嵌入式系統概論ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 能，而 DMA只能進行固定的數據傳輸操作。 嵌入式系統原理與實驗 43 程序控制方式：程序查詢 讀外設狀態完成 ?YYNNR e a dy?傳送數據啟動外設嵌入式系統原理與實驗 44 中斷方式 ?基本概念 ? 在發生了一個外部的事件時調用相應的處理程序的過程 ? 中斷服務程序 ? 中斷服務程序與中斷時 CPU正在運行的程序是相互獨立的 ? 相互不傳遞數據 。 ?中斷處理中的問題 ? 設備識別方式 ? 中斷處理程序入口地址的形成 ? 中斷裁決 ? 中斷屏蔽 嵌入式系統原理與實驗 45 中斷響應過程 ? 簡單的中斷處理過程 ① 關中斷 ② 保存現場 ③ 識別中斷 ④ 形成服務程序入口地址 ⑤ 執行服務程序 ⑥ 恢復現場 ⑦ 開中斷 中 斷 服 務 程 序恢 復 現 場保 存 現 場識 別 中 斷源 程 序源 程 序開 中 斷關 中 斷嵌入式系統原理與實驗 46 多重中斷 ?多重中斷 – 中斷服務程序也可以被中斷 – 中斷嵌套 ?實現方法 – 給 CPU及中斷請求都設置優先級 – 多級中斷 多重響應過程 ① 關中斷 ② 保存現場 ③ 識別中斷 ④ 形成服務程序入口地址 ⑤ 開中斷 ⑥ 執行服務程序 ⑦ 關中斷 ⑧ 恢復現場 ⑨ 開中斷 嵌入式系統原理與實驗 47 3 計算機軟件系統 ? 系統軟件： 使計算機系統功能完整，并為應用提供了一個平臺。 ? 操作系統 ? 編譯程序 ? 解釋程序 ? 應用軟件： 面向用戶應用的功能軟件，專門為解決某個應用領域中的具體任務而開發。 ? 多媒體軟件、印刷排版軟件、數據處理軟件、自動控制軟件等。 ? 虛擬機 (virtual machine)： 指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。 ? 軟件與硬件的等效性 ? 固件 嵌入式系統原理與實驗 48 層次化結構 ? 應用軟件、系統軟件和硬件 構成了計算機系統的三個 層次 。 ? 應用軟件 為用戶提供了應用系統的界面，使用戶方便地 使用計算機解決具體問題 。 ? 系統軟件 則向用戶提供了一個基本的操作界面，并 向應用軟件提供功能上的支持 。 ? 硬件系統 是整個計算機系統的 基礎和核心 ，所有的功能最終由硬件完成。 嵌入式系統原理與實驗 49 ? 計算機系統按功能可劃分成 多層次結構 。 ? 在硬件之上 有 操作系統級、匯編語言級、高級語言級和應用語言級 。 ? 計算機硬件也是一個層次化結構。 ? 可分為微系統結構級、寄存器級和電路級。 ? 在實際硬件以上所有的機器層次都成為虛擬機，它們都是由軟件構成的外部特性。 ? 一般將軟件也分成幾個層次。 ? 從而使得從某一較高層次上觀察計算機時看不到較低層次的細節，這樣可比較方便地了解計算機某一方面的特點。 ? 這種分層就形成了計算機系統的不同 虛擬機 。處于某一級虛擬機層次的程序員只需知道這一級的虛擬機特點，其下層的特性無需知道，即下層特性對該層程序員是透明的。 層次化結構 嵌入式系統原理與實驗 50 虛擬機 ? 計算機硬件的特征對操作系統用戶和應用程序用戶是透明的。 ? 用戶看不到計算機的硬件特征，也無需關心它們。 ? 安裝了某個操作系統后，用戶不必關心 CPU是什么廠家的，有什么特點，因為操作都是一樣的。 ? 操作系統虛擬機對應用程序用戶是透明的。 ? 應用程序使得用戶無需關心操作系統虛擬機的特征。 ? 安裝了某種應用軟件后，不管它運行在什么操作系統上，用戶的操作都是一樣的。 嵌入式系統原理與實驗 51 軟件與硬件的等效性 ? 計算機系統大部分功能 既可用硬件實現，又可用軟件實現。 ? 如 64位數據運算、浮點數據運算、圖形處理等功能在某些計算機中可用硬件實現，在另一些計算機中則可用軟件實現。 ? 計算機主機的功能的 這兩種實現在邏輯上是等效的 ， 其區別在于速度、成本、可靠性、存儲容量、變更周期等因素。 ? 用硬件實現的功能性能較高，成本也高，而且硬件不易改變，靈活性較差。 ? 具有相同功能的計算機系統，它們的軟、硬件之間的功能分配置，可在很寬的范圍內變化， 沒有固定的界限。 ? 從功能上看， 軟件是硬件的擴充 。軟件和硬件之間的界面是計算機的指令系統。 ? 隨著大規模集成電路技術的發展，器件的功能越來越強，硬件實現的功能在逐步增加。 嵌入式系統原理與實驗 52 固件（ Firmware） ? 通常可 把固定不變的常用軟件固化在硬件中 ，如寫入只讀存儲器（ ROM）中，成為 固件 。 ? 固件是 介于硬件和軟件之間的實體 。 ? 其設計方法類似于軟件，而實現形態上則類似于硬件。 ? 固件的應用例子： ? 固化在 PC機中 ROMBIOS的啟動軟件。 ? 固化在 ARM、 DSP、 FPGA等的軟件。 ? 固化在各類電子設備（機頂盒、各類智能儀器等）的軟件。 嵌入式系統原理與實驗 53 操作系統 ? 操作系統 是 最主要的系統軟件 ，它管理系統資源，為應用程序提供運行環境并為用戶提供操作界面。 ? 存儲管理： ? 內存管理： 管理內存的分配。 ? 外存管理： 管理磁盤存儲區和文件結構。 ? 命令處理 ：用戶給操作系統命令啟動一個程序的運行，以完成某一項系統操作和應用操作。 ? 進程管理 ：計算機可以同時啟動多個進程（任務）。 ? 設備管理 ：管理各種 I/O設備（磁盤、鼠標、打印機等），提供統一的程序設計界面，為設備的共享使用和管理提供方便。 ? 網絡通信管理 ：實現某種網絡通信協議，管理通信方式，為計算機之間的操作和程序設計提供方便的界面。 ? 新型操作系統還提供 病毒防護、數據加密 等安全性能。 嵌入式系統原理與實驗 54 ? 交互操作系統 ：用于 PC機和服務器（ DOS、 Windows等） ? 是一個應用程序的運行平臺 ，為應用程序的運行提供基礎設施和環境。 ? 應用程序可以隨時加在到計算機系統中，并作為一個進程運行。運行完成后退出系統，釋放所有資源。 ? 在 PC機中，操作系統分為 2個層次 ： ? 內核 ：提供最基礎的機制。 ? 外圍 ：提供與應用程序的接口。 ? 實時操作系統 ：通常用于嵌入式系統中（ VxWorks、 RTLinux等） ? 響應的及時性 ：要求能對外部的事件做出及時的反應，要求系統響應事件的時間短。 ? 響應時間的確定性 ：要能夠確保響應時間的上限。 ? 運行穩定、低成本、系統規模小、根據具體需求可裁剪。 嵌入式系統原理與實驗 55 計算機語言及其編譯 ? 機器語言 ：二進制代碼表示、能被計算機硬件直接識別的語言。 ? 000 001 010 ? 匯編語言 ：采用文字符號（助記符）表示的機器語言，便于程序員記憶。 ? ADD R1, R2 ? 高級語言 ：與計算機結構無關的程序設計語言，具有更強的表達能力。（ C、 Pascal、 Fortran、 Basic語言等） ? A=A+B ? 應用語言 ：各種應用程序中使用的語言。 ? SQL、 HTML等。 嵌入式系統原理與實驗 56 程序庫 可執行 文件 連接程序 目標文件 3 目標文件 2 目標文件 1 編譯程序 2 編譯程序 1 匯編程序 源文件 3 源文件 2 源文件 1 編譯過程 嵌入式系統原理與實驗 57 ? 詞法分析 ? 語法分析 ? 生成中間代碼 ? 代碼優化 ? 生成目標代碼 swap( int v[], int k){ int temp。 temp =v[k]。 v[k]=v[k+1]。 v[k+1]=temp。}匯編程序編譯程序swap:sll $2,$5,2add $2,$4,$2lw $15,0($2)lw $16,4($2)sw $16,0($2)sw $15,4($2)jr $3100A20224008210208DE202208E020224AE020220ADE2022403E00008M I P S機器語言程序M I P S匯編語言程序高級語言程序編譯過程 嵌入式系統原理與實驗 58 4 數據編碼和數據運算 ? 定點數的編碼與運算