3.开发/维护时间。

– 数据类型与运算符
宏定义 #define PI 3.1415926
const常量 const int x = 1
位运算 & 与操作；| 或操作；^ 异或操作；~ 取反操作；>> 右移操作；<< 左移操作。

– 函数调用过程
1.在内存的栈空间当中为其分配一个栈帧，用来存放该函数的形参和局部变量；
2.把实参变量的值复制到相应的形参变量；
3.控制转移到该函数的起始位置；
4.该函数开始执行；
5.控制流和返回值返回到函数调用点。

– 变量的存储与作用域

– 任务的调度
响应时间（response time）：调度器为一个就绪任务进行上下文切换的时间，以及任务在就绪队列中等待的时间；
周转时间（turnaround time）：一个任务从提交到完成所经历的时间；
调度算法：先来先服务；短作业优先；时间片轮转算法；优先级算法；单调速率调度算法；最早期限优先调度算法。

– 任务间通信
任务间通信的四种方式：
共享内存（shared memory）；
消息传递（message passing）；
管道（pipe）；
信号（signal）。
具体来说，
共享内存：各个任务共享它们地址空间当中的某些部分，即共享内存。
消息传递：任务之间通过发送和接收消息来交换信息。
管道：管道通信以文件系统为基础，所谓管道即连接两个任务之间的一个打开的共享文件，专用于任务之间的数据通信；
发送任务从管道的一端写入数据流，接收任务从管道的另一端按先进先出的顺序读出数据流。
信号：任务的一个标识，表明某个异步事件已经发生了。

– 信号与中断异同：
相同点：具有中断性；有相应的处理程序；可以屏蔽响应；
不同点：中断由硬件或特定的指令产生，信号由系统调用产生; 中断触发后，硬件会根据中断向量找到相应的处理程序去执行；信号通过发送信号的系统调用触发，但系统不一定马上对它进行处理；中断处理程序是在系统内核的上下文中运行，是全局的；而信号处理程序是在相关任务的上下文中运行，是任务的一个组成部分。

– 同步与互斥
竞争条件：两个或多个任务对同一共享数据同时进行读写操作，而最后的结果是不可预测的，它取决于各个任务的具体运行情况。
pv操作：

– 嵌入式系统的调试
嵌入式系统的调试有四种基本方法：
模拟调试（Simulator）
软件调试（Debugger）
BDM/JTAG调试（BDM/JTAG Debugger）
全仿真调试（Emulator）

– 选择实时操作系统RTOS
RTOS的作用：
1.提供API（应用编程接口）：操作系统为应用程序员提供可供调用的API，允许程序员致力于应用程序的开发
2.简化系统设计：实时嵌入式系统比非实时系统更难设计. 使用实时多任务的内核能简化系统设计，可将复杂的应用程序分为几个不同的任务，由内核去对他们协调处理

来源：走过绿意