嵌入式系统开发基础：ARM处理器与Linux操作系统的实践解析

"嵌入式系统开发基础课程的课后答案，主要涉及ARM微处理器和Linux操作系统的应用。内容涵盖嵌入式系统的基本概念、与普通计算机系统的区别、嵌入式系统的构成，以及ARM指令集中的特殊寄存器及其作用，并列举了不同类型的异常中断情况。" 嵌入式系统开发是一个广泛的领域，它涉及到特定应用的计算机系统设计，这些系统通常以微处理器为核心，其硬件和软件可以根据具体需求进行定制和优化。与普通的计算机系统相比，嵌入式系统有以下几个关键区别： 1. 引导过程：嵌入式系统通常使用BootLoader进行引导，需要针对特定硬件进行移植，而普通计算机系统通常由主板上的BIOS来引导。 2. 操作系统：嵌入式系统可能运行Windows CE、VxWorks、Linux等操作系统，但这些系统需要经过移植才能适应硬件平台，而普通计算机系统如Windows和Linux通常不需要移植。 3. 驱动程序：嵌入式系统的每个设备驱动都需要针对电路板进行开发，而普通计算机系统中的许多驱动程序通常已经包含在操作系统中。 4. 协议栈和开发环境：嵌入式系统需要移植协议栈，并且依赖于服务器进行交叉编译，而普通计算机系统可以直接使用已有的协议栈，并且可以在本地开发和调试。 5. 仿真器：嵌入式开发往往需要仿真器支持，而普通计算机系统则通常不需要。 嵌入式系统主要由硬件和软件两部分组成： 硬件部分包括： - 微处理器：嵌入式系统的控制核心，例如ARM架构的微处理器。 - 外围电路：包括内存、I/O端口、复位电路、电源等。 - 外设：如USB、LCD屏幕、键盘等输入输出设备。 软件部分包括： - 设备驱动接口：实现嵌入式系统与外设之间的通信。 - 实时操作系统：如VxWorks、RTOS等，包括底层软件、内核、设备驱动、通信协议等。 - 可编程应用接口：为开发应用程序提供API库。 - 应用软件：根据特定需求编写的应用程序。 在ARM指令集中，有一些特殊的寄存器： - R13 (SP) 通常作为堆栈指针。 - R14 (LR) 用于保存子程序调用或异常中断后的返回地址。 - R15 (PC) 存储下一条待执行指令的地址。 - CPSR：包含条件标志、中断标志和处理器模式等信息，控制着程序的执行状态。 - SPSR：在异常中断期间保存CPSR的状态，以恢复中断前的执行环境。 异常中断在嵌入式系统中扮演着重要角色，常见的异常中断类型包括： - 复位异常：系统上电、复位或软件复位时触发。 - 未定义指令异常：处理器遇到无法识别的指令时产生。 - 软件中断：用于执行特权操作或用户自定义功能。 - 指令预取中止异常：当指令加载出现问题时发生。 理解这些基础知识对于进行嵌入式系统开发至关重要，能够帮助开发者有效地设计和优化系统，满足特定应用的需求。