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第一章 嵌入式系统简介 嵌入式系统概念 简单的讲，嵌入式系统就是嵌入到对象体重的专用计算机系统。它的三要素是嵌入、专用、计算机。广义的讲，一个嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机软硬件集合体。即以应用为中心，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。 与PC机的区别 嵌入式系统一般是专用的，执行特定的功能，而通用计算机课执行多种功能。 嵌入式系统的组成和功能 粗略划分为四种：嵌入式微处理器、外围设备、嵌入式操作系统、嵌入式应用软件。 细分：嵌入式处理器、外围设备、驱动程序、嵌入式操作系统、应用接口、嵌入式应用软件。 功能：用于监控、监视或协助特定机器和设备正常运转 嵌入系统的特点 五点：只执行特定功能；以微控制器和外围设备为中心，系统可大可小；有严格的时序性和稳定性要求；自动操作循环，等待中断控制；程序被烧写在存储芯片中。 嵌入式系统分类 按照硬件范畴：芯片级嵌入式系统、模块级嵌入式系统、系统级嵌入式系统。 按照实时性（软件）：实时系统和非实时系统。 MPU嵌入式微处理器、MCU微控制器、SoC片上系统、SoPC片上可编程系统、dsp信号数字处理 硬实时操作系统和软实时操作系统 硬实时操作系统对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时间不能满足，就会引起系统崩溃或致命的错误。软实时系统对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间不能满足，它并不会导致系统出现致命错误或崩溃，只是降低了系统的吞吐量。 第二章 2.2 ARM微处理器系列介绍 1 .ARM7系列采用冯·诺依曼结构，为三级流水线结构（取指，译码，执行）。 2. ARM9系列采用哈佛（Harvard)结构，程序存储器与数据存储器分开，ARM9为五级流水（取指，译码，执行，缓冲/数据，回写）。 2.5 ARM总线结构 AHB总线：用于连接高性能系统模块。它支持突发数据传输方式及单个数据传输方式，所有时序 参考同一个时钟沿。 ASB总线：用于连接高性能系统模块，它支持突发数据传输模式。 APB总线：是一个简单接口支持低性能的外围接口。 2.6 ARM微处理器的工作状态与模式 1. ARM处理器的两种工作状态 ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令； Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。 2. ARM处理器的工作模式 用户模式(usr、)快速中断模式(fiq)、外部中断模式(irq)、管理模式(svc)、中止模式（abt）、未定义模式（und）、系统模式（sys）。 （1）用户模式特点： 应用程序不能够访问受操作系统保护的系统资源。 应用程序不能进行处理器模式的切换。 （2）系统模式特点：不属于异常模式，不是通过异常进入的。系统模式属于特权模式，可以访问所有的系统资源，也可以直接进行模式的切换。它主要供操作系统使用。 （3）特权模式及其特点： 特权模式：除用户模式之外的工作模式又称为特权模式 特点：应用程序可以访问所有的系统资源；可以任意地进行处理器模式的切换 （4）异常模式及其特点： 异常模式：除用户模式、系统模式之外的五种模式称为异常模式。 特点：以各自的中断或异常方式进入，并且处理各自的中断或异常。 2.7 ARM体系结构的存储器格式 1. ARM处理器支持以下6种数据类型： 8位有符号和无符号字节(Byte)。 16位有符号和无符号半字(Halfword) 它们必须以两字节的边界对齐(半字对齐)。 32位有符号和无符号字(word) 它们必须以4字节的边界对齐(字对齐)。 2.8寄存器组织 ARM微处理器共有37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，6个为状态寄存器。 R13在ARM指令中常用作堆栈指针 R14也称作子程序连接寄存器或连接寄存器LR R15一般用作程序计数器 程序状态寄存器(CPSR/SPSR) 寄存器R16用作CPSR(当前程序状态寄存器)；SPSR（备份的程序状态寄存器） 2.9 异 常 4. ARM异常中断响应过程 中断向量表位于0x00-0x1c之间能被4整除的八个地址。 ARM处理器对异常中断的响应过程如下 ： (1) 保存返回地址 (2) 保存当前状态寄存器CPSR的内容 (3) 设置当前状态寄存器CPSR中的相应位 (4)转去执行中断处理程序 5.异常返回 异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回： （1）将返回地址装入PC 把连接寄存器LR的值减去相应的偏移量，然后送到PC中。 （2）恢复CPSR的值 将SPSR复制回CPSR中。 （3）清除中断屏蔽位 若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。 可以认为应用程序总是从复位异常处