需要掌握的概念和辨析嵌入式系統定義以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式系統的三大要素和兩大特征三大要素：

嵌入性、專用性、計算機系統

兩大特征：

實時性、專用的開發環境嵌入式系統和單片機的區別和聯系嵌入式系統單片機系統目前嵌入式系統的主流是以32位嵌入式微處理器為核心的硬件設計和基于實時操作系統（RTOS）的軟件設計單片機系統多為4位、8位、16位機，不適合運行操作系統，難以進行復雜的運算及處理功能嵌入式系統強調基于平臺的設計、軟硬件協同設計，單片機大多采用軟硬件流水設計嵌入式系統設計的核心是軟件設計（占70%左右的工作量），單片機系統軟硬件設計所占比例基本相同嵌入式設備和嵌入式系統的區別和聯系宿主和模塊的關系嵌入式處理器和嵌入式系統的區別和聯系構成計算機系統，作嵌入式應用交叉編譯嵌入式系統采用“宿主機/目標機”方式——交叉編譯。USB/RS232/以太網宿主機：通用計算機（PC），開發環境。目標機：嵌入式系統，運行環境。內存小存儲空間有限計算能力有限實時性高速≠高實時性不同應用系統，不同的實時要求存儲器系統-FlashFLASH：閃存最典型特點：分塊操作，整塊擦除，整塊寫入，按字節處理

FLASH內存FLASHFLASH中間層學名：硬件抽象層HAL（HardwareAbstractLayer）工程：板極支持包BSP（BoardSupportingPakeage）作用：它把系統軟件與底層硬件部分隔離，使得系統的底層設備驅動程序與硬件無關。優點：移植開發BSP具有以下兩個特點：操作系統相關性硬件相關性功能層軟件層中間層硬件層嵌入式系統的架構微處理器(MPU)MPU嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU演變而來的。只保留和嵌入式應用緊密相關的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現嵌入式應用的特殊要求。Intel創新模式：不是簡單的刪除片上系統——SoC（SystemonChip）。將功能做在一個芯片上，像是ARMRISC、DSP或是其他的微處理器核心，加上通信的接口單元，像通用串行端口（USB）、TCP/IP通信單元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、藍牙模塊接口等等，這些單元以往都是依照各單元的功能做成一個個獨立的處理芯片。嵌入式片上系統(SystemOnChip)CISC和RISC1、CISC：復雜指令集（ComplexInstructionSetComputer）具有大量的指令和尋址方式，指令長度可變。大多數程序只使用少量的指令就能夠運行。2、RISC：精簡指令集（ReducedInstructionSetComputer)

只包含最有用的指令，指令長度固定確保數據通道快速執行每一條指令使CPU硬件結構設計變得更為簡單。ARM7系列是馮諾依曼結構，指令系統是RISC。ARM9系列是哈佛結構，指令系統是RISC。TI的DSP系列是哈佛結構，指令系統是CISC。MCS-51是哈佛結構，指令系統是CISC。PIC單片機是哈佛結構，指令系統是RISC。辨析哈佛結構和馮.諾依曼結構主要是指存儲器結構，與指令系統沒有嚴格的對應關系。提醒注意：后面考察原理預先取若干條指令每條指令分解為多步，并讓各步操作重疊（分成幾步稱為幾級流水）當前指令尚未執行完時，提前啟動后續指令1.3流水線技術譯碼取指執行add譯碼取指執行sub譯碼取指執行cmp時間加Add減Sub比較Cmp舉例：汽車等工廠/列概念5+3-7>0?4.2總線工作原理設備1控制設備2控制設備3控制設備4控制設備5控制設備6控制高阻聯通控制控制系統時鐘就是一個典型的頻率相當精確和穩定的脈沖信號發生器。時鐘晶振：提供標準頻率

頻率綜合器：產生各種頻率時鐘電路為嵌入式系統產生時序脈沖4.4時鐘舉例：廣播體操/列概念BallGridArray，BGABGA封裝引腳數雖然增多，但引腳間距大于QFP傳輸延遲小，散熱性能好(可控塌陷封裝法)共面焊接，可靠性提高5.3引腳網格陣列通用文件系統不適用于嵌入式系統。Flash上實現文件系統，了解Flash的特點：

擦除-寫入、塊操作Flash上文件系統：

（1）數據管理：讀取、修改、刪除

（2）考慮擦寫時間，協調數據吞吐量2.3.2文件系統1.3嵌入式軟件都是無限循環嵌入式軟件的結構上都是沒有出口的，程序不能退出，整個程序的基本結構是無限循環。配合中斷構成整體。一、基本特征列概念main(){/*超級循環*/

while(1)

{

action1();/*常規循環操作*/action2();

}}……/*中斷1對應的服務程序*/__interruptISR1()

{

/*中斷服務工作*/

}后臺1.4中斷前臺中斷工作原理當某種內部或外部事件發生時，產生中斷信號，嵌入式系統的中斷系統將迫使CPU暫停正在執行的無限循環，轉而去進行中斷事件的處理，中斷處理完畢后，又返回被中斷的無限循環處，繼續執行下去。中斷信號中斷后要干的事循環的恢復中斷機制中斷服務程序中斷現場入棧1.4中斷列概念/舉例“中斷+無限循環”構成的“前臺/后臺”軟件結構是嵌入式軟件的基本結構特征裸機程序就是直接實現的“前臺/后臺”軟件名詞解釋：前臺/后臺常規循環任務=后臺=無限循環設備中斷任務=前臺=中斷。1.4中斷列概念unsignedchar*p;p=(unsignedchar*)0xF000FF00;

*p=11;

/*絕對地址0xF0000+0xFF00寫入11*/3.1數據指針任務：寫數據到0xF000FFF0地址/*定義一個無參數、無返回類型函數指針類型*/typedefvoid(*lpFunction)();

/*定義一個函數指針，指向要跳轉的位置*/lpFunctionlpReset=(lpFunction)0xF000FFF0;/*調用函數=跳轉*/

lpReset();3.2函數指針任務：跳轉到0xF000FFF0地址執行27操作系統是一段核心程序作為軟硬件資源的控制中心，它以盡量合理有效的方法組織多個用戶共享計算機的各種資源。作為一臺功能強大的虛擬機，給用戶一個方便、有效、安全的工作環境和開發環境，提供人機交互接口和API函數。

1.1操作系統操作系統舉例：上節課word和excel、打印機打印、UNIX多用戶指擁有CPU資源（寄存器、堆棧）的正在執行的簡單程序。通用操作系統中的進程和線程。實時系統中的大部分任務是周期的，編程上每個任務是一個典型的無限循環。只有任務能夠申請CPU資源。任務的狀態：就緒、運行、掛起。2.1任務兩大特點：第一是程序，第二有資源舉例：打掃衛生（地面、玻璃、桌椅，勞動工具（資源）/各自獨立工作/有矛盾時還要協調）

2.2調度

內核的主要職責之一。什么是調度？決定任務運行的次序。調度的基本方式有可搶占式和非搶占式。多數實時內核是基于優先級調度的多種方法的復合。

2.2調度

先來先服務（FCFS）最短周期優先（SBF）優先級法(Priority)輪轉法(Round-Robin)多級隊列法(multi-levelqueues)多級反饋隊列(multi-levelfeedbackqueues)基本的調度算法2.3優先級任務的輕重緩急指示每個任務按其重要性被賦予一定的優先級。靜態優先級與動態優先級。（固定和可變）基于優先級的系統會出現優先級倒置的問題，一個好的實時內核應該提供解決倒置的方法。已開發出多種算法用于實時任務的優先級分配。提問：被誰賦予？

2.4代碼臨界區

指一段不可分割的代碼，一旦執行，不能被中斷。實現代碼臨界區的方法有：一是屏蔽中斷，通常在代碼執行前關閉中斷，執行后打開中斷，只能用于單處理機的情形；二是通過信號量機制。UC/OS里內核里得到充分體現提問：屏蔽中斷會有何后果舉例：前面程序中的a2.5

信號量多任務環境下使用的一種設施,它負責協調各個任務,以保證它們能夠正確、合理的使用公共資源。用以前查詢信號量信號量符合要求，使用；否則，等待。使用完要釋放信號量。完成代碼臨界區功能舉例：停車場管理員提問：為什么代碼臨界區可以使用信號量2.10

搶占當起執行的任務可以被打斷而由另外一個任務執行。提高了相應外部中斷的能力。多數操作系統是搶占式調度。DSP處理器的特點在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據（Harvard結構）支持流水線操作，使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。獨立的硬件乘法器獨立的DMA總線和控制器專用的數據地址發生器與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些（例如外設支持等）DSP的硬件特點一、哈佛體系結構二、流水線作業技術三、獨立的硬件乘法器四、獨立的DMA總線和控制器五、專用的數據地址發生器六、特殊指令支持37什么是FPGA門數介于低端的分離元件和高端的ASIC之間可編程修改的集成電路芯片FieldProgrammableGateArray現場可編程邏輯器件Part1綜合（Synthesis）

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