一、备考指南
  嵌入式技术主要考查的是嵌入式基础知识、嵌入式设计等相关知识，在系统架构设计师的考试中选择题占2~4分，案例分析有时会考关键路径的技术问答，这个题目一般比较难，但是由于案例分析题是五题选三题，所以这道题一般不选，嵌入式技术这章的知识点会做选择题即可。

二、重点考点

1、嵌入式操作系统的特征（2021年考了选择题）

2、嵌入式微处理器体系结构（冯.诺依曼结构、哈佛结构）

3、嵌入式微处理器分类（按用途4类：MCU、MPU、DSP、SOC）

4、设备驱动层/板级支持包

5、实时操作系统（RTOS）的特点

三、嵌入式操作系统的特征（没有通用性哈）

1、实时性

      嵌入式系统中的大多数都属于强实时性系统，要求任务必须在规定的时限内处理完成，因此，嵌入式软件采用的算法优劣是影响实时性的主要原因。

2、可剪裁性

      嵌入式软件能够根据系统功能需求，通过工具进行适应性功能的加或减，删除掉系统不需要的软件模块，使得系统更加紧凑。

3、安全性

      安全性是指系统在规定的条件下和规定的时间内不发生事故的能力。

4、可固化性

      嵌入式系统运行的时间、状态和行为是预先设计规划好的，其行为不能随时
间、状态的变迁而变化。

5、可配置性

      嵌入式软件需要具备根据系统运行功能或性能需要而被配置的能力，使得嵌入式软件能够根据系统的不同状态、不同容量和不同流程，对软件工作状况进行能力的扩展、变更和增量服务。

6、可靠性

      可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间周期内程序执行所要求的功能的能力。
 

四、嵌入式微处理器体系结构

1、冯·诺依曼(Von Neumann)结构。

      传统计算机采用冯·诺依曼结构，也称晋林斯顿结构、是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构，如图所示。

      冯·诺依曼结构的计算机程序和数据共用一个存储空间，程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置。采用单一的地址及数据总线，程序指令和数据的宽度相同。处理器执行指令时，先从储存器中取出指令解码，再取操作数执行运算，即使单条指令也要耗费几个甚至几十个周期，在高速运算时，在传输通道上会出现瓶颈效应。

2、哈佛结构

      哈佛结构是一种并行体系结构，它的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问，如图所示。

     与两个存储器相对应的是系统中的两套独立的地址总线和数据总线。这种分离的程序总线和数据总线可允许在一个机器周期内同时获取指令字(来自程序存储器)和操作数(来自数据存储器)，从而提高执行速度，使数据的吞吐率提高1倍。但这不意味着可以在一个机器周期内多次访问存储器。

五、嵌入式微处理器分类

1、嵌入式微控制器（MCU）

      微控制器(MCU)的典型代表是单片机，其片上外设资源比较丰富，适合于控制。MCU芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/0、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Elash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高，其片上外设资源一般较丰富，适合于控制，是嵌入式系统工业的主流。

2、嵌入式微处理器(MPU)

      由通用计算机中的CPU演变而来。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的是，在实际嵌人式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。与工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前常见的有ARM、MIPS、POWER PC等。

3、嵌入式数字信号处理器(DSP)

      是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令的执行速度。采用哈佛结构流水线处理，其处理速度比最快的CPU还快10~50倍。在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。

DSP的特点如下：
(1) 多总线结构，允许CPU同时进行指令和数据的访问，因而可以实现流水线操作。

(2) 哈佛体系结构，程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。

(3)字信号处理的运算特点:乘/加，及反复相乘求和(乘积累加)。

(4)DSP设置了硬件乘法/累加器，能在单个指令周期内完成乘法/加法运算。DSP的主要应用:信号处理、图像处理，仪器、语言处理、控制、军事、通信、医疗、家用电器等领域。

4、嵌入式片上系统(SOC)

      是追求产品系统最大包容的集成器件。SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。

六、设备驱动层又称为板级支持包（BSP)

      包含了嵌入式系统中所有与硬件相关的代码，直接与硬件打交道，对硬件进行管理和控制，并为上层软件提供所需的驱动支持。板级支持包(BSP)是介于主板硬件和操作系统中驱动层程序之间的一层，一般认为它属于操作系统的一部分，主要是实现对操作系统的支持，为上层的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，使之能够更好地运行于硬件主板。在嵌入式系统软件的组成中，就有BSP。BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP，如 Vx Works的BSP和Linux的BSP 相对于某一CPU来说尽管实现的功能一样，可是写法和接口定义是完全不同的，所以写BSP一定要按照该系统BSP的定义形式来写(BSP的编程过程大多数是在某一个成型的BSP模板上进行修改)。这样才能与上层OS保持正确的接口，良好地支持上层OS。

1、BSP主要功能为屏蔽硬件，提供操作系统及硬件驱动，具体功能包括: 

(1)单板硬件初始化，主要是CPU的初始化，为整个软件系统提供底层硬件支持。

(2)为操作系统提供设备驱动程序和系统中断服务程序。

(3)定制操作系统的功能，为软件系统提供一个实时多任务的运行环境。

(4)初始化操作系统，为操作系统的正常运行做好准备。

2、板级支持包一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置等功能，它主要具有以下两个特点：

(1)硬件相关性，因为嵌入式实时系统的硬件环境具有应用相关性，而作为上层软件与硬件平台之间的接口，BSP需为操作系统提供操作和控制具体硬件的方法。

(2)操作系统相关性，不同的操作系统具有各自的软件层次结构，因此不同操作系统具有特定的硬件接口形式。

      一般来说，BSP主要包括两个方面的内容引导加载程序(BootLoader)和设备驱动程序。

七、实时操作系统（RTOS）的特点

       当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行。因而，提供及时响应和高可靠性是其主要特点。

      实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。