PDF直接是纯图片做成的,完全看不清上面的字,所以我手动敲了一遍,做成纯文本格式了
PPT参考这里:点我
是用于存放下一条指令所在单元地址的地方。在程序执行前,必须将程序的起始地址,即程序的一条指令所在的内存单元地址送入程序计数器,当执行指令时,CPU在将自动修改程序计数器的内容,即每执行一条指令程序计数器加一个量,使其指向下一个待执行的指令。程序的转移等操作也是通过该寄存器来实现的。
一般用来保存当前CPU所访问的内存单元地址,以方便CPU对内存的读写操作。
是专门存放算数或逻辑运算的一个操作数和运算结果的寄存器。
是CPU的执行单元,主要负责运算工作。
一般用来存放当前正在执行的指令。
主要是用来保存操作数和运算结果的寄存器。其目的是为了节省读取操作数所需占用总线和访问寄存器的时间。
广义地讲,任何连接两个以上电子元器件的导线都可以称为总线。
用于芯片一级的互联,分为芯片内总线和元器件级总线。芯片内总线用于集成电路芯片内部各部分的连接,元器件总线用于一块电路板内各元器件的连接。
用于插板一级的互联,用于构成计算机即各组成部分(CPU、内存和接口等)的连接,如:ISA总线、PCI总线、AGP总线等。
又称通信总线,用于设备一级的互联,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,如:RS232C、USB总线、IEEE1394总线、SCSI总线等。
传送数据信息,CPU一次传输的数据与数据总线带宽相等。
传送控制信号和时序信号,如读写、片选、中断响应信号等。
传送地址,它决定了系统的寻址空间。
取出并执行一条指令的时间。
也就是访问一个存储器或者I/O设备所用的时间。
又称震荡周期,是计算机中最小的时间单位,是计算机中所有操作的基本时间单位。(晶振频率的倒数)
完成一个操作所需的时间,通常包括取指令周期、执行周期、访存周期、写回周期等。
一个指令周期由若干个总线周期组成,一个总线周期由若干个时钟周期组成。
一个总线周期包含一个(取址周期)或多个机器周期。
CPU响应DMA是在一个机器周期结束时。
内存地址和接口地址完全独立的两个地址空间,它们是完全独立的并且是互相隔离的。访问数据时所使用的指令也完全不同,用于接口的指令只用于接口读写,其余的指令全部用于内存读写。因此,在编程或读程序中很容易使用和辨认。
内存地址和接口地址统一在一个公共的地址空间里,即内存单元和接口共用一个地址空间。在这些地址空间里划分一部分地址分配给接口使用,其余地址归内存单元使用。分配给内存的地址区间只能用于内存单元,接口绝不允许使用。同样,分配给接口的地址区间内存单元也决不能再使用。这种编址方式的优点是原则上用于内存的指令全部都可以用于接口,其中一部分分配给接口使用,剩余的为内存使用,这经常会导致内存地址不连续。当用于内存的指令和用于接口的指令是完全一样的,维护程序时就需要根据参数定义表仔细加以辨认。
在此情况下,外设总是准备好的,它可以无条件地随时接收CPU发来的输出数据,也能够无条件地随时向CPU提供输入数据。
在这种方式下,利用查询方式进行输入输出,就是通过CPU执行程序查询外设的状态,判断外设是否准备好接收数据或准备好了向CPU输入数据。
由程序控制I/O的方法,其主要缺点在于CPU必须等待I/O系统完成数据传输任务,在此期间CPU需要定期地查询I/O系统的状态,以确认传输是否完成。因此整个系统的性能严重下降。
是指数据在内存与I/O设备间的直接或成块传送,即在内存与I/O设备传送一个数据块的过程中,不需要CPU的干预,由DMA控制器来完成。只需要CPU在传送开始和传送结束时进行一次设置即可。实际操作由DMA硬件直接执行完成,CPU在此期间可以执行其他任务。
如火箭飞行控制系统、核电站控制系统、医疗设备控制系统等。
层次 | 例子 |
---|---|
应用软件层 | 应用任务1、应用任务2、… |
中间件层 | 嵌入式CORBA、嵌入式JAVA、嵌入式DCOM、面向应用领域的中间件 |
操作系统层 | TCP/IP网络系统、文件系统、内核、电源管理、嵌入式GUI |
设备驱动层 | 板级初始化、FLASH驱动、RTC/定时器驱动、串口驱动、以太网驱动、LCD驱动、键盘驱动、其他驱动 |
硬件层 | 微处理器、存储器、键盘、LCD显示器、其他 |
也叫板级支持包(BSP),包含了嵌入式系统中所有与硬件相关的代码。
大多数的嵌入式硬件都需要某种类型软件的初始化和管理。这部分工作由设备驱动层来完成,它负责直接与硬件打交道,对硬件进行管理和控制,为上层软件提供所需要的驱动支持,类似PC系统中的BIOS和驱动程序。
嵌入式操作系统是工作在嵌入式环境中的操作系统。可以从2个方面来描述嵌入式操作系统的功能:
进程是程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调节的一个独立单位。它由程序块、数据块和进程控制块(PCB)三部分组成。
进程控制是对系统中所有进程从创建到消亡全过程实施有效的控制;由操作系统内核中的原语实现。
是指由若干条机器指令组成的,用于完成特定功能的程序段;原语的特点是在执行时不能被分割,即原子操作要么都做,要么都不做。
是一个整型变量,可以用来控制多个进程对共享资源的访问,根据控制对象的不同被赋予不同的值。
实现进程间的互斥,初始值为1或资源的数目。
实现进程间的同步,初始值为0或某个正数。
是实现进程同步和互斥的常用方法,P操作和V操作是低级通信原语,在执行期间不可分割;其中P操作是申请资源,V操作是释放资源。
S:=S-1,若S>=0,则执行P操作的进程继续执行;若S<0,则执行P操作的进程被阻塞(因为无可用资源),进入等待队列。
S:=S+1,若S>0,则执行V操作的进程继续执行;若S<=0,则执行V操作的进程唤醒等待队列中的一个进程,使其进入就绪队列,然后执行V操作的进程继续运行。
是指一个低优先级的任务占用了一个高优先级任务所需要的资源,导致高优先级任务无法运行的现象。
是一种静态的优先级调度算法,是最常用的一种确定任务优先级的算法。
任务的优先级与它的周期性表现为单调函数的关系,任务的周期越短,优先级越高;任务的周期越长,优先级越低。
RMS假定任务是相互独立的、周期性的、任务能在任何位置被抢占,而实际的系统,任务之间需要通信和同步,这是一种理想的调度方法,实际中并不一定存在。
动态优先级调度算法,是目前性能最好的一种调度算法。
根据任务的截止时间来确定优先级,对于事件期限最近的任务,分配最高的优先级。
当有一个新的任务处于就绪中泰时,各个任务的优先级就有可能要进行调整,选择截至时间最近的任务去运行。
任务之间为了协调工作,需要相互交换数据和控制信息。任务之间的通信就可以分为两种类型
为建立、维护和拆除物理连接提供机械、电气、功能和规程的特性。
提供有关在传输介质上传输非结构的位流及物理链路故障检测指示。
相关设备:集线器(HUB)、中继器。
负责在两个相邻节点间的线路上无差错地传输以帧位单位的数据,并进行流量控制。
相关设备:网桥、交换机。
为传输层实体提供端到端的交换网络数据传送功能,使得传输层摆脱路由选择、交换方式和拥挤控制等网络传输细节;
可以为传输层实体建立、维持和拆除一条或多条通信路径;
对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。
相关设备:路由器、三层交换机。
为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务,保证端到端的数据完整性;
选择网络层能提供最适宜的服务,提供建立、维护和拆除传输连接功能。
为彼此合作的表示层实体提供建立、维护和结束会话连接的功能,完成通信进程的逻辑与物理名字间的对应提供会话管理服务。
为应用层进程提供解释所交换信息含义的一组服务,即将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法转换为适合OSI系统内部使用的传送语法。
提供OSI用户服务,即确定进程之间通信的性质,以满足用户需要提供网络与用户应用软件之间的接口服务。
就是一个实体伪装成一个不同的实体。常与主动攻击形式一起使用,特别是消息的重演与篡改。
当一个消息或部分消息为了产生非授权效果而被重复时,出现重演。
数据所传送的内容被改变而且未被发觉,并导致非授权后果。
当一个实体不能执行通的正常功能,或它的动作阻碍了别的实体执行它们正常功能的时候,便发生服务拒绝。
所谓对称加密算法,就是指加密和解密使用相同密钥的加密算法。
常见的对称加密算法:数据加密标准DES、三重DES 3DES、RC-5、IDEA算法、AES算法。
所谓公钥密码体制,即加密密钥和解密密钥是不同的密码体制,在公钥密码体制中,加密密钥PK(public key)是公开的,而解密密钥SK(secret key)是保密的。加密算法E和解密算法D也是公开的。
常见的非对称加密算法:RSA、ElGamal、ECC。
是编译器的第一个阶段,其任务是对源程序从前到后(从左到右)逐个字符扫描,从中识别出一个“单词”符号。词法分析过程的依据是根据词法规则,即描述“单词”结构的规则。
其任务是在词法分析的基础上,根据语言的语法规则将单词符号序列分解成各类语法单位。
同城语法分析是确定整个输入串是否构成一个语法上正确的程序。一般来说,通过编译的程序,不存在语法上的错误。
其任务主要是检查源程序是否包含静态语义错误,并收集类型信息供后面的代码生成阶段使用。语义分析的一个主要工作是进行类型分析和检查。
其任务是根据语义分析的输出生成中间代码。
是编译器工作的最后一个阶段。其任务是吧中间代码变换成特定机器上的绝对代码指令、可重定位的代码指令或汇编指令代码。本阶段与具体机器密切相关。
符号表的作用是记录源程序中各个符号的必要信息,以辅助语义的正确性检查和代码生成,在编译过程中需要对符号表进行快速有效地查找、插入、修改和删除等操作。
它是指在系统分析与软件定义阶段结束的时候经过正式评审和批准的系统设计规格说明书,这就是功能基线。
也叫指派基线,它是指软件需求分析阶段结束时,经过正式评审和批准的软件需求规格说明书(SRS)。
它是指在软件组装与系统测试阶段结束是,经过正式评审和批准的有关开发软件产品的全部配置项的规格说明。
软件过程能力成熟度模型(Capability Maturity Model,CMM)是对软件组织进化阶段的描述,该能力成熟度是软件组织能够较容易地确定当前过程的成熟度并识别其软件过程执行的薄弱环节,对确定软件质量的过程改进最关键的几个问题,从而形成对其过程的改进策略。
软件过程的特点是无序的,有时甚至是混乱的。
已经建立了基本的项目管理过程,可用于对成本、进度和功能特性进行跟踪。
用于管理和工程的软件均已文档化、标准化,并形成整个软件组织的标准软件过程。
软件过程和产品质量有详细的度量标准。
通过对来自过程、新概念和新技术等方面的各种有用信息的定量分析,能够不断地、持续地进行过程改进。
衡量模块内部各元素结合的紧密程度
模块完成的动作之间没有任何关系,或仅仅是一种非常松散的关系。
模块内部的各个组成在逻辑上具有相似的处理动作,但功能用途上彼此无关。
模块内部的各个组成部分包含的处理动作必须在同一时间内进行。
模块内部各个部分所要完成的动作虽然没有关系,但必须按特定的次序进行。
模块的各个组成部分完成的动作都使用了同一个数据或产生同一输出数据。
模块内部的各个部分,前一部分处理动作的最后输出是后一部分处理动作的输入。
模块内部各个部分属于一个整体,并执行同一功能,并且各个部分对实现该功能都必不可少。
度量不同模块间互相依赖的程度。
经典定义:是在规定的条件下对程序进行操作,以发现错误,对软件质量进行评估。
单元测试、集成测试、系统测试、确认测试、验收测试。
白盒测试、黑盒测试、灰盒测试。
又称结构测试或逻辑驱动测试,是按照程序内部的结构测试程序,通过测试来检测产品内部动作是否按照涉及规格说明书的规定正常进行,检验程序中的每条通路是否都能按预定的要求正确工作。
又称功能测试:通过软件的外部表现来发现其缺陷和错误。
黑盒测试法将测试对象看成一个黑盒子,完全不考虑程序内部结构和处理过程;黑盒测试是在程序界面进行测试,它只是检查程序是否按照需求规格说明书的规定正常实现。
是最常用且最简单的一种数据结构。一个线性表是n个数据元素的有限序列。一个元素可以由若干个数据项组成,通常称为记录。
是一种特殊的线性表,是限定仅在表尾进行插入或者删除操作的线性表。进行插入和删除的那一端称为栈顶,另一端为栈底。
特点:先进后出。
是一种只允许在一端进行插入,而另一端进行删除的线性表,是一种操作受限的线性表。在表中只允许插入一端称为队尾,只允许进行删除的一端称为队头。
特点:先进先出。
根据电路是否具有存储功能,将逻辑电路分为两种类型:组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路不含存储功能,它的输出值仅取决于当前的输入值。常用的组合逻辑电路:译码器、多路选择器等。
时序逻辑电路包含存储功能,它的输出值不仅取决于当前的输入状态,还取决于存储单元中的值。常用时序逻辑电路:寄存器、计数器等。
又称单片机,片上外设资源一般比较丰富,适合于控制。
又称单板机,由通用计算机中的CPU发展而来,仅保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件。
专门用于信号处理方面的处理器。
追求产品系统最大包容性的集成器件。
中断是指CPU执行程序过程,随机接收到外设发来的中断请求,CPU可暂时中断当前正在执行的程序,转到相应的中断服务(子)程序进行处理(中断响应和中断服务)。处理完毕,再返回到原来的程序(被中断之处,即断电)(中断返回),继续运行下去,这个过程称作中断。
中断系统正在执行一个中断服务时,有另一个优先级更高的中断提出中断请求,这是会暂时终止当前正在执行的级别较低的中断源的服务程序,取处理级别更高的中断源,待处理完毕,再返回到被中断了的中断服务程序继续执行,这个过程就是中断嵌套。
从触发中断到进入中断处理所用的时间。
中断处理开始到中断处理结束的时间。
单片机为每个中断源分类了不同的中断入口地址,也称为中断向量。
Flash memory(闪速存储器)是嵌入式系统中重要的组成部分,用来存储程序和数据,掉电后数据不会丢失。
但是在使用Flash memory时,必须根据其自身的特性,对存储系统进行特殊设计,以保证系统的性能达到最优。
Flash memory是一种非易失性存储器,根据结构的不同可以分为NOR Flash和NAND Flash。
应用程序可以直接在NOR Flash中运行,不需要再把代码读到系统RAM中运行。NAND Flash则需要把代码读到系统RAM中运行。
计数式A/D转换器电路主要部件包括:比较器、计数器、D/A转换器和标准电压源。计数器从0开始进行加1计数,每进行一次加1,该数值作为D/A转换器的输入,产生一个比较电压Vo与输入模拟电压Vi进行比较。如果Vo小于Vi则继续进行加1计数,直到Vo大于Vi,这时计数器的累加数值就是A/D转换器的输出值。
双积分式A/D转换电路的主要主要部件包括:积分器、比较器、计数器和标准电压源。
对输入模拟电压和参考电压进行两次积分,将电压变换成与其成正比的时间间隔,利用时钟脉冲和计数器测出其时间间隔,完成A/D转换。
逐次逼近式A/D转换器的主要部件包括:比较器、D/A转换器和基准电压源。
一个4为T型电阻网络DAC如图所示。电路由R-2R电阻解码网络、模拟电子开关和求和放大电路构成,因为R和2R组成T型,故称为T型电阻网络DAC。
DAC电路所能分辨的最小输出电压与满量程输出电压之比称为DAC的分辨率。最小输出电压是指数字量只有最低有效位为1时的输出电压,最大输出电压是指输入数字量各位全为1时的输出电压。DAC的分辨率可用下式表示:分辨率=1/(2^n-1),式中,n表示数字量的二进制位数。
串行通信:数据是一位一位地进行传输的,在传输中每一位数据都占据一个固定的时间长度。串行数据传送有3中基本的通信模式:单工通信、半双工通信和全双工通信。串行信息在信息格式上可分为:异步通信和同步通信方式。
并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送。一般用来连接打印机、扫描仪等,所以又称为打印口。
特点:控制简单、传输组速快。
由于传输线较多,长距离传送时成本高,且接收方的各位同时接收存在困难。
总线名称 | 总线分类 | 通信方式 | 备注 |
---|---|---|---|
RS232C | 外部总线 | 串行通信,全双工 | RS232C 是美国电孑工业协会(EIA)制定的一种串行通信接口标准 |
RS422 | 外部总线 | 串行通信,全双工 | RS422标准是RS232的改进型,是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,传输速率可达10Mb/s。采用差分传输方式,也称作平衡传输 |
RS485 | 外部总线 | 串行通信,全双工 | 在RS422的基础上,为拓展应用范围,增加了多点、双向通信能力 |
IEEE488 | 外部总线 | 位并行,字节串行通信,标准 | 又称为GPIB总线,通用接口总线,8位,传输距离20m,最大传输 速度位1Mb/s,总此案上最多挂接15台设备。应用在仪器、仪表、控测领域 |
SCSI | 外部总线 | 并行通信,标准 | 小型计算机系统接口,8位或32位。传输距离6m,速度可达5Mb/s。用于计算机与磁带机、软磁盘机、硬磁盘机、CDROM、可重写光盘、扫描仪、通信设备和打印机等外部设备的连接。如连接到高速硬盘驱动器 |
MXI | 外部总线 | 并行通信,非标 | 所系统拓展接口总线,32位高速并行总线。距离可达20m,速度可达23Mb/s。用于计算机与测控机箱的连接 |
PCI | 内部总线 | 并行通信 | 外围设备互联总线,32位或64位。局部总线,最高工作频率33MHz,数据传输率为132Mbps(32位)和264Mbps(64位)。主要用于连接显卡、网卡、声卡、IDE接口卡等 |
USB | 外部总线 | 串行总线 | 通用串行总线,连接计算机与外围设备的机外串行总线。用于多种嵌入式系统设备的数据通信。如移动硬盘、PDA |
SPI | 内部总线 | 串行总线,全双工 | 串行外围设备接口。是一个4线接口,主要用在MCU和外围设备芯片之间的连接,可以用来连接存储器、A/D转换器、D/A转换器、实时时钟日历、LCD屏幕、传感器、音频芯片、其他处理器等 |
IIC | 内部总线 | 串行总线,半双工 | 内部集成电路总线,二线串行拓展总线,用于连接位控制器及其外围设备 |
IEEE1394 | 外部总线 | 串行总线 | 又称为火线,是苹果公司开发的一种高速串行总线。用于连接计算机与外围设备,如数码相机、摄像机、打印机、扫描仪等 |
CAN总线 | 外部总线 | 串行总线,半双工 | CAN全称为Controller Area Network,即控制器局域网,是国际上最广泛的现场总线之一,是一种高速、可靠、实时性好的总线,广泛应用于汽车、工业控制等领域 |
SCI | 外部总线 | 同步串口,全双工 | 串行通讯接口,是相对与并行通信的,是串行通信技术的一种总成,最早由Motorola公司提出。包括同步和异步串行通信。RS232、RS422、RS485等都是SCI |
UART | 外部总线 | 异步串口,全双工 | 通用异步收发器 |
在电子设备中,接地是控制干扰的重要方法。
正确选择单点接地与多点接地。
将数字电路与模拟电路分开,两者地线不要相混。分别与电源地线相连。
电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
配合去偶电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法。配置原则如下: