2.25嵌入式课程学习总结

嵌入式开发概述

嵌入式技术是什么?

在已有的硬件上移植操作系统;在操作系统之上做上层应用开发;在操作系统之下做底层开发。

1.嵌入式软件与非嵌入式软件的区别?

嵌入式软件是结合操作系统做的开发而非嵌入式软件做的是裸机开发。

2.嵌入式开发与单片机开发的区别?

最主要的区别在于是否有操作系统。操作系统提供了多任务机制,丰富的网络协议,开源软件和库。

3.嵌入式开发的优缺点?

优点:解决传统开发软硬件耦合度导致的问题 ;多任务机制 ;提供了丰富的网络协议栈;提供了丰富的开源软件和工具
缺点:硬件成本高。

4.传统开发的缺点?

软件移植性差(适配平台能力差);开发人员能力要求高(软硬通吃);软件功能性差。

嵌入式开发方向

1.嵌入式上层应用开发

要求:
1.精通一门语言;
2.熟悉一款操作系统(会看说明书);
3.数据结构/算法;

2.嵌入式底层系统软件开发

要求:
1.精通C语言(所有操作系统的内核都是由C+汇编开发的);
内核开发选择C语言的理由?
能够直接访问硬件;移植性好;运行效率高。
为什么C语言能直接访问硬件?
C语言有指针类型。
什么时候选择汇编?什么时候选择C语言?
对硬件初始化时一般选择汇编,对硬件做复杂操作时选择C语言。
2.理解操作系统实现(会使用,也会添加/修改功能);
3.熟悉硬件工作原理(CPU:stm32+64位处理器,SPI,IIC,蓝牙,WIFI,物联网,摄像头);
4.熟悉汇编;

3.嵌入式工程师

分类:
1.BSP/固件工程师
2.内核开发工程师

嵌入式系统组成

1.软件子系统与硬件子系统组成?

软件子系统包含应用程序和操作系统(协议栈);硬件子系统包含外围设备(存储器,输入接口,输出接口)和处理器。

2.CPU体系结构的种类、特点及应用场景?

一、ARM
ARM架构,过去称作进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine,更早称作:Acorn RISC Machine),是一个32位精简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。
特点:
体积小、低功耗、低成本、高性能;支持 Thumb ( 16 位) /ARM ( 32 位)双指令集,能很好的兼容 8 位 /16 位器件;采用RISC体系结构,大量使用寄存器,指令执行速度更快;大多数数据操作都在寄存器中完成;寻址方式灵活简单,执行效率高;指令长度固定;对于不同系列的ARM有各自的特点。
应用领域:
工业控制领域:作为32的RISC架构,基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额,同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展。
网络应用:随着宽带技术的推广,采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外,ARM在语音及视频处理上进行了优化,并获得广泛支持,也对DSP的应用领域提出了挑战。
消费类电子产品:ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。
成像和安全产品:现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
二、X86/Atom
xx86或80x86是英代尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。x86架构是重要地可变指令长度的CISC(复杂指令集电脑,Complex Instruction Set Computer)。Intel Atom(中文:凌动,开发代号:Silverthorne)是Intel的一个超低电压处理器系列。处理器采用45纳米工艺制造,集成4700万个晶体管。L2缓存为512KB,支持SSE3指令集,和VT虚拟化技术(部份型号)。
特点:
速度快:单条指令功能强大,指令数相对较带宽要求低:还是因为指令数相对少,即使高频率运行也不需要很大的带宽往CP传输指令。由于X86采用CIEC,因此指令均是按顺序串行执行的,每条指中的各个操作也是接顺序串行执行的,而顺序热行的优点就是控制简单
应用领域:
低端电脑
三、MIPS
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages),其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。
特点:
MIPS支持64bit指令和操作,ARM目前只到32bit,MIPS有专门的除法器,可以执行除法指令,MIPS的内核寄存器比ARM多一倍,所以同样
的性能下MIPS的功耗会比ARM更低,同样功耗下性能比ARM更高
MIPS指令比ARM稍微多一点,稍微灵活一点,MIPS开放。
应用领域:
游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。
四、PowerPC
PowerPC 是一种精简指令集(RISC)架构的中央处理器(CPU),其基本的设计源自IBM(国际商用机器公司)的IBMPowerPC 601 微处理器POWER(PerformanceOptimized With Enhanced RISC;《IBM Connect 电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能优化”)架构。
特点:
可伸缩性好、方便灵活。

3.哪些操作系统可以作为嵌入式操作系统?

可以移植(代码开源,提供可移植接口)的操作系统称为嵌入式操作系统。

4.嵌入式操作系统的选择?实时性的划分?

按收费模式划分
商用型:
Vxworks,Nucleux,PlamOS,Symbian,WinCE,QNX,pSOS,VRTX,LynxOS,Hopen,Dela OS
免费型:
Linux,uCLinux,uC/OS-II,eCos,uITRON
按实时性划分
硬实时:
Vxworks
软实时:
WinCE,RTLinux
无实时:
Linux

5.嵌入式系统的应用行业?

军事国防方面:军事电子行业;消费电子方面:信息家电,智能玩具,通信设备,移动存贮等行业;网络方面:网络设备,电子商务等行业;工业控制方面:工控设备,智能仪表,汽车电子等行业。

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