嵌入式系统工程师考试笔记

嵌入式系统设计师考试笔记之嵌入式系统基础知识欧浩源（ohy3686@qq）20230818一、引言自《嵌入式系统设计师考试复习笔记之存储管理篇》在嵌入式在线的博客出现后，意外的得到很多朋友的关注和评论，收到不少朋友的邮件，问一些有关考试的问题，希望得到我的复习笔记的其他部分。我非常感谢他们，他们的热切关注，使我有了继续往下写的无限动力，使我萌生了将我以前的复习笔记、考试经验结合大纲教程并重新按《教程》的章节顺序整理一份适合考生复习的笔记手册，笔记后面再分析历年的真题，按章节考点找出相关的考题进行分析，希望能和有兴趣的人们一起讨论讨论。嵌入式系统设计师的一天考试分为上午和下午部分，两部分的考试方式、试题难度、考点分布和复习方法都是不同的。这次我们讨论的是嵌入式系统基础知识，我本人觉得，这部分出下午大题的可能性不大，主要是分布在上午的75道选择题之中。从历年的真题和考试大纲来看，上午的选择题主要考查一些基本概念，重要原理的理解，一些关键技术和一些重要的原理引申出来的简单计算。根据这些考试特点，复习的时候可以采用适当的策略，当然每个人的方法都是不一样的，适合自己的办法才是最好的办法。方法大家可以自己慢慢去体会，我的也不多说了，通过笔记和真题分析就可以体现处理。对于很多关键的知识点和基本概念，除了记住之外还要彻底理解，否则出题的时候会进行一些变换，或者引申一些计算，那么就算你知道考那个考点，可能你也做不好。在复习的过程中，你要记住：你不是要考一个很高的分数，而是要考一个通过的分数，在复习过程中可以放弃一些内容，只要保证在大部分基本概念，关键技术，重要原理和历年考点上都把握住，能够拿到需要的分数就可以了。二、复习笔记1、嵌入式系统的定义（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、可在多个集成电路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。2、嵌入式系统的组成：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。月嵌入恭式核音心模争块寿＝微讽处理滋器＋边电源延电路铜＋时逆钟电遥路＋委存储谁器穴Ca轮ch赏e装：啄位于模主存涛和嵌舒入式昨微处氧理器将内核贱之间扫，存捕放的每是最善近一炸段时午间微拢处理猎器使晶用最仍多的笨程序朋代码摄和数围据。碑它的景主要教目标过是减纷小存悲储器充给微境处理居器内室核造恐成的窝存储边器访阳问瓶吉颈，梨使处迷理速叛度更肢快。但（慎2鞭）中遗间层亭（也怀称为雅硬件聚抽象罪层劲HA殃L狡或者颤板级惨支持耀包漆BS钓P顾）：木它将恒系统横上层吊软件槐和底浴层硬辅件分饮离开检来，硬使系塌统上闷层软渗件开纹发人占员无罪需关狐系底遭层硬咳件的鹅具体魔情况异，根茄据浮BS迫P音层提幻供的叛接口拆开发膨即可遗。悄BS泊P腔有两分个特忘点：及硬件吧相关击性和介操作饺系统胳相关内性。珠设计筹一个效完整裳的神BS拴P炉需要伞完成最两部睁分工克作：催A、靠嵌入容式系滚统的隐硬件泄初始嚼化和漏BS炎P挠功能屡。啊片级谅初始未化回：纯倡硬件澡的初垫始化味过程奴，把刑嵌入爆式微运处理烟器从烧上电丑的默探认状撤态逐战步设鞠置成培系统局所要退求的独工作缝状态蔽。粉板级沃初始亏化猪：包谋含软紫硬件逼两部蛾分在熔内的创初始歉化过蓬程，尖为随搬后的害系统舅初始裂化和雨应用戚程序淘建立蜻硬件沟和软跪件的义运行纹环境宵。驴系统斑级初宽始化原：以薯软件侧为主离的初撕始化窝过程裙，进绿行操坐作系衡统的折初始神化。拒B、私设计柿硬件议相关该的设劲备驱横动。侵（墙3焦）系仅统软五件层平：由售RT总OS货、文站件系翅统、广GU真I障、网稀络系锦统及江通用批组件甚模块从组成格。狼茎胁R就TO触S纳是嵌拼入式窗应用冒软件召的基状础和耽开发艘平台贱。劳（棵4服）应飞用软工件：嘱由基紫于实痒时系百统开墨发的涨应用昼程序傍组成敲。凉3打、实京时系村统营（堤1散）定墓义：肢能在昨指定利或确确定的煎时间仇内完帐成系绳统功扛能和犹对外栏部或慰内部泊、同右步或歉异步输时间甲做出鸟响应患的系妻统。棋（球2酷）区篮别：挠通用催系统妻一般款追求步的是愧系统疯的卵平均仿响应费时间株和用秩户的增使用瑞方便浊；而徒实时仇系统污主要蛮考虑暮的是扯在最秤坏情黄况下鸽的系何统行挽为小。漆（岭3衫）特抚点：换时间灾约束明性、围可预昂测性袋、可转靠性桑、与良外部平环境法的交察互性载。认（谅4盾）阁硬实魄时（姻强实诸时）袄：指华应用区的时铺间需湖求应豆能够熄得到浮完全散满足芒，否掉则就盼造成炎重大吃安全躁事故医，甚创至造喉成重欣大的种生命析财产会损失各和生复态破秩坏，驱如：喉航天献、军劲事。意（丽5将）膀软实肠时（慢弱实匪时）祥：指床某些革应用滴虽然剧提出臭了时夕间的殃要求锐，但星实时蚕任务锻偶尔消违反任这种丽需求鹿对系望统运朵行及吓环境呼不会乞造成池严重蔑影响慰，如并：监踪控系障统、杜实时挣信息踢采集哑系统跪。蠢（驳6压）任卫务的卖约束沃包括讽：时傲间约秒束、闸资源喉约束马、执倚行顺榨序约役束和宿性能桶约束输。汪4判、实投时系凝统的因调度抖（违1拼）调安度：怠给定迟一组杂实时瞎任务完和系刺统资侮源，护确定呈每个盟任务该何时城何地疫执行座的整疤个过园程。羞（伴2托）抢写占式书调度凡：通浊常是踪优先挠级驱个动的镇调度予，如勾uC撕OS营。优烈点是呜实时送性好命、反恭应快外，调这度算渔法相胜对简沸单，校可以娘保证私高优牧先级馒任务黎的时锐间约费束；抱缺点鞭是上秀下文老切换齐多。制（闯3诸）非酬抢占伙式调故度：初通常哀是按轰时间库片分茶配的率调度慢，不租允许喜任务著在执滨行期衰间被哗中断肺，任陈务一阀旦占诸用处鸽理器泳就必看须执槽行完登毕或拜自愿狂放弃凶，如绞Wi炼nC魄E检。优就点是碗上下他文切状换少娇；缺请点是冠处理眯器有袖效资呈源利摆用率纵低，摔可调敌度性愈不好导。敞（场4传）静骂态表以驱动扁策略幸：系俩统在院运行融前根锹据各趁任务民的时雄间约穗束及由关联尺关系刘，采字用某站种搜布索策亩略生连成一妄张运士行时亭刻表挑，指惩明各箭任务绵的起育始运蜘行时党刻及雪运行逐时间刘。贱（娘5帝）优所先级飞驱动言策略似：按状照任竭务优启先级动的高递低确巾定任沉务的雕执行见顺序辜。姿（栋6源）实秋时任耍务分运类：限周期蠢任务道、偶翅发任帽务、安非周间期任场务。生（洞7华）实至时系屠统的界通用享结构航模型米：遇数据楚采集凝任务纪实现军传感糟器数旗据的愚采集味，都数据输处理铸任务台处理洽采集梯的数隐据、拜并将壮加工段后的碌数据终送到丹执行微机构技管理罢任务穷控制峡机构边执行艺。忍5顶、嵌骗入式轧微处致理器厚体系榜结构舒（振1杠）冯亮诺依霜曼结牛构：避程序赢和数破据较共用购一个熔存储湾空间托，程厌序指着令存楼储地葛址和排数据秩存储无地址冷指向衡同一河个存傻储器历的不工同物活理位倾置，麻采用戚单一主的地时址及吵数据财总线不，程杜序和刻数据立的宽竿度相刘同。则例如向：键80友86基、软AR娱M7猫、步MI刺PS性…饺（革2精）哈纠佛结利构：玉程序趴和数活据是详两个柳相互沿独立多的存季储器币，每德个存费储器脆独立此编址汁、独鹿立访附问，怖是一西种将韵程序秒存储染和数拘据存等储分泰开的朴存储愁器结谨构。射例如喝：拖AV弱R异、健AR铃M9移、巡AR目M1蚊0…乘（竖3揉）宇CI萌SC娱与率RI澡SC窄的特把点比视较（蓄参照晚教程萌22清页）夺。伯计算析机执巨行程距序所降需要便的时挥间线P况可以跃用下瓶面公翻式计轻算：翻P=兆I满×捷CP嘱I侨×应T茧小婚I材：高趋级语痕言程春序编肥译后所在机盖器上压运行超的指绍令数怖。郑像股CP年I这：为那执行评每条眼指令丽所需断要的完平均扩周期确数。切阶胃T圆：每快个机乞器周笼期的岭时间雀。掠（磨4魂）流淹水线笔的思先想：孝在戚CP厚U窄中把寨一条课指令呜的串怎行执短行过苦程变免为若昨干指悄令的绳子过丸程在币CP慈U遵中重急叠执把行。炸（朱5谱）流婚水线飞的指左标：昌吞吐酷率矛：单博位时缺间里嗓流水凝线处董理机尘流出颂的结扔果数公。如加果流技水线原的子垒过程台所用桑时间健不一驶样长忘，则宰吞吐枕率应搁为最惹长子源过程逮的倒针数。卵建立惊时间及：流玩水线菌开始劈工作墨到达冒最大肿吞吐穷率的爱时间漂。若洒m逼个子宗过程蜓所用抵时间会一样腥，均些为庸t娇，则蜓建立幼时间洗T漠＝渠mt慢。卖（努6该）信浪息存千储的忧字节路顺序滥乒续A畏、存见储器随单位魔：字光节（盘8掘位）辛勿写B抛、麦字长搂决定糕了微锤处理浇器的脾寻址师能力恳，即轰虚拟讽地址岩空间刺的大附小。亿雅筑C收、魔32到位微染处理脆器的暑虚拟短地址处空间石位秋2粱32狡，即锯4G劝B鹊。卵袭倚D谜、略小端腿字节赚顺序弯：低蔽字节岸在内弦存低像地址港处，感高字倒节在炮内存叮高地胁址处谅。择妇家E玻、扶大端定字节稻顺序椅：高矮字节闭在内沈存低急地址跪处，恒低字丛节在沉内存絮高地卷址处胁。蹈包舒F钳、网卷络设恼备的修存储所顺序殊问题装取决竟于督OS良I关模型崇底层古中的之数据球链路也层挡。野6窃、逻虎辑电兽路基鞭础追（速1歪）根联据电上路园是否碧具有壶存储葛功能朋，将患逻辑秀电路私划分沉为：怒组合公逻辑南电路甜和冬时序瞒逻辑耻电路宣。司（兄2测）组穷合逻手辑电母路：叮电路捡在任盗一时深刻的旧输出闻，仅斤取决抛于该萄时刻忘的输坚入信仪号，毛而与敬输入弃信号乒作用那前电克路的有状态炼无关纯。常夸用的扇逻辑盛电路松有拒译码骄器透和恩多路之选择详器等弟。店（困3途）时匪序逻盲辑电申路：鼠电路梯任一净时刻帅的输暑出不至仅与幼该时菌刻的授输入邪有关梅，而牢且还赴与该分时刻永电路桶的状寒态有矩关。讲因此火，时仗序电僻路中辱必须页包含手记忆盐元件乳。顶触发成器介是构波成时屋序逻掉辑电重路的缎基础风。常理用的拾时序员逻辑且电路都有础寄存贺器飘和矿计数钟器等寒。犹（摆4狐）真文值表喉、布寨尔代懒数、啊摩根隐定律像、门疤电路鬼的概原念。岩（教进程甚28含、脚29维页）别（虑5宅）仔NO惹R钞（或裕非）旬和抽NA轰ND改（与原非）概的门射电路流称为乞全能占门电酱路章，可镇以实散现任助何一纤种逻挤辑函鸣数。垒（增6催）译尚码器银：多山输入历多输叼出的敢组合宗逻辑冒网络内。垂每输垦入一罪个咱n逐位的描二进丸制代廉码，彻在酬m种个输弯出端战中最尝多有拜一个适有效咳。滋当确m肾＝睁2狮n碧是，兼为辨全译鞭码列；当拖m<罚2粒n臂时，贿为私部分妥译码复。滋（宵7叼）由涉于集耕成电宇路的道高电服平输餐出电校流小元，而晒低电下平输盟出电给流相菜对比江较大虎，采异用集防成门瓶电路铸直接拨驱动鸡LE受D昆时，抓较多饶采用阁低电苹平驱岂动方大式惨。液秒晶七飘段字菜符显俱示器鹊LC欧D柱利用吗液晶恩有外仿加电康场和研无外贞加电瞧场时减不同检的光热学特纯性来弓显示肾字符描。掉（页8易）泰时钟糕信号肉是时卸序逻旧辑的再基础僚，它展用于攀决定位逻辑蕉单元踪中的典状态河合适舌更新蛋。脑同步饺是时妄钟控六制系篮统中概的主斩要制膊约条码件。笔（交9雷）在窜选用使触发忠器的爬时候疾，运触发钟方式隙是必岔须考改虑的遵因素被。触护发方馅式有紫两种历：倘电平即触发垂方式惹：具摆有结隆构简剃单的乓有点糖，常载用来稳组成锡暂存组器。纷边沿台触发悠方式惨：具沉有很歪强的逃抗数宝据端捧干扰润能力鱼，常着用来敲组成不寄存慨器、贴计数侮器等酷。半7喘、总常线电兽路及肺信号奶驱动迎（把1五）总累线是爷各种易信号阵线的杜集合伏，是套嵌入晃式系僚统中亭各部撒件之色间传俩送桂数据屡、龄地址捕和龄控制拔信息旗的公忙共通戒路。产在同哭一时碑刻，系每条借通路采线路桶上能抄够传路输一摘位二我进制残信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