一、備考指南
? 嵌入式技術主要考查的是嵌入式基礎知識、嵌入式設計等相關知識，在系統架構設計師的考試中選擇題占2~4分，案例分析有時會考關鍵路徑的技術問答，這個題目一般比較難，但是由于案例分析題是五題選三題，所以這道題一般不選，嵌入式技術這章的知識點會做選擇題即可。

二、重點考點

1、嵌入式操作系統的特征（2021年考了選擇題）

2、嵌入式微處理器體系結構（馮.諾依曼結構、哈佛結構）

3、嵌入式微處理器分類（按用途4類：MCU、MPU、DSP、SOC）

4、設備驅動層/板級支持包

5、實時操作系統（RTOS）的特點

三、嵌入式操作系統的特征（沒有通用性哈）

1、實時性

? ? ? 嵌入式系統中的大多數都屬于強實時性系統，要求任務必須在規定的時限內處理完成，因此，嵌入式軟件采用的算法優劣是影響實時性的主要原因。

2、可剪裁性

? ? ? 嵌入式軟件能夠根據系統功能需求，通過工具進行適應性功能的加或減，刪除掉系統不需要的軟件模塊，使得系統更加緊湊。

3、安全性

? ? ? 安全性是指系統在規定的條件下和規定的時間內不發生事故的能力。

4、可固化性

? ? ? 嵌入式系統運行的時間、狀態和行為是預先設計規劃好的，其行為不能隨時
間、狀態的變遷而變化。

5、可配置性

? ? ? 嵌入式軟件需要具備根據系統運行功能或性能需要而被配置的能力，使得嵌入式軟件能夠根據系統的不同狀態、不同容量和不同流程，對軟件工作狀況進行能力的擴展、變更和增量服務。

6、可靠性

? ? ? 可靠性是指系統在規定的條件下和規定的時間周期內程序執行所要求的功能的能力。
?

四、嵌入式微處理器體系結構

1、馮·諾依曼(Von Neumann)結構。

? ? ? 傳統計算機采用馮·諾依曼結構，也稱晉林斯頓結構、是一種將程序指令存儲器和數據存儲器合并在一起的存儲器結構，如圖所示。

? ? ? 馮·諾依曼結構的計算機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，程序指令和數據的寬度相同。處理器執行指令時，先從儲存器中取出指令解碼，再取操作數執行運算，即使單條指令也要耗費幾個甚至幾十個周期，在高速運算時，在傳輸通道上會出現瓶頸效應。

2、哈佛結構

? ? ? 哈佛結構是一種并行體系結構，它的主要特點是將程序和數據存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數據存儲器是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址、獨立訪問，如圖所示。

? ? ?與兩個存儲器相對應的是系統中的兩套獨立的地址總線和數據總線。這種分離的程序總線和數據總線可允許在一個機器周期內同時獲取指令字(來自程序存儲器)和操作數(來自數據存儲器)，從而提高執行速度，使數據的吞吐率提高1倍。但這不意味著可以在一個機器周期內多次訪問存儲器。

五、嵌入式微處理器分類

1、嵌入式微控制器（MCU）

? ? ? 微控制器(MCU)的典型代表是單片機，其片上外設資源比較豐富，適合于控制。MCU芯片內部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數器、看門狗、I/0、串行口、脈寬調制輸出、A/D、D/A、Elash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高，其片上外設資源一般較豐富，適合于控制，是嵌入式系統工業的主流。

2、嵌入式微處理器(MPU)

? ? ? 由通用計算機中的CPU演變而來。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，當然其價格也相應較高。但與計算機處理器不同的是，在實際嵌人式應用中，只保留和嵌入式應用緊密相關的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現嵌入式應用的特殊要求。與工業控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點。目前常見的有ARM、MIPS、POWER PC等。

3、嵌入式數字信號處理器(DSP)

? ? ? 是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統結構和指令算法方面進行了特殊設計，具有很高的編譯效率和指令的執行速度。采用哈佛結構流水線處理，其處理速度比最快的CPU還快10~50倍。在數字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規模的應用。

DSP的特點如下：
(1) 多總線結構，允許CPU同時進行指令和數據的訪問，因而可以實現流水線操作。

(2) 哈佛體系結構，程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。

(3)字信號處理的運算特點:乘/加，及反復相乘求和(乘積累加)。

(4)DSP設置了硬件乘法/累加器，能在單個指令周期內完成乘法/加法運算。DSP的主要應用:信號處理、圖像處理，儀器、語言處理、控制、軍事、通信、醫療、家用電器等領域。

4、嵌入式片上系統(SOC)

? ? ? 是追求產品系統最大包容的集成器件。SOC最大的特點是成功實現了軟硬件無縫結合，直接在處理器片內嵌入操作系統的代碼模塊。是一個有專用目標的集成電路，其中包含完整系統并有嵌入軟件的全部內容。

六、設備驅動層又稱為板級支持包（BSP)

? ? ? 包含了嵌入式系統中所有與硬件相關的代碼，直接與硬件打交道，對硬件進行管理和控制，并為上層軟件提供所需的驅動支持。板級支持包(BSP)是介于主板硬件和操作系統中驅動層程序之間的一層，一般認為它屬于操作系統的一部分，主要是實現對操作系統的支持，為上層的驅動程序提供訪問硬件設備寄存器的函數包，使之能夠更好地運行于硬件主板。在嵌入式系統軟件的組成中，就有BSP。BSP是相對于操作系統而言的，不同的操作系統對應于不同定義形式的BSP，如 Vx Works的BSP和Linux的BSP 相對于某一CPU來說盡管實現的功能一樣，可是寫法和接口定義是完全不同的，所以寫BSP一定要按照該系統BSP的定義形式來寫(BSP的編程過程大多數是在某一個成型的BSP模板上進行修改)。這樣才能與上層OS保持正確的接口，良好地支持上層OS。

1、BSP主要功能為屏蔽硬件，提供操作系統及硬件驅動，具體功能包括:?

(1)單板硬件初始化，主要是CPU的初始化，為整個軟件系統提供底層硬件支持。

(2)為操作系統提供設備驅動程序和系統中斷服務程序。

(3)定制操作系統的功能，為軟件系統提供一個實時多任務的運行環境。

(4)初始化操作系統，為操作系統的正常運行做好準備。

2、板級支持包一般包含相關底層硬件的初始化、數據的輸入/輸出操作和硬件設備的配置等功能，它主要具有以下兩個特點：

(1)硬件相關性，因為嵌入式實時系統的硬件環境具有應用相關性，而作為上層軟件與硬件平臺之間的接口，BSP需為操作系統提供操作和控制具體硬件的方法。

(2)操作系統相關性，不同的操作系統具有各自的軟件層次結構，因此不同操作系統具有特定的硬件接口形式。

? ? ? 一般來說，BSP主要包括兩個方面的內容引導加載程序(BootLoader)和設備驅動程序。

七、實時操作系統（RTOS）的特點

? ? ? ?當外界事件或數據產生時，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結果又能在規定的時間之內來控制生產過程或對處理系統做出快速響應，并控制所有實時任務協調一致運行。因而，提供及時響應和高可靠性是其主要特點。

? ? ? 實時操作系統有硬實時和軟實時之分，硬實時要求在規定的時間內必須完成操作，這是在操作系統設計時保證的；軟實時則只要按照任務的優先級，盡可能快地完成操作即可。