一、引言

自《嵌入式系統設計師考試復習筆記之存儲管理篇》在嵌入式在線的博客出現后，意外的得到很多朋友的關注和評論，收到不少朋友的郵件，問一些有關考試的問題，希望得到我的復習筆記的其他部分。我非常感謝他們，他們的熱切關注，使我有了繼續往下寫的無限動力，使我萌生了將我以前的復習筆記、考試經驗結合大綱教程并重新按《教程》的章節順序整理一份適合考生復習的筆記手冊，筆記后面再分析歷年的真題，按章節考點找出相關的考題進行分析，希望能和有興趣的人們一起討論討論。

嵌入式系統設計師的一天考試分為上午和下午部分，兩部分的考試方式、試題難度、考點分布和復習方法都是不同的。這次我們討論的是嵌入式系統基礎知識，我本人覺得，這部分出下午大題的可能性不大，主要是分布在上午的75道選擇題之中。

從歷年的真題和考試大綱來看，上午的選擇題主要考查一些基本概念，重要原理的理解，一些關鍵技術和一些重要的原理引申出來的簡單計算。根據這些考試特點，復習的時候可以采用適當的策略，當然每個人的方法都是不一樣的，適合自己的辦法才是最好的辦法。方法大家可以自己慢慢去體會，我的也不多說了，通過筆記和真題分析就可以體現處理。對于很多關鍵的知識點和基本概念，除了記住之外還要徹底理解，否則出題的時候會進行一些變換，或者引申一些計算，那么就算你知道考那個考點，可能你也做不好。

在復習的過程中，你要記住：你不是要考一個很高的分數，而是要考一個通過的分數，在復習過程中可以放棄一些內容，只要保證在大部分基本概念，關鍵技術，重要原理和歷年考點上都把握住，能夠拿到需要的分數就可以了。

二、復習筆記

1、嵌入式系統的定義

(1)定義：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。

(2)嵌入式系統發展的4個階段：無操作系統階段、簡單操作系統階段、實時操作系統階段、面向Internet階段。

(3)知識產權核(IP核)：具有知識產權的、功能具體、接口規范、可在多個集成電路設計中重復使用的功能模塊，是實現系統芯片(SOC)的基本構件。

(4)IP核模塊有行為、結構和物理3級不同程度的設計，對應描述功能行為的不同可以分為三類：軟核、固核、硬核。

2、嵌入式系統的組成：硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層

(1)硬件層：嵌入式微處理器、存儲器、通用設備接口和I/O接口。

嵌入式核心模塊=微處理器+電源電路+時鐘電路+存儲器

Cache：位于主存和嵌入式微處理器內核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數據。它的主要目標是減小存儲器給微處理器內核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快。

(2)中間層(也稱為硬件抽象層HAL或者板級支持包BSP)：它將系統上層軟件和底層硬件分離開來，使系統上層軟件開發人員無需關系底層硬件的具體情況，根據BSP層提供的接口開發即可。

BSP有兩個特點：硬件相關性和操作系統相關性。

設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：

A、 嵌入式系統的硬件初始化和BSP功能。

片級初始化：純硬件的初始化過程，把嵌入式微處理器從上電的默認狀態逐步設置成系統所要求的工作狀態。

板級初始化：包含軟硬件兩部分在內的初始化過程，為隨后的系統初始化和應用程序建立硬件和軟件的運行環境。

系統級初始化：以軟件為主的初始化過程，進行操作系統的初始化。

B、 設計硬件相關的設備驅動。

(3)系統軟件層：由RTOS、文件系統、GUI、網絡系統及通用組件模塊組成。

RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開發平臺。

(4)應用軟件：由基于實時系統開發的應用程序組成。

3、實時系統

(1)定義：能在指定或確定的時間內完成系統功能和對外部或內部、同步或異步時間做出響應的系統。

(2)區別：通用系統一般追求的是系統的平均響應時間和用戶的使用方便;而實時系統主要考慮的是在最壞情況下的系統行為。

(3)特點：時間約束性、可預測性、可靠性、與外部環境的交互性。

(4)硬實時(強實時)：指應用的時間需求應能夠得到完全滿足，否則就造成重大安全事故，甚至造成重大的生命財產損失和生態破壞，如：航天、軍事。

(5)軟實時(弱實時)：指某些應用雖然提出了時間的要求，但實時任務偶爾違反這種需求對系統運行及環境不會造成嚴重影響，如：監控系統、實時信息采集系統。

(6)任務的約束包括：時間約束、資源約束、執行順序約束和性能約束。

4、實時系統的調度

(1)調度：給定一組實時任務和系統資源，確定每個任務何時何地執行的整個過程。

(2)搶占式調度：通常是優先級驅動的調度，如uCOS。優點是實時性好、反應快，調度算法相對簡單，可以保證高優先級任務的時間約束;缺點是上下文切換多。

(3)非搶占式調度：通常是按時間片分配的調度，不允許任務在執行期間被中斷，任務一旦占用處理器就必須執行完畢或自愿放棄，如WinCE。優點是上下文切換少;缺點是處理器有效資源利用率低，可調度性不好。

(4)靜態表驅動策略：系統在運行前根據各任務的時間約束及關聯關系，采用某種搜索策略生成一張運行時刻表，指明各任務的起始運行時刻及運行時間。

(5)優先級驅動策略：按照任務優先級的高低確定任務的執行順序。

(6)實時任務分類：周期任務、偶發任務、非周期任務。

(7)實時系統的通用結構模型：數據采集任務實現傳感器數據的采集，數據處理任務處理采集的數據、并將加工后的數據送到執行機構管理任務控制機構執行。

5、嵌入式微處理器體系結構

(1)馮諾依曼結構：程序和數據共用一個存儲空間，程序指令存儲地址和數據存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置，采用單一的地址及數據總線，程序和數據的寬度相同。例如：8086、ARM7、MIPS…

(2)哈佛結構：程序和數據是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址、獨立訪問，是一種將程序存儲和數據存儲分開的存儲器結構。例如：AVR、ARM9、ARM10…