嵌入式系统原理与应用技术.docx

嵌入式系统的定义：一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统的特征：（1）通常是面向特定应用的。具有功耗低、体积小和集成度高等特点。（2）硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。（3）实时系统操作支持。（4）嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进行。（5）为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。

ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和安全产品、无线通信、消费类电子产品。

ARM嵌入式微处理器的特点：（1）体积小、低功耗、低成本、高性能。

（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件。（3）使用单周期指令，指令简洁规整。（4）大量使用寄存器，大多数数据都在寄存器中完成，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。（5）寻址方式简单灵活，执行效率高。（6）固定长度的指令格式。

嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户软件构成。

哈佛体系结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。

嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器（EMPU）、嵌入式微控制器

（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SoC)4.ARM7采用3级流水线结构，采用冯·诺依曼体系结构；ARM9采用5级流水线结构，采用哈佛体系结构。

ARM处理器共有37个32bit寄存器，包括31个通用寄存器和6个状

态寄存器。

ARM体系结构可以用2种方法存储字数据，即大端格式和小端格式。

ARM处理器既支持32位的ARM指令集又支持16位的THCMB指令集。

ARM处理器有7种工作模式，他们分为两大类特权模式、非特权模式。其中用户模式属于非特权模式。

ARM处理器的两种工作状态是①ARM状态,此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令。

②Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。

嵌入式系统中，堆栈访问有满递增堆栈FA、满递减堆栈FD、空递增堆栈EA、空递减堆栈ED。

计算机硬件架构，按照数据和指令是否分开存放可分为冯·诺依曼体系结构、哈佛体系结构，其中冯·诺依曼体系结构结构又称普林斯顿体系结构。

RISC的含义是精简指令集计算机，而CISC的含义是 复杂指令集计算机。

ARM是AdvancedRISCMachines的缩写。

IP核含义是知识产权核。

嵌入式系统开发和调试中需要ICE，ICE的含义是在线仿真器。

ARM体系结构中，字的长度32位，半字对齐存储的时候是2字节对齐。

ARM所支持的最大存储器访问空间是232字节 4GB

若ARM的存储器格式配置为(BigEndian)格式，则对于地址

0x0000001s中存储的数据4567H在地址左低右高的内存空间的存放结果是(4567)若ARM的存储器格式配置(littleEndian)格式存放结果是(6745)

状态寄存器SPSR的条件码标志位N/Z/C/V在（ 28~31）位。

ARM指令“ADD R0,R1,R2”是典型的寄存器寻址。

ARM指令“LDR R1,[R3,＃4]”是典型的基址加变址寻址。

1）寄存器寻址 ADDR0，R1，R2 ；R0←R1＋R2

2）立即寻址（1）ADD R0，R0，＃1 ；R0←R0＋1

（2）ADDR0，R0，＃0x3f；R0←R0＋0x3f3）寄存器间接寻址（1）LDR R0，[R1] ;R0←[R1]

（2）STR R0，[R1] ;[R1]←R0

4）基址加偏址寻址（1）LDRR0，[R1，＃4]；R0←[R1＋4]

（2）LDRR0，[R1，＃4]！；R0←[R1＋4]、

R1←R1＋4

←R1＋4

（3）LDRR0，[R1]，＃4；R0←[R1]、R1

5）变址寻址 LDR R0，[R1,#4] ;R0←[R1+4]

多寄存器寻址 LDMIA R1，{R0，R2，R5} ；R0←[R1],R2

←[R1+4],R5←[R1+8]

堆栈寻址 （1）STMFDSP!{R1-R7,LR}；（2）LDMFDSP!

{R1-R7,LR}；

块复制寻址（1）LDMIA R0!,{R2-R9}；（2）、STMIAR1,{R2,R9}；

相对寻址 BL

堆栈随着存储器地址的