嵌入式系统原理与设计重点总结讲解

1、第一章1嵌入式系统定义嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁软硬件，适用于对功能、可 靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。? 嵌入式微处理器? 外围硬件设备? 嵌入式操作系统? 应用程序嵌入式系统体系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外围设备嵌入式硬件平台嵌入式处理器类型嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Un it， EMPU)?由通用微处理器裁剪后发展而来?386EX，PowerPC, MIPS，ARM嵌入式微控制器(Microco ntroller Un it ， MCU)? 在一块芯片上集成 cpu、存储器

2、及其他部件? 单片机嵌入式 DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor， EDSP) 嵌入式片上系统(System On Chip)第二章ARM主要采用32位指令集，Thumb 16位指令集ARM9处理器架构ARM9处理器系列有两个分支? 基于v4版本的 ARM9，典型的有 ARM9TDMI和ARM922T? 基于V5TE 或 V5TEJ架构的 ARM9E，典型处理器有 ARM9EJ-S 和 ARM926EJ-S 等? 后面关于ARM9的介绍主要也是围绕 ARM9E系列状态寄存器?1个当前程序状态寄存器（CPSR）和5个备份状态寄存器（SPSR）2VJ1

3、FT状态寄存器结构SPSR在处理器进入异常模式时用来保存CPSR寄存器内容，当从异常退出时，用SPSR恢复CPSR的值流水线技术和哈佛体系结构冯诺依曼体系将数据和指令全部存储在同一个存储器中哈佛体系中，指令存储和数据存储是分开的，指令的存取和数据的存取通过不同的 数据总线进行内存管理单元MMU作用CPU产生的虚拟地址被先送到MMU中，通过一定的映射，转换为物理地址，然后进行相应的读写操作 有了 MMU，才能使用虚拟内存第三章1立即寻址也叫立即数寻址，这是一种特殊的寻址方式，操作数没有存储在寄存器或存储器中，而是包含在指令的操作码中，只要取出指令也就取到了操作数。这个操作数被称为立即数，对应的寻

4、址方式也就叫做立即寻址。例如指令：MOV RO, #OxFFOOO ;将立即数 OxFFOOO装入 R0寄存器ADD R1, R1, # 0x7f ; R1 R1 + 0x7f在以上两条指令中，第二个源操作数即为立即数，要求以为前缀，对于以十六进制表示的立即数，还要求在年”后加上“ Ox。2.寄存器寻址就是利用寄存器中的内容作为操作数，寄存器本身就是操作数地址。这种寻址方式是各类微处理器经常采用的一种方式，也是一种执行效率较高的寻址方式。 例如指令：MOV R2, R3;R2 R3R3中的内容赋给 R2ADD R2, R3, R4；R2 R3+ R4R3和R4中的内容相加，结果赋给 R23.寄

5、存器间接寻址就是以寄存器中的内容作为操作数的地址，而操作数本身存放在存储器中。例如指令：LDR R1 , R2;R1 R2STR R1, R2; R2 R1第一条指令将以 R2 中的内容为地址，将该地址中的数据传送到 R1 中。 第二条指令将 R1 中的内容传送到以 R2 中的内容为地址的存储器中。4.变址寻址就是将寄存器 (该寄存器一般称作基址寄存器)的内容与指令中给出的 地址偏移量相加， 从而得到一个操作数的有效地址。 变址寻址方式常用于访问某基地址附近 的地址单元。例如指令：LDR R0 ， R1 ， 8 LDR R0 ， R1 ， 8！LDR R0 ， R1， 2LDR R0 ， R1

6、 ， R2； R0R18； R0R1 8， R1R18 ； R0R1， R1R12； R0R1R25.寄存器移位寻址 是 ARM 指令集独有的寻址方式，操作数由寄存器的数值进行相应 移位而得到； 移位的方式在指令中以助记符的形式给出， 而移位的位数可用立即数或寄存器 寻址方式表示。6.多寄存器寻址 方式，一条指令可以完成多个寄存器值的传送。 这种寻址方式可以一次 对多个寄存器寻址，多个寄存器由小到大排列，最多可传送 16 个寄存器。例如：LDMIA R1! ， R2-R4 ， R5 ； R2R1； R3R14； R4R18 ； R5R112该指令的后缀 IA 表示在每次执行完加载 /存储操作后

7、， R1 按字长度增加，因此， 指令可将连续存储单元的值传送到R2R5。7.堆栈寻址 :堆栈是一种数据结构，按先进后出(First In Last Out ， FILO )的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。当堆栈指针指向最后压入堆栈的数据时，称为满堆栈(Full Stack);而当堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置时，称为空堆栈( Empty Stack)。同时，根据堆栈的生成方式，又可以分为递增堆栈(Asce nding Stack)和递减堆栈(Dece ndi ng Stack)，当堆栈由低地址向高地址生成时，称为递增堆栈，当堆栈由高

8、 地址向低地址生成时，称为递减堆栈。ARM 微处理器支持这四种类型的堆栈工作方式，即：满递增方式 FA(Full Ascending )：堆栈指针指向最后入栈的数据位置，且由低地址 向高地址生成。满递减方式 FD(Full Decending )：堆栈指针指向最后入栈的数据位置，且由高地址 向低地址生成。空递增方式 EA ( Empty Ascending )：堆栈指针指向下一个入栈数据的空位置，且由 低地址向高地址生成。空递减方式 ED ( Empty Decending )：堆栈指针指向下一个入栈数据的空位置，且由 高地址向低地址生成。8.相对寻址 :与基址变址寻址方式相类似， 相对寻址以

9、程序计数器 PC 的当前值为基地址， 指令中的地址标号作为偏移量，将两者相加之后得到操作数的有效地址。以下程序段完成子程序的调用和返回，跳转指令 BL 采用了相对寻址方式：BL NEXT ；跳转到子程序 NEXT 处执行NEXTMOV PC , LR ;从子程序返回1单一数据加载 /存储指令1)LDR 指令格式为：LDR 条件 目的寄存器， LDR 指令是字加载指令，用于从存储器中将一个32 位的字数据传送到目的寄存器中。指令示例：LDR R3， R4;将存储器地址为LDRR3， R1 ，;将存储器地址为LDRR3， R1 ，;将存储器地址为LDRR3， R1 ，;将存储器地址为LDRR3，

10、R1 ，;将存储器地址为R4 的字数据读入寄存器R2R1+R2 的字数据读入寄存器 8R1+8 的字数据读入寄存器R2！R1+R2 的字数据读入寄存器 8 ！R1+8 的字数据读入寄存器R3。R3。R3。R3,并将新地址 R1 + R2写入 R1。R3，并将新地址 R1 + 8写入R1。应用示例：LDR R3, R4;将R4指向地址的字数据存入 R3* XR0x4000000R0x550x1234567地址F00存储器LDR R3, R1 , R2;将存储器地址为 R1的字数据读入寄存器 R3,并将新地址 R1 + R2写入R1。LDR R3，R1，R2，LSL # 3!;将存储器地址为 R1

11、 + R2 X 8的字数据读入寄存器 R3，并将新地址 R1 + R2 X 8写入R1。LDR R3, R1 , R2, LSL # 3;将存储器地址为 R1的字数据读入寄存器 R3,并将新地址 R1 + R2X 8写入R1。 注：R15不可以作为偏移寄存器使用。(2) LDRB 指令格式为：LDR条件B目的寄存器， 存储器地址LDRB指令是字节加载指令，用于从存储器中将一个8位的字节数据传送到目的寄存器中，同时将寄存器的高 24位清零。该指令通常用于从存储器中读取8位的字节数据到通用寄存器，然后对数据进行处理。指令示例：LDRB R3, R1;将存储器地址为 R1的字节数据读入寄存器 R0，

12、并将R3的高24位清零。LDRB R3 , R1 , # 8;将存储器地址为 R1 + 8的字节数据读入寄存器 R3,并将R3的高24位清零。(3) LDRH 指令格式为：LDR条件H目的寄存器， 存储器地址LDRH指令是无符号半字加载指令，用于从存储器中将一个16位的半字数据传送到目的寄存器中，同时将寄存器的高16位清零。该指令通常用于从存储器中读取16位的半字数据到通用寄存器，然后对数据进行处理。指令示例：LDRH R3, R1;将存储器地址为 R1的半字数据读入寄存器 R3，并将R3的高16位清零。LDRH R3, R1 , # 8;将存储器地址为 R1 + 8的半字数据读入寄存器 R3

13、,并将 R3 的高 16 位清零。LDRH R3， R1 ， R2 ;将存储器地址为 R1 R2 的半字数据读入寄存器 R3，并将R3的高16位清零。（4）STR 指令格式为：STR 条件 源寄存器， STR 指令是字存储指令，用于从源寄存器中将一个 32 位的字数据传送到存储器 中。该指令在程序设计中比较常用，且寻址方式灵活多样，使用方式可参考指令LDR 。指令示例：STR R3,R1, 8;将R3中的字数据写入以 R1为地址的存储器中，并将新地址R1 + 8写入R1。STR R3,R1 ， 8;将R3中的字数据写入以 R1 + 8为地址的存储器中。（5）STRB 指令格式为：STR 条件

14、B 源寄存器， STRB 指令是无符号字节存储指令，用于从源寄存器中将一个 8 位的字节数据传 送到存储器中。该字节数据为源寄存器中的低 8位。指令示例：STRB R3 ， R1;将寄存器 R3 中的字节数据写入以 R1 为地址的存储器中。STRB R3 ， R1, 8;将寄存器R3中的字节数据写入以 R1 + 8为地址的存储器中。（6）STRH 指令 格式为：STR 条件 H 源寄存器， STRH 指令是无符号半字存储指令， 用于从源寄存器中将一个 1 6位的半字数据传 送到存储器中。该半字数据为源寄存器中的低 16位。指令示例：STRH R3， R1;将寄存器 R3 中的半字数据写入以 R

15、1 为地址的存储器中。STRH R3， R1,8;将寄存器R3中的半字数据写入以 R1 + 8为地址的存储器中。2批量数据加载 /存储指令ARM 微处理器所支持批量数据加载/存储指令可以一次在一片连续的存储器单元和多个寄存器之间传送数据，批量加载指令用于将一片连续的存储器中的数据传送到多个寄 存器，批量数据存储指令则完成相反的操作。数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作，不允许对存储器中的数据进行操作， 也不允许指令直接使用存储器的数据或在寄存器与存储器之间传送数据。 数据处理指令可分为 3 大类：数据传送指令算术逻辑运算指令比较指令数据传送指令用于在寄存器和寄存器之间进行数据的双向传输。 算

16、术逻辑运算指令完成常用的算术与逻辑的运算，该类指令不但将运算结果保存在 目的寄存器中，同时更新 CPSR 中的相应条件标志位。比较指令是完成对指定的两个寄存器（或 1 个寄存器， 1 个立即数）进行比较，不 保存运算结果，只影响 CPSR 中相应的条件标志位。1. 数据传送指令 MOV 和 MVN（ 1） MOV 指令格式为：MOV 条件 S 目的寄存器，源操作数MOV 指令可完成在寄存器之间或寄存器与第 2 操作数之间进行数据传送。其中 S 选项决定指令的操作是否影响 CPSR 中条件标志位的值，当没有 S 时指 令不更新 CPSR 中条件标志位的值。指令示例：MOV R4， R5；将寄存器

17、 R5 的内容传送到寄存器 R4MOV PC， R14;将寄存器R14的内容传送到PC,常用于子程序返回MOVNE R4 ， R5， LSL 2;当 Z=0 时,将寄存器 R5 的内容逻辑左移 2位后传送到 R4（ 2） MVN 指令格式为：MVN条件S 目的寄存器，源操作数MVN 指令可完成在寄存器之间或寄存器与第 2 操作数之间进行数据非传送。与MOV 指令不同之处是在传送之前按位被取反了, 即把一个被取反的值传送到目的寄存器中。其中S决定指令的操作是否影响 CPSR中条件标志位的值，当没有 S时指令不更新CPSR 中条件标志位的值。指令示例：MVN R0, 1;将立即数 1 取反传送到寄

18、存器 R0 中MVN R1,R2;将 R2 取反,结果存到 R12. 算术逻辑运算指令（1）ADD 指令格式为：ADD 条件 S 目的寄存器,操作数 1,操作数 2ADD 指令是加法指令,用于把两个操作数相加,并将结果存放到目的寄存器中。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或一个立即数 。指令示例：ADDS R0，R3， R4； R0 = R3 + R4 ，设置标志位ADDS R0，R3， #10； R0 = R3 + 10ADDR0，R2， R3， LSL#2;RO = R2 + R3 X 4（ 2） ADC 指令 格式为：ADC 条件 S 目的寄存器，

19、操作数 1，操作数 2 ADC 指令是带进位加法指令，用于把两个操作数相加，再加上CPSR 中的 C 条件标志位的值，并将结果存放到目的寄存器中。它使用一个进位标志位，这样就可以做比32 位大的数的加法，注意不要忘记设置 S 后缀来更改进位标志。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即数。 以下指令序列实现 64位二进制数的加法：R2、R1= R2、 R1+ R4、R3ADDS R1，R1， R3； R1= R1+ R3ADCR2， R2，R4； R2= R2+ R4+C（ 3） SUB 指令 格式为：SUB 条件 S 目的寄存器，操作数 1，操作数

20、 2SUB 指令是减法指令，用于把操作数 1 减去操作数 2，并将结果存放到目的寄存 器中。该指令可用于有符号数或无符号数的减法运算。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即数。 当指令包含后缀” S时，如果减法运算有借位，则C=0 ,否者C=1。指令示例：SUBS RO， R3， R4; RO = R3 -R4，设置标志位SUB RO， R1 ， #Ox1O； RO = R1 - Ox 1OSUB RO， R2， R3， LSL#1； RO = R2 - （R3 1）（ 4） SBC 指令 格式为：SBC条件S目的寄存器，操作数 1,操作数2SBC

21、 指令是带借位减法指令，用于把操作数 1 减去操作数 2，再减去 CPSR 中的 C 条件标志位的反码, 并将结果存放到目的寄存器中。 该指令可用于有符号数或无符号数的减 法运算。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或一个立即数。该指令使用进位标 志来表示借位，这样就可以做大于 32位的减法，注意不要忘记设置 S后缀来更改进 位标志。指令示例：SBC R2, R2, R4; R2 = R2 -R4-!C（ 5） RSB 指令格式为：RSB条件S目的寄存器，操作数 1,操作数2RSB指令是反减法指令， 用于把操作数2减去操作数1,并将结果存放到目的寄存 器中

22、。该指令可用于有符号数或无符号数的减法运算。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或一个立即数。指令示例：RSBR0, R1 , R2； R0 = R2 - R1RSBR0,R1 ,#0x10 ；R0 =0x10 -R1RSBR0,R2,R3, LSL#1；R0 =R3X2 - R2（6）RSC 指令格式为：RSC条件S目的寄存器,操作数1,操作数 2RSC指令是带借位反减法指令，用于把操作数2减去操作数1,再减去CPSR中的C条件标志位的反码, 并将结果存放到目的寄存器中。 该指令可用于有符号数或无符号数的减法 运算。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2

23、 可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或一个立即数。指令示例：RSCS R6, R4, R3, LSL #1 ;R6 = R3 X 2 -R4+C -1同时刷新标志位（ 7） AND 指令 格式为：AND条件S目的寄存器，操作数 1，操作数2AND 指令是逻辑与指令,用于在两个操作数上进行逻辑与运算,并把结果放置到目的 寄存器中。该指令常用于屏蔽操作数 1 的某些位。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或一个立即数。指令示例：AND R5, R6, R8;R5=R6 A R8AND R2, R2, 3； 该指令保持 R2 的 0、1 位,其余位清零。（ 8）

24、 ORR 指令格式为：ORR条件S目的寄存器，操作数 1，操作数2ORR 指令是逻辑或指令, 用于在两个操作数上进行逻辑或运算, 并把结果放置到目 的寄存器中。该指令常用于设置操作数 1 的某些位。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或一个立即数。指令示例：ORR R5, R6, R8;R5=R6 V R8ORRR2，R2， 3;该指令设置R2的0、1位，其余位保持不变。（ 9） EOR 指令 格式为：EOR条件S目的寄存器，操作数 1,操作数2EOR 指令是逻辑异或指令，用于在两个操作数上进行逻辑异或运算，并把结果放 置到目的寄存器中。该指令常用于反转操

25、作数 1 的某些位。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或一个立即数。指令示例：EORR5, R6, R8；R5=R6+R8EORR2, R2, 3； 该指令反转 R2 的 0、 1 位,其余位保持不变。（10）BIC 指令格式为：BIC 条件 S 目的寄存器,操作数 1,操作数 2BIC 指令是位清除指令, 用于清除操作数 1 的某些位（操作数 1 与操作数 2的反码 按位做与运算）,并把结果放置到目的寄存器中。操作数 1 应是一个寄存器。操作数 2 可以是一个寄存器,被移位的寄存器,或一个立即数。指令示例：BIC R0, R2, 3；清除 R2 中的位

26、 0、 1,其余的位保持不变。BICS R0, R2, 0x80000000 ；清除 R2 中的位 31,其余的位保持不变,刷新标志位。（11）MUL 指令 格式为：MUL 条件 S 目的寄存器,操作数 1,操作数 2MUL 指令是乘法指令, 完成将操作数 1 与操作数 2 的乘法运算, 并把结果放置到目 的寄存器中，同时可以根据运算结果设置 CPSR中相应的条件标志位 （不会影响V ）。其中, 操作数 1 和操作数 2 均为 32 位的有符号数或无符号数。指令示例：MULR0, R4, R5;R0 = R4 X R5 MULS R0 , R4, R5;R0 = R4 X R5，同时设置条件标

27、志位 （ 12 ） MLA 指令格式为：MLA 条件 S 目的寄存器,操作数 1,操作数 2,操作数 3MLA 指令是乘加指令,完成将操作数 1 与操作数 2 的乘法运算,再将乘积加上操 作数3,并把结果放置到目的寄存器中，同时可以根据运算结果设置CPSR中相应的条件标志位（不会影响 V）。其中，操作数 1 和操作数 2 均为 32位的有符号数或无符号数。 指令示例：MLAR0，R1， R2， R3;RO = R1 X R2 + R3MLASR0，R1 ， R2， R3； RO = R1 X R2 + R3 ，同时设置 CPSR 中的相关条件标志位( 1 3) SMULL 指令 格式为：SMU

28、LL 条件 S 目的寄存器 Low ，目的寄存器 High ，操作数 1，操作数 2SMULL 指令是带符号长乘法指令，完成将操作数 1 与操作数 2 的乘法运算，并把 结果的低 32 位放置到目的寄存器 Low 中，结果的高 32 位放置到目的寄存器 High 中，同时 可以根据运算结果设置 CPSR 中相应的条件标志位。其中，操作数 1 和操作数 2 均为 32 位的有符号数。 指令示例：SMULLR1 ，R2，R3， R4;R1 = (R3 X R4)的低 32 位;R2 = (R3 X R4)的高 32 位( 14) SMLAL 指令格式为：SMLAL条件S目的寄存器Low，目的寄存器

29、 High，操作数1，操作数2SMLAL 指令是长乘加指令，完成将操作数 1 与操作数 2 的乘法运算，并把结果的低32 位同目的寄存器 Low 中的值相加后又放置到目的寄存器 Low 中，结果的高 32位同目的 寄存器 High 中的值相加后又放置到目的寄存器 High 中，同时可以根据运算结果设置 CPSR 中相应的条件标志位。其中，操作数 1 和操作数 2 均为 32 位的有符号数。对于目的寄存器Low，在指令执行前存放 64位加数的低32位，指令执行后存放结 果的低 32位。对于目的寄存器 High，在指令执行前存放 64位加数的高32位，指令执行后存放结 果的高 32位。指令示例：S

30、MLAL R1 ， R2， R3， R4;R1 =(R3 X R4)的低 32 位 + R1;R2 =(R3X R4)的高 32 位 + R2( 15) UMULL 指令格式为：UMULL条件S目的寄存器Low，目的寄存器High，操作数1，操作数2UMULL 指令是无符号乘法指令，完成将操作数 1 与操作数 2 的乘法运算，并把结 果的低 32位放置到目的寄存器 Low 中， 结果的高 32位放置到目的寄存器 High 中，同时可 以根据运算结果设置 CPSR 中相应的条件标志位。其中，操作数 1 和操作数 2 均为 32 位的无符号数。指令示例：UMULL R1 ， R2， R3， R4;

31、R1 = (R3 X R4)的低 32 位;R2 = (R3 X R4)的高 32 位( 16 ) UMLAL 指令格式为：UMLAL条件S目的寄存器Low，目的寄存器低 High，操作数1，操作数2UMLAL 指令是无符号长乘法指令， 完成将操作数 1 与操作数 2 的乘法运算， 并把 结果的低 32 位同目的寄存器 Low 中的值相加后又放置到目的寄存器 Low 中，结果的高 32 位同目的寄存器 High 中的值相加后又放置到目的寄存器 High 中，同时可以根据运算结果设 置CPSR中相应的条件标志位。其中，操作数1和操作数2均为32位的无符号数。对于目的寄存器Low，在指令执行前存放

32、 64位加数的低32位，指令执行后存放结 果的低 32位。对于目的寄存器 High，在指令执行前存放 64位加数的高32位，指令执行后存放结 果的高 32位。指令示例：UMLAL R1 ， R2， R3， R4; R1 =( R3X R4) 的低 32 位 R1; R2 =( R3X R4) 的高 32 位 R2( 1) CMP 指令格式为：CMP 条件 操作数 1，操作数 2CMP 指令是比较指令，该指令是做一次减法运算，但不存储结果，只是刷新条件 标志位，根据条件标志位判断操作数的大小。对条件位的影响是： 结果为正数则N=0，结果为负数则 N=1 ；结果为0则Z=1，结 果不为0则Z=0

33、;如果产生借位则 C=0，没有借位则 C=1 ;结果是符号溢出则 V=1，否则V=0 。指令示例：CMP R1， #0x30ADDCS R5,R5,#0x20ADDCC R5,R5,#0x10( 2) CMN 指令格式为：;比较 R1 和 0x30;如果 C=1 ，则 R5=R5+0x20;如果 C=0 ，则 R5=R5+0x10CMN 条件 操作数 1，操作数 2CMN 指令是比较非指令，也是做一次减法运算，用第 1 操作数减去第 2 操作数的 非值，结果不保存，只是刷新条件标志位，对条件标志位的影响和比较指令CMP 相同。指令示例：CMNR1， #0x00；比较 R1 和 0xFFFFFF

34、FFADDCS R5,R5,#0x20;如果 C=1，贝y R5=R5+0x20ADDCC R5,R5,#0x10;如果 C=0，贝U R5=R5+0x10（ 3） TST 指令格式为：TST条件操作数1，操作数2TST 指令是位测试指令， 用于把一个寄存器的内容和另一个寄存器的内容或立即数进 行按位的与运算，并根据运算结果更新 CPSR 中条件标志位的值。 指令示例：TST R2，0x01;将寄存器 R1 的值与立即数 0x01 按位与，并根据结果设置 CPSR 的标志位，用来判断 R2 中最低位是否为 0。第四章uCLinux 是专门针对没有 MMU 的处理器而设计的， 即 uCLinux

35、 无法使用 处理器的虚拟内存管理技术。uCLinux 采用实存储器管理策略，通过地址总线对物理内存进行直接访问。RT-Linux 开发者并没有针对实时操作系统的特性而重写 Linux 的内核，而 是通过在 Linux 内核与硬件中断之间增加一个精巧的可抢先的实时内核， 把标准的 Linux 内核作为实时内核的一个进程与用户进程一起调度。 内存管理和 MMU存储管理包含 :? 地址映射? 内存空间的分配? 地址访问的限制（即保护机制）? I/O 地址的映射? 代码段、数据段、堆栈段空间的分配。MMU ，即内存管理单元，其主要作用是两个方面：一是地址映射;二是 对地址访问的保护和限制。进程和进程管

36、理进程是一个运行程序并为其提供执行环境的实体， 它包括一个地址空间和 至少一个控制点，进程在这个地址空间上执行单一指令序列。进程调度主要是协调进程对计算机系统内资源(如CPU、内存、I/O设备)的争夺使用?抢占式调度?非抢占式调度RT-Linux有两种中断：硬中断和软中断Linux进程的调度?分时调度策略(SCHED_OTHER)?先到先服务的实时调度策略(SCHED_FIFO)?时间片轮转的实时调度策略(SCHED_RR)文件系统定义：包含在磁盘驱动器或者磁盘分区的目录结构，整个磁盘空间可以给一个或者多个文件系统使用。第五章Boot Loader基本概念初始化处理器以及外设的硬件资源， 配置

37、SDRAM控制器，为主程序提供运行环 境?串口，提供交互终端?网络，传输镜像文件 ?其他I/O设备执行系统自检，报告检测结果引导操作系统根据系统命令烧写镜像文件Boot Loader的操作模式启动加载模式：?也称为自主”模式，从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统 加载到RAM中运行，整个过程并没有用户的介入?下载模式：?目标机上的Boot Loader将通过串口连接或网络连接等通信手段从 主机下载文件，比如：下载内核映像和根文件系统映像等Boot Loader与主机之间的通信设备及协议目标机上的Boot Loader通过串口与主机之间进行文件传输? xmodem? ymodem? zmod

38、em?以太网连协议? TFTPBoot Loader的典型结构Boot Loader的阶段1通常包括以下步骤：1. 硬件设备初始化。2. 为加载Boot Loader的阶段2准备RAM空间。3. 拷贝Boot Loader的阶段2到RAM空间中。4. 设置好堆栈。5. 跳转到阶段2的C入口点。Boot Loader的阶段2通常包括以下步骤：1. 初始化本阶段要使用到的硬件设备。2. 检测系统内存映射(memory map)。3. 将kernel映像和根文件系统映像从 Flash读到RAM空间中4. 为内核设置启动参数。5. 调用内核。第六章? Linux版本号格式主版本号.次版本号.修正号2.

39、2.5为奇数时表次版本号为偶数时表示是稳定版本，如: 示测试版本?中断是一个流程,?中断响应般来说，它要经过三个环节:?中断处理?中断返回由用户态进入N_-一一一一一由系统态进入i 尸由中断或者快中断进入(不允许) 4 irq user()保存中断环境irq svc()保存中断环境_irq_i nvalid()XT - 一一-_(宏)t中断状态寄存器非get_ir qnr_an d_base()检查中断状态寄存器判断是否确 实有中断请求返回中断源号vectorIRQ中断响应总入口暂存中断返回地址暂存 spsr寄存器的值循环判断doRQ() do_softirq()具体执行中断服务程序 执行软中

40、断服务程序如果是从用户态中断进入的 则检查是否要调度，然后返回。如果是从系统态中断进入的 则直接返回普通桌面操作系统的文件系统设备 i设备 设备第七章AP文件AP文件文件文件AP操作系统AP文件系统API嵌入式操作系统的文件系统的设计目标?（1）使用简单方便?（ 2）安全可靠?（ 3）实时响应?（ 4）接口标注的开放性和可移植性?（ 5）可伸缩性和可配置性?（ 6）开放的体系结构?（ 7）资源有效性?（ 8）功能完整性?（ 9）热插拔?（ 10）支持多种文件类型大部分操作系统都是由文件管理器来使用设备API，而对上层用户空间的应用程序提供文件API在特殊的环境下才允许用户通过设备 API访问硬

41、件设备 嵌入式Linux中三种常用的块驱动程序（1）Blkmem驱动层（2）RamDisk 驱动层（3）MTD驱动层根文件系统第八章Linux驱动程序简介 设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口 设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节， 在应用程序看来， 硬件设备 只是一个设备文件 , 应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行 操作 设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能：（1）对设备的初始化和释放。（2）把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据到内核。（3）读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的 数据。这需要在用户空间， 内核空间，总线以及外设之间传输数据。（4

42、）检测和处理设备出现的错误。设备的分类? 字符设备无需缓冲直接读写的设备，如系统的串口设备 /dev/cua0 和 /dev/cua1? 块设备以块为单位进行读写，典型的块大小为 512 或 1024 字节； 块设备的存取是通过 buffer、cache 来进行并且可以随机访 问，即不管块位于设备中何处都可以对其进行读写? 网络设备通过 BSD 套接口访问设备文件? Linux 抽象了对硬件的处理，所有的硬件设备都可以作为普通文件 一样来看待： 它们可以使用和操作文件相同的、 标准的系统调用接 口来完成打开、关闭、读写和 I/O 控制操作，而驱动程序的主要任 务也就是要实现这些系统调用函数? Linux 为文件和设备提供了一致的用户接口。对用户来说，设备文 件与普通文件并无区别主设备号和次设备号? 主设备号 标识该设备的种类，也标识了该设备所使用的驱动程序? 次设备号标识使用同一设备驱动程序的不同硬件设备? 已经注册的硬件设备的主设备号可以从 /proc/devices 文件中得到? 使用 mknod 命令可以创建指定类型的设备文件，并为其分配主次 设备号。? # mknod /dev/lp0 c 6 0Linux 设备驱动程序的特点? （ 1）内核代码? （ 2）内核接口? （ 3）内核机制与服务(4) 可加载(5) 可配置