北邮国院Embedded System期末复习指南

简介：
本指南专为北京邮电大学国际学院学习嵌入式系统的同学设计，涵盖Embedded System课程的核心知识点、重要概念及经典例题解析，助力期末高效备考。 ### 嵌入式系统期末复习知识点概览 #### 基本概念 - **嵌入式系统的特性**： - **与大型系统和环境的接口**：作为更大系统的一部分，与其他设备或系统进行交互。 - **并发反应行为**：能够同时处理多个事件。 - **故障处理与诊断**：具备自我检测及应对错误的能力，确保稳定性和可靠性。 - **嵌入式系统的优势**： - **高性能和高效率**：专为特定任务优化，减少不必要的资源消耗。 - **成本较低**：通过定制化设计实现成本控制。 - **更高可靠性**：专门用于关键任务的应用场景。 - **约束条件**： - **成本限制**：预算有限，需采用经济高效的方案。 - **计算能力限制**：受制于硬件性能，可能无法执行复杂的运算。 - **尺寸和重量限制**：通常要求体积小、重量轻。 - **功耗和能源限制**：尤其在电池供电的场合，需要考虑能耗问题。 - **工作环境因素**：适应极端温度、湿度等条件。 - **约束的影响**： - **微控制器而非微处理器**：选择更紧凑、集成度高的解决方案。 - **编程语言的选择**：倾向于使用执行速度快的语言，甚至部分关键代码采用汇编编写。 - **操作系统的选择**：通常不使用传统操作系统，或者使用轻量级的RTOS。 #### 计算机体系结构 - **冯·诺依曼架构**：将指令和数据存储在同一存储空间内，并通过共享总线传输。 - **哈佛架构**：指令和数据分别存储在不同的存储空间，并通过各自的总线传输，提高了执行效率。 - **ARM架构的特点**： - **精简指令集（RISC）**：设计简洁，便于编译器优化，提高执行效率。 - **能效比高**：低功耗设计适用于移动设备等对电量敏感的应用场景。 - **代码密度高**：指令编码紧凑有助于减小芯片面积和成本。 - **易于开发和维护**：丰富的工具链支持简化软件开发过程。 #### Cortex-M4 寄存器与内存映射 - **Cortex-M4 寄存器**： - **寄存器数量及作用**：共有16个寄存器，其中13个用于通用计算。位于处理器核心内部，访问速度极快。 - **内存映射**： - **三个主要区域**： - **代码区**：存放程序及其常量数据。 - **SRAM 区域**：主要用于变量和中间结果的存储。 - **外设区**：通过硬件总线连接到片上外围设备。 - **代码区细分**： - **向量表**：包含主栈指针及异常入口地址。 - **其他代码区**：包括启动程序、主程序和C库代码。 #### 主栈指针 (MSP) 和进程栈指针 (PSP) - **主栈指针 (MSP)**： - **用途**：主要用于中断和服务处理。 - **默认栈指针**：系统初始化后使用的主要堆栈指针。 - **应用场景**：用于系统启动和异常服务。 - **进程栈指针 (PSP)**： - **用途**：多任务环境中的各个任务或进程的栈管理。 - **场景应用**：在RTOS中，用于不同任务间的切换管理。 - **MSP 和 PSP 的区别**： - **应用场景**：MSP处理中断；PSP进行多任务管理。 - **与操作系统的交互**：RTOS利用双堆栈机制提高效率和安全性。 - **上下文切换的优化**：使用多个栈可以加速任务间的切换速度。 - **安全性和隔离性提升**：双堆栈指针增强应用程序与系统级功能之间的隔离，提高了整体的安全性能。 以上总结了嵌入式系统的重点复习内容，涵盖了基本概念、优势、约束条件以及计算机体系结构等基础理论知识。希望这些信息能帮助同学们更好地掌握相关知识点和技术要点。