ARM嵌入式系统基础：从定义到处理器分类

"ARM嵌入式基础知识点" 在深入探讨ARM嵌入式系统之前，我们首先理解嵌入式系统的基本概念。嵌入式系统是微型计算机技术的发展产物，它被设计成能够嵌入到各种对象中，赋予这些对象智能功能。它们是针对特定应用而设计的专用计算机系统，通常在成本、功耗、尺寸和性能方面有严格要求。 嵌入式系统的处理器是其核心部分，主要包括四类：嵌入式微处理器（EMPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）和片上系统（SoC）。EMPU是通用的微处理器，适合需要高性能计算的场合；MCU集成了CPU、内存和外围接口，适用于对成本和体积敏感的应用；DSP则专为处理数字信号而优化；而SoC将多个组件集成在同一芯片上，如CPU、GPU和其他外设，以实现高度集成和高效能。 ARM7架构是嵌入式领域广泛采用的一种架构，例如ARM7TDMI，它是ARM7系列的一个变种，具备Thumb指令集，可以提高代码密度。在ARM7TDMI中，存储器操作以字（Word）和半字（Halfword）进行，这影响了数据传输和处理的方式。 ARM处理器运行在不同的模式下，每种模式都有其特定的用途和权限。用户模式（usr）是普通程序运行的默认模式，不能直接切换到其他特权模式。系统模式（sys）类似于用户模式，但具有更多的系统访问权限。异常模式，如管理（svc）、中止（abt）和未定义（und），在处理异常情况或执行操作系统任务时使用。中断（irq）模式用于处理外部事件，而快速中断（fiq）模式则用于高优先级的快速响应需求。 在嵌入式系统中，操作系统起着至关重要的作用。常见的嵌入式实时操作系统（RTOS）包括uClinux、Windows CE、VxWorks和uC/OS-II等。这些系统提供了任务调度、内存管理、中断处理等功能，以确保系统能够及时、可靠地执行任务。例如，任务切换允许系统在不同任务之间灵活地分配处理器时间，而内核则是操作系统的中枢，负责管理硬件资源和进程。实时操作系统分为占先式和非占先式，前者允许根据优先级抢占正在运行的任务，后者则不支持这种抢占机制。 此外，嵌入式系统中经常涉及到代码的临界区，这是一个不允许中断发生的区域，以防止数据的并发访问问题。资源和共享资源的概念也很关键，多个任务可能需要访问同一资源，如何管理和协调这些访问成为系统设计的重要考虑因素。 ARM嵌入式系统基础涵盖了从硬件到软件的多个层面，涉及处理器架构、操作系统、系统设计等多个知识点。理解这些基础对于开发和维护高效的嵌入式应用至关重要。