嵌入式系统设计作业及答案
第0章绪论
1、什么是数字系统设计技术？
在解决了对不同目标信息的数字化编码、数字化传输、数字化解码的基本理论、算法定义和协议规范之后，对其如何进行系统的构成，如何以最优化的性能（如速度）、最低廉的成本（如芯片面积、集成密度等）来实现该系统的技术。
2、什么是集成电路IC？
集成电路（IC）是指通过一系列特定的加工工艺，将多个晶体管、电阻、电容等器件，按照一定的电路连接集成在一块半导体单晶片（如Si或GaAs）或陶瓷等基片上，作为一个不可分割的整体完成某一特定功能的电路组件
3、什么是集成电路IP？
集成电路IP是经过预先设计、预先验证，符合产业界普片认同的设计规范和设计标准，具有相对独立功能的电路模块或子系统。其具有知识含量高、占用芯片面积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，可以复用(Reuse)于SOC、SOPC或复杂ASIC设计中。
4、什么是SOC？
SOC，即嵌入式系统发展的最高形式——片上系统。从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲, SOC是一个微小型系统,
第1章嵌入式系统基础知识
1、计算机系统的三大应用领域是什么？
服务器市场，桌面市场，嵌入式市场
2、通用计算机与嵌入式系统的对比是什么？
特征通用计算机嵌入式系统
形式和类型?看得见的计算机。
按其体系结构、运算速度和结构规模等因素分为大、
中、小型机和微机。
?看不见的计算机。
形式多样，应用领域广泛，按应用来分。
组成?通用处理器、标准总线和外设。
?软件和硬件相对独立。
?面向应用的嵌入式微处理器，总线
和外部接口多集成在处理器内部。软件与硬件是紧密集成在一起的。
开发方式?开发平台和运行平台都是通用计算机?采用交叉开发方式，开发平台一般
是通用计算机，运行平台是嵌入
式系统。
二次开发性?应用程序可重新编制?一般不能再编程
3、分别从技术角度和系统角度给出嵌入式系统的定义
技术角度：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统
系统角度：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统
4、嵌入式系统的特点是什么？
从三要素说：嵌入式：嵌入到对象体系中，有对象环境要求
专用性：软、硬件按对象要求裁减
计算机系统：实现对象的智能化功能
功耗限制、低成本、多速率、环境相关性、系统内核小、专用性强、不可垄断性、产品相对稳定性
具有实时性
5、请从嵌入式系统软件复杂程度来对嵌入式系统进行分类？
循环轮询系统，有限状态机系统，前后台系统，单处理器多任务系统，多处理器多任务系统
6、常用电平标准有哪些？理解电平匹配的含义。
TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。
Vcc：5V：VOH>=2.4V；VOL<=0.5V VIH>=2V；VIL<=0.8V
LVTTL(Low V oltage TTL)
LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的
Vcc：3.3V：V OH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V
Vcc：2.5V：VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor
Vcc：5V：VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5V LVCMOS (Low V oltage CMOS)
LVCMOS又分3.3V、2.5V以及更低电压的
Vcc：3.3V：VOH>=3.2V；VOL<=0.1V；VIH>=2.0V；VIL<=0.7V
Vcc：2.5V：VOH>=2.0V；VOL<=0.1V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V
ECL：Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路
Vcc=0V，V ee：-5.2V ：VOH=-0.88V；VOL=-1.72V；VIH=-1.24V；VIL=-1.36V
PECL（Positive ECL ）
Vcc=5V: VOH=4.12V；VOL=3.28V；VIH=3.78V；VIL=3.64V
LVPECL（low voltage PECL ）
Vcc=3.3V；VOH=2.42V；V OL=1.58V；VIH=2.06V；VIL=1.94V
LVDS：Low V oltage Differential Signaling
低压差分信号传输
LVDS使用注意：可以达到600M以上，PCB要求较高，差分线要求严格等长。
差分幅度输出为350mV～400mV，输入阈值为100mV
7、什么是集成电路的封装？封装考虑的主要因素有哪些？常用的封装有哪些？
封装指把硅片上的电路管脚, 用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。
需考虑的因素：安装半导体集成电路芯片用的外壳
安放、固定、密封、保持芯片和增强电热性能
内部芯片与外部电路的连接
常用封装：DIP( Dual In-line Package ) 双列直插封装
PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 带引线的塑料芯片载体
PQFP( Plastic Quad Flat Package)塑料方形扁平封装
SOP( Small Outline Package)小外型封装
PGA(Pin Grid Array Package),插针网格阵列封装
BGA(Ball Grid Array Package),球珊阵列封装
CSP(Chip Size Package),芯片级封装
8、名词解释：ASIC、CPLD、FPGA、V erilogHDL，并谈谈 CPLD和FP GA的区别是什么？
ASIC (Application Specific Integrated Circuits) 专用集成电路
CPLD (Complex Programmable Logic Device) 复杂可编程逻辑器件
FPGA (Field Programmable Gate Array ) 现场可编程门阵列
V erilogHDL (V erilog Hardware Description Language) V erilog HDL是一种硬件描述语言（HDL:Hardware Discription Language），是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能
区别：
CPLD FPGA
内部结构Product－term Look－up T able
程序存储内部EEPROM SRAM，外挂EEPROM
资源类型组合电路资源丰富触发器资源丰富
使用场合完成控制逻辑能完成比较复杂的算法
其他资源－EAB，锁相环
集成度低高
速度慢快
时延固定不固定
保密性可加密一般不能保密
FPGA采用SRAM进行功能配置，可重复编程，但系统掉电后，SRAM中的数据丢失。因此，需在FPGA外加EPROM，将配置数据写入其中，系统每次上电自动将数据引入SRAM中。CPLD器件一般采用EEPROM存储技术，可重复编程，并且系统掉电后，EEPROM中的数据不会丢失，适于数据的保密。
FPGA器件含有丰富的触发器资源，易于实现时序逻辑，适合于数据密集型。CPLD的与或阵列结构，使其适于实现大规模的组合功能，但触发器资源相对较少，适合于控制密集型。
FPGA为细粒度结构，CPLD为粗粒度结构。FPGA内部有丰富连线资源，CLB分块较小，芯片的利用率较高。CPLD的宏单元的与或阵列较大，通常不能完全被应用，且宏单元之间主要通过高速数据通道连接，其容量有限，限制了器件的灵活布线，因此CPLD利用率较FPGA器件低。
FPGA为非连续式布线，CPLD为连续式布线。FPGA器件在每次编程时实现的逻辑功能一样，但走的路线不同，因此延时不易控制，要求开发软件允许工程师对关键的路线给予限制。CPLD每次布线路径一样，CPLD的连续式互连结构利用具有同样长度的一些金属线实现逻辑单元之间的互连。连续式互连结构消除了分段式互连结构在定时上的差异，并在逻辑单元之间提供快速且具有固定延时的通路。CPLD的延时较小。
9、查找表是什么？
查找表是用简单的查询操作替换运行时计算的数组或者associative array 这样的数据结构。查找表（Look-Up-T able)简称为LUT，LUT 本质上就是一个RAM。（目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一个LU T可以看成一个有4位地址线的16x1的RAM。当用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路以后，PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能的结果，并把结果事先写入RAM,这样，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。）
~10、锁相环的主要用途是什么？画出其简要原理框图。
锁相环技术目前的应用集中在以下三个方面：第一信号的调制和解调；第二信号的调频和解调；第三信号频率合成电路。
11、名词解释：抖动（Jitter）、容忍度（T olerance）、预加重（Pre-emphasis）和均衡（Equalization）
抖动（Jitter）:衡量系统发送一致性和稳定性的指标。数据发送端的抖动越小越好，抖动越小，说明发端的稳定性和一致性越好，越利于收端无误的接受信息。
容忍度（T olerance）：指收端对发端的抖动不敏感或任耐程度，表示收端恢复数据的能力。接收端的容忍度越大越好，容忍度大，说明即使到达收端的数据有一定的抖动，收端也能正确地恢复数据信息。
预加重（Pre-emphasis）:高速信号在距离传输过程中，其高频分量的衰减远大于低频分量，所以需要对高频分量预先补偿，其目的是使信号在收端频谱能量均衡，信号失真小。
均衡（Equalization）：也是改善频谱，校正信号失真的有效手段，其在收端通过数字处理校正传输过程中的失真。
12、什么是SOP C？其基本特征是什么？
可编程片上系统（SOPC）是一种特殊的嵌入式微处理器系统
特征：
嵌入式处理器IP Core为核心（多处理器）具有小容量片内高速RAM资源
丰富的IP Core资源可供灵活选择足够的片上可编程逻辑资源
处理器调试接口和FPGA编程接口共用或并存可能包含部分可编程模拟电路
单芯片、低功耗、微封装
13、详细介绍嵌入式系统设计的流程。理解嵌入式系统的交叉开发环境。
需求分析------>规格说明------>体系结构设计------>构件设计------>系统调试与集成
交叉开发环境：
宿主机（Host），是用于开发嵌入式系统的计算机。一般为PC机（或者工作站），具备丰富的软硬件资源，为嵌入式软件的开发提供全过程支持。
目标机（T arget），即所开发的嵌入式系统，是嵌入式软件的运行环境，其硬件软件是为特定应用定制的。
在开发过程中，目标机端需接收和执行宿主机发出的各种命令如设置断点、读内存、写内存等，将结果返回给宿主机，配合宿主机各方面的工作。
14、嵌入式软件的调试环境和固化环境的区别。
阶段调试环境固化环境
编译目标文件需要调试信息目标文件不需要调试信息
链接应用系统目标代码不需要Boot模块，此模块已由
目标板上的监视器程序实现。
应用系统目标代码必须以Boot模块作为入口模块。
定位程序的所有代码段、数据段都依次被定位到调试空间的RAM中。程序的各逻辑段按照其不同的属性分别定位到非易失性存储空间（ROM）或RAM中
下载宿主机上的调试器读入被调试文件，并将其下载到目标机上的调试空间中，目标机掉电后所有信
息全部丢失。在宿主机上利用固化工具将可固化的应用程序写入
目标机的非易失性存储器中，目标机掉电后信息不丢失。
运行被调试程序在目标监控器的控制下运行，并与后
者共享某些资源，如CPU资源、RAM资源以及通
信设备（如串口、网口等）资源。
程序在真实的目标硬件环境上运行
第2章
1、CISC、RISC的特点是什么？
CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer），具有大量的指令和寻址方式，指令长度可变。8/2原则：80%的程序只使用20%的指令，大多数程序只使用少量的指令就能够运行
RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer)，只包含最有用的指令，指令长度固定，确保数据通道快速执行每一条指令，使CPU硬件结构设计变得更为简单
2、哈佛结构、冯诺依曼结构的区别？
哈佛结构：程序存储器与数据储存器分开；提供了较大的带宽；适合数字信号处理；大多数DSP都是哈佛结构
冯诺依曼结构：单一处理部件完成计算、存储及通信功能；线性组织的定长存储单元（地址）；存储空间的单元（地址）是直接寻址的；使用低级机器语言，其指令完成基本操作码的简单操作；对计算进行集中的顺序控制（程序存储）；首次提出“地址”和“程序存储”的概念
3、ARM处理器的特点？
1. 低功耗、低成本、高性能
2. 采用RISC体系结构
3. 大量使用寄存器
4. 高效的指令系统
4、ARMv7定义了哪3种不同的处理器配置，其各自的应用特点是什么？
Profile A是面向复杂、基于虚拟内存的OS和应用的
Profile R是针对实时系统的
Profile M是针对低成本应用的优化的微控制器的。
5、流水线技术及其特点。
流水线(Pipeline)技术：几个指令可以并行执行
特点：提高了CPU的运行效率
内部信息流要求通畅流动
6、什么是CACHE？为什么要引入CACHE？
高速缓存（一种小容量高速存储器）。微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多，高速缓存可以提高内存的平均性能。
7、典型计算机的存储层次是什么？存储系统面临的两个主要问题是什么？
离CPU越近，存取速度越快，价格也越高，因此容量也越小；存储系统面临的两个主要问题是：1、高速度和低成本之间的矛盾；2、大容量和低成本之间的矛盾
8、简述下ARM处理器存储的大端模式和小端模式？
大端模式：字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中
小端模式：低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节
9、ARM处理器的七种工作模式是什么？ARM的两种工作状态呢？
处理器模式说明备注
用户(usr) 正常程序执行模式不能直接切换到其它模式
系统(sys) 运行操作系统的特权任务与用户模式类似，但具有可以直接切换到其它模式等特权
快中断(fiq) 支持高速数据传输及通道处理FIQ异常响应时进入此模式
中断(irq) 用于通用中断处理IR Q异常响应时进入此模式
管理(svc) 操作系统保护模式系统复位和软件中断响应时进入此模式中止(abt) 用于支持虚拟内存和/或存储器保护在ARM7TDMI没有大用处
未定义(und) 支持硬件协处理器的软件仿真未定义指令异常响应时进入此模式ARM状态：此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令
Thumb状态：此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令
10、ARM处理器的基本寻址方式有哪些？
1.寄存器寻址；
2.立即寻址；
3.寄存器移位寻址；
4.寄存器间接寻址；
5.基址寻址；
6.多寄存器寻址；
7.堆栈寻址；
8.块拷贝寻址；
9.相对寻址。
11、总线的主要参数：总线宽度、总线频率、总线带宽。它们之间的关系是什么?
总线宽度，又称总线位宽，指的是总线能同时传送数据的位数。
总线频率，总线工作速度的一个重要参数，工作频率越高，速度越快。通常用MHz表示。
总线带宽，又称总线的数据传送率，是指在一定时间内总线上可传送的数据总量，用每秒最大传送数据量来衡量。总线带宽越宽，传输率越高。关系：总线带宽(单位:MB/s) =（总线宽度/8）×总线频
12、简述AM BA总线。
AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）是ARM 公司研发的一种总线规范，目前主要版本为2.0 版本。2.0版AMBA标准定义了三组总线：AHB(AMBA高性能总线)、ASB(AMBA系统总线)、和APB(AMBA外设总线)。
其中：AHB(Advanced High-performance Bus)：用于高性能系统模块的连接，支持突发模式数据传输和事务分割；可以有效地连接处理器、片上和片外存储器，支持流水线操作。
APB（Advanced Peripheral Bus）：用于较低性能外设的简单连接，一般是接在AHB系统总线上的第二级总线。
13、建立时间、保持时间。
t SU(时钟建立时间) ：在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器
t H(时钟保持时间) ：在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间，如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器
14、ARM9TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？
T：16位宽度的压缩指令集（T humb）
D：支持在片调试（Debug），允许处理器响应调试请求暂停
M：具有增强型乘法器，可生成64位的结果
I：嵌入式ICE部件，可提供片上断点和调试点的支持
第3章
1、Nand Flash和Nor Flash的区别？
Nor Flash Nand Flash
写入/清除一个块的操作时间1~5s 2~4ms
读性能1200-1500KB 600-800KB
写性能<80KB 200-400KB
接口/总线SRAM接口/独立地址数据总线8位地址/数据/控制总线，I/O接口复合
读取模式随机读取串行地存取数据
成本较高较低，单元尺寸约为NOR的一半，生产过程简单，
同样大小的芯片可以做更大的容量
容量及应用场合1～64M B，主要用于存储代码8M B～4GB，主要用于存储数据
编写次数（耐用性）约10万次约100万次
位交换（bit位反转）少较多，关键性数据需要错误探测/错误更正
(EDC/ECC)算法
坏处处理无，因为坏块故障率少随机分布，无法修正
2、ROM、SRAM和SDRAM这三者的区别是什么？
ROM是只读存储器
SRAM是静态随机存取存储器；DRAM是动态随机存取存储器。
SRAM读写速度比DRAM读写速度快；
SRAM比DRAM功耗大；
DRAM的集成度可以做得更大，则其存储容量更大；
DRAM需要周期性地刷新，而SRAM不需要。
3、SD RAM的寻址方式是什么（以HY57V56120FTP为例）？Nand Flash的寻址方式是什么（以K9F2G08U0A为例）？
SDRAM内部是一个存储阵列，可以把它想象成一个表格，和表格的检索原理一样，先指定行，再指定列，就可以准确找到所需要的存储单元，这是内存芯片寻址的基本原理，这个表格称为逻辑Bank。以HY57V56120FTP为例,通过BA1，BAO实现对表格的选择，通过RAS和CAS实现行与列的定位，从而寻到地址。
而对NAND Flash以周期进行选择。以K9F2G08U0A为例，其规定了用5个周期来实现。第一个周期访问的地址为A0~A7；第二个周期访问的地址为A8~A11，它作用在IO0~IO3上，而此时IO4~IO7必须为低电平；第三个周期访问的地址为A12~A19；第四个周期访问的地址为A20~A27；第五个周期访问的地址为A28，它作用在IO0上，而此时IO1~IO7必须为低电平。前两个周期传输的是列地址，后三个周期传输的是行地址。通过分析可知，列地址是用于寻址页内空间，行地址用于寻址页，如果要直接访问块，则需要从地址A18开始。
4、什么是虚拟内存技术？为什么要引入虚拟内存技术？
所谓虚拟存储机制，指的是把多个存储介质模块通过一定的手段集中管理。即利用一个存储池（Storage Pool）将所有存储介质模块统一管理，因而从系统角度看到的就不是多个存储介质模块，而是一个被分区或者分卷的超大容量的存储系统。这种将多个存储介质模块统一管理起来，为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统的技术，就称为虚拟存储技术。虚拟内存技术就是典型的虚拟存储技术
引入虚拟内存技术可以实现虚拟地址空间到物理存储空间的映射；存储器访问权限的控制；设置虚拟存储空间的缓冲特性。
5、存储管理单元MM U的作用是什么？为什么引入快表？（提示：理解课件例1，例2）
实现虚拟地址空间到物理存储空间的映射；
存储器访问权限的控制；
设置虚拟存储空间的缓冲特性。
为了实现不同层次的管理，有两种地址映射方式：
分段方式和分页方式。
分段方式支持较大的、任意大小的主存储区域；
分页方式支持较小的、特定大小的主存储区域。
6、设计接口电路的必要性是什么？I/O接口设计的重点又是什么？
设计接口电路的必要性：
a)解决CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题。
b)解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题。
c)解决CPU的负载能力和外围设备端口选择问题。
I/O接口设计的重点：
设计I/O接口逻辑以及开发其驱动程序。
7、一个典型的I/O接口逻辑内部通常具有哪几种类型的寄存器？其各自的作用是什么？（会对I/O接口进行简单编程操作）
一个典型的I/O接口逻辑内部通常具有三种类型的寄存器：数据寄存器、控制寄存器和状态寄存器。
数据寄存器用来保存CPU核传送给I/O设备的数据，或者I/O设备传送给CPU核的数据；
控制寄存器用来保存由CPU核发来的控制操作命令；
状态寄存器保存着I/O接口逻辑在数据传送过程中正在发生的或者最近发生的事件特征信息，CPU核可以通过读取状态寄存器的内容来监控I/O 的操作。
8、什么是GPIO接口？其主要作用？
GPIO接口就是通用并行I/O接口
主要作用是传送需并行交互的信息，或者是开关量信号。
9、OSI结构模型具体由哪几层组成，其各层的作用分别是什么？
（1）物理层。规定了网络设备间最底层的接口特性，包括物理连接的机械特性（即接插件的大小、形状等）、电气特性（即代表逻辑“1”和逻辑“0”的电参数）、电子部件和物理部件的基本功能以及位交换的基本过程。
（2）数据链路层。主要作用是控制信息在单一链路中传输的差错，通常包括传输信息的校验、总线错误检测等。
（3）网络层。定义了基本的端到端数据传输服务，网络层在多数据链路存储转发网络中特别重要。
（4）传输层。定义了面向连接的服务，它可以保证数据按一定的顺序、无差错地在多条链路上传送。
（5）会话层。提供了一种控制网络上终端用户交互的机制，例如数据分组和检测点。
（6）表示层。规定了数据交换的格式，并且为应用程序提供有效的转换工具。
（7）应用层。提供了终端用户程序和网络之间的一个应用程序接口。
10、TCP/IP模型的具体由哪几层组成，其各层的作用分别是什么？简要说明TCP/IP协议的数据封装和解封装的过程。
1) 应用层。应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、W eb浏览等应用。
2）传输层。传输层的两项主要功能：流量控制：通过滑动窗口实现和可靠传输：由序号和确认来实现。传输层提供了面向连接的、可靠的TCP和无连接的UDP两种传输协议。
3）网际层。本层提供无连接的传输服务（不保证送达，不保序）。本层的主要功能是寻找一条能够把数据报送到目的地的路径。
4）网络接口层。接收发送IP包，包括：设备驱动器和网卡
11、网卡的主要功能主要是什么？
网卡的功能主要有以下三个：
（1）数据的封装与解封，发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。
（2）链路管理，主要是CSMA/CD协议的实现。
（3）编码与译码，即曼彻斯特编码与译码。
12、简要介绍RS232标准和RS485标准？
RS-232C
物理特征：DB-25 DB-15 DB-9
信号连线：保护地、TXD/RXD、
RTS/CTS、DSR、DTR
电平规定：-5V ~ -15V 之间的电平表示逻辑“1”
+5V ~ +15V 之间的电平表示逻辑“0”
RS-485
在RS-232基础上发展起来的，只规定了接口电路的电气特性，而没有规定机械特性、数据格式及通信协议等方面的内容。这些方面的规定可以参照RS-232C标准。
平衡传输
发送驱动器A,B之间正电平：+2V-+6V
负电平：-2V- -6V
接收端A,B之间正电平：大于600mV
负电平：小于-200mV
第4章
1、什么是软件，它一般包含哪几部分，各部分的作用是什么？
软件(software)是计算机系统中与硬件(hardware)相互依存的另一部分，它包括程序(program)、相关数据(data)及其说明文档(document)。其中：
程序是按照事先设计的功能和性能要求执行的指令序列；
数据是程序能正常操纵信息的数据结构；
文档是与程序开发维护和使用有关的各种图文资料。
2、什么是操作系统？操作系统的主要功能是什么？
操作系统是计算机中最基本的程序。操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与协调等并发的活动；操作系统提供用户接口，使用户获得良好的工作环境；操作系统为用户扩展新的系统功能提供软件平台。
操作系统抽象了一个实际的硬件系统，使用户程序运行在一个虚拟的硬件上。它的主要功能有：
（1）存储器管理
（2）进程管理
（3）设备驱动
（4）文件系统
3、名词解释：并发，并行，时间片
并行：是指两或多个事件在同一时刻发生。
并发：是两或多个事件在同一时间间隔内发生。
时间片：CPU分配给各个进程的时间。
4、进程是什么？它有什么特征？进程与程序的关系是什么？
进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。
进程的特征：
动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。
并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行
独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；
异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进
结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。
进程与程序的关系：
程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念。
程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有一定生命期的。程序是永久的，进程是暂时的。
进程更能真实地描述并发，而程序不能；
进程是由进程控制块、程序段、数据段三部分组成;
进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。
同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干个不同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程。
5、常用哪些指标来评价嵌入式实时操作系统？
主要有三个指标来衡量系统的性能：
响应时间(Response T ime)
生存时间(Survival T ime)
吞吐量(Throughput)
6、详细介绍一下内核及其作用。Linux操作系统的内核主要由哪几个子系统组成，简要说明其各子系统的作用。
内核是操作系统的核心部分，为应用程序提供安全访问硬件资源的功能。直接操作计算机硬件是很复杂的，内核通过硬件抽象的方法屏蔽了硬件的复杂性和多样性。通过硬件抽象的方法，内核向应用程序提供了统一和简洁的接口，应用程序设计复杂程度降低。实际上，内核可以被看做是一个系统资源管理器，内核管理计算机系统中所有的软件和硬件资源。
内核主要负责管理各个任务（通过进程运行），或者说为每一个任务分配CPU的时间及其相关的资源，并且负责任务之间的通信。内核提供的基本服务是任务切换。内核决定着系统的性能和稳定性。
Linux的内核主要由5个子系统组成：进程程度、内存管理、文件系统、网络接口和进程间通信。
（1）进程调度
进程调度模块负责控制进程对CPU资源的使用。所采取的调度策略是使得各个进程能够公平合理地访问CPU，同时保证内核能及时地执行硬件操作。
（2）内存管理
内存管理模块用于确保所有进程能够安全地共享主存储区域。
（3）文件系统
文件系统模块用于支持对外部设备的驱动和操作。虚拟文件系统模块通过向所有的外部存储设备提供一个通用的文件接口，隐藏了各种硬件设备的不同细节，从而提供并支持与其他操作系统兼容的多种文件系统格式。
（4）网络接口
网络接口提供了对各种网络标准的存取和对各种网络硬件的支持。网络接口可分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议。网络设备驱动程序负责与硬件设备通信，每一种可能的硬件通信设备都有相应的设备驱动程序。
（5）进程间通信
支持进程之间各种通信机制。其通信机制主要包括信号、文件锁、管道、等待队列、信号量、消息队列、共享内存和套接字等。
7、在操作系统中，I/O管理采用层次结构的思想。从上到下一般分为几层？各层的主要作用是什么？
为了有效组织和管理各种不同的设备，采用分层的思想，从上到下分为四层，分别为API、设备管理、驱动逻辑和硬件抽象。
API层
用于对设备管理层提供的驱动结构进行进一步的包装，以方便应用程序使用。
设备管理层
管理系统中的设备，并向上提高统一的接口。
驱动逻辑层
检测设备和初始化设备
使设备投入运行和退出服务
从设备接收数据并提交给内核
从内核接收数据送到设备
检测和处理设备错误
硬件抽象层
是硬件功能模块的集合，是对硬设备功能的第一层抽象，实现基本的IO操作。
8、简述Linux驱动程序开发流程。
（1）查看原理图、数据手册，了解设备的操作方法。
（2）在内核中找到相近的驱动程序，以它为模板进行开发。
（3）实现驱动程序的初始化：比如向内核注册这个驱动程序，这样应用程序传入文件名时，内核才能找到相应的驱动程序。
（4）设计所要实现的操作，比如open、close、read、write等函数。
（5）实现中断服务（不是每个设备驱动所必须的）
（6）编译该驱动程序到内核中，或者用insmod命令加载。
（7）测试驱动程序。
9、什么是移植？移植的总体原则和实质分别是什么？
移植：为了一套软件适合于某一个选定的硬件平台环境，使得这套软件在其上能正常运行而进行的平台相关代码的修改。
总体原则：下层程序模块与系统的硬件细节（包括CPU类型、存储器结构和外围硬件组成等）紧密相关，上层程序模块与硬件细节无关。
实质：把与硬件细节有关的那些程序模块进行必要的修改，以使得其适应于所运行的硬件环境。
10、启动引导程序的移植主要完成哪些工作？大部分Bootloader由两部分组成，简述其具体的执行步骤？
通常系统上电启动，首先运行的是系统启动引导程序，由其把操作系统内核的一部分加载到主存，并把硬件的控制权交给该部分内核，再由该部分内核程序控制操作系统的其他部分程序加载到主存中，最终由操作系统控制用户应用程序的执行。
运行引导程序启动系统时，完成的是对硬件系统的初始化工作，主要有初始化中断向量表、初始化堆栈指针寄存器和主存储器等。这部分程序是与系统的CPU体系结构、主存储空间等硬件细节紧密相关的。
大多数BootLoader都分为stage1和stage2两大部分。
BootLoader的stage1通常包括以下步骤
为加载BootLoader 的 stage2 准备RAM 空间
拷贝BootLoader 的stage2 到RAM 空间中设置好堆栈
跳转到stage2 的C 入口点
BootLoader的stage2通常包括以下步骤
初始化本阶段要使用到的硬件设备
调用应用程序或启动内核
嵌入式系统设计大作业
嵌入式系统设计大作业 学号：14020520009 姓名：罗翔 1、叙述JTAG接口在嵌入式开发中的作用。 答： （1）用于烧写FLASH 烧写FLASH的软件有很多种包括jatg.exe fluted flashpgm等等，但是所有这些软件都是通过jtag接口来烧写flash的，由于pc机上是没有jtag接口的，所以利用并口来传递信息给目标板的jtag接口。所以就需要并口转jtag接口的电路。 （2）用于调试程序 同时应该注意到jtag接口还可以用来调试程序。而调试程序（如ARM开发组件中的AXD）为了通过jtag接口去调试目标板上的程序，同样是使用pc的并口转jtag接口来实现与目标板的通信。这样，并口转jtag接口的电路就有了两种作用。 （3）仿真器 根据（1）和（2）的总结，并口转jtag接口的电路是两种应用的关键，而这种电路在嵌入式开发中就叫仿真器。并口转jtag接口的电路有很多种，有简单有复杂的，常见的仿真器有Wigger，EasyJTAG，Multi-ICE等。这些所谓的仿真器的内部电路都是并口转jtag接口，区别只是电路不同或使用的技术不同而已。 2、叙述嵌入式平台的搭建过程，以linux为例。 答： 1) 一:建立宿主机开发环境 建立交叉编译的环境即在宿主机上安装与开发板相应的编译器及库函数，以便能够在宿主机上应用开发工具编译在目标板上运行的Linux引导程序，内核，文件系统和应用程序 交叉编译：在特殊的环境下，把嵌入式程序代码编译成不同的CPU所对应的机器代码。
开发时使用宿主机上的交叉编译，汇编及链接工具形成可执行的二进制代码（该代码只能在开发板上执行），然后下载到开发板上运行 2) 下载和安装arm-Linux-gcc编译工具链下载最新的arm-Linux-gcc并解压至当前目录下 在系统配置文件profile中设置环境变量方法：直接在profile文件中加入搜索路径立即使新的环境变量生效：运行source命令，检查是否将路径加入到path，测试是否安装成功， 编译程序，测试交叉工具链 3) 配置超级终端minicom minicom是宿主机与目标板进行通信的终端：在宿主机Linux终端中输入：minicom-s或输入minicom然后按ctrl+A+O对超级终端minicom进行配置，再选择串口并配置串口，最后保存即可 4) 建立数据共享服务：NFS服务是Linux系统中经常使用的数据文件共享服务 5) 编译嵌入式系统内核：内核配置，建立依存关系，建立内核 6) 制作文件系统 3、给出现今有哪些用于嵌入式开发的芯片名称，他们分别是哪些公司的产品？ 体系结构是什么？ S3C2410X基于ARM的Sumsang; XscalePXA255/PXA270基于ARM的Intel； 摩托罗拉MC基于68k； Power 601基于Power PC； MIPS32Kc基于MIPS 4、现今较流行的嵌入式操作系统有哪些？ 答： (1) VxWorks (2)wince (3)linux (4)android
嵌入式系统及应用 实验大纲
《嵌入式系统及应用》课程实验 一、实验课程的性质、目的和任务 性质：《嵌入式系统及应用》课程是自动化专业的专业基础课程，本实验课是该课程教学大纲中规定必修的实验教学内容。 目的和任务：通过实验环节来巩固和加深学生对嵌入式系统的理解，使学生掌握MCS51单片机和ARM的基本原理和应用技术。通过熟悉MCS51开发环境和ARM集成开发环境，使学生掌握嵌入式系统开发的一般规律和方法。在集成开发环境下，进行系统功能程序的编写和调试的训练，掌握嵌入式系统软硬件调试的一般方法和系统设计的能力。 二、实验内容、学时分配及基本要求
三、考核及实验报告 （一）考核 本课程实验为非独立设课，实验成绩占课程总成绩的15%，综合评定实验成绩。（二）实验报告 实验报告应包括： 实验名称 实验目的 实验内容与要求 设计思路（如：分析、程序流程图等） 实验步骤 实验代码（含必要注释） 实验结果分析 实验小结（本题调试过程中遇到的问题和解决方法、注意事项、心得体会等）注：综合型实验需写出系统功能、设计过程 实验报告的要求： 实验报告以文本形式递交，实验报告要书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。 四、主要仪器设备 硬件：微型计算机；嵌入式系统开发平台。 软件：Keil C51；ADT 五、教材及参考书 教材
[1] 高锋．单片微型计算机原理与接口技术（第二版）．北京：科学出版社，2007 [2] 自编．嵌入式系统及应用 参考书 [1] 王田苗．嵌入式系统设计与实例开发．北京：清华大学出版社，2003 [2] 陈赜．ARM9 嵌入式技术及Linux高级实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2005 [3] 李忠民等．ARM嵌入式VxWorks实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2006
嵌入式系统期末考试试卷 习题
1．下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（A）。 A．用户模式B．系统模式C．软中断模式D．FIQ模式 2．ARM7TDMI的工作状态包括（ D ）。 A．测试状态和运行状态B．挂起状态和就绪状态 C．就绪状态和运行状态D．ARM状态和Thumb状态 3．下面哪个Linux操作系统是嵌入式操作系统（ B ）。 A．Red-hat Linux B．uclinux C．Ubuntu Linux D．SUSE Linux 4．使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。 A．宿主机B．银河麒麟操作系统 C．目标机D．交叉编译器 5．下面哪个不属于Linux下的一个进程在内存里的三部分的数据之一（A）。 A．寄存器段B．代码段 C．堆栈段D．数据段 选择题（共5小题，每题2分，共10分） 1．下面哪个系统属于嵌入式系统（ D ）。 A．“天河一号”计算机系统B．IBMX200笔记本电脑 C．联想S10上网本D．Iphone手机 2．在Makefile中的命令必须要以（A）键开始。 A．Tab键B．#号键 C．空格键D．&键 3．Linux支持多种文件系统，下面哪种不属于Linux的文件系统格式（ B ）。 A．Ext B．FA T32 C．NFS D．Ext3 4．下面哪种不属于VI三种工作模式之一（ D ）。 A．命令行模式B．插入模式 C．底行模式D．工作模式 5．下面哪一项不属于Linux内核的配置系统的三个组成部分之一（ C ）。 A．Makefile B．配置文件（config.in） C．make menuconfig D．配置工具 1．人们生活中常用的嵌入式设备有哪些？列举4个以上(1) 手机，(2) 机顶盒，(3) MP3，(4) GPS。（交换机、打印机、投影仪、无线路由器、车载媒体、PDA、GPS、智能家电等等。） 2．ARM9处理器使用了五级流水线，五级流水具体指哪五级：(5) 取指，(6) 译码，(7) 执行，(8) 缓冲/数据，(9) 回写。 3．在Makefile中的命令必须要以(10) Tab 键开始。 4．Linux支持多种文件系统，主要包括哪些（写出其中4中就行）(11) Ext，(12) VFA T，(13) JFS，(14) NFS。（JFS、ReiserFS、Ext、Ext2、Ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等） 5．VI的工作模式有哪三种：(15) 命令行模式，(16) 插入模式，(17) 底行模式。
大作业设计报告书(嵌入式系统原理与开发)
大作业设计报告书 题目：嵌入式系统原理与开发 院（系）：物联网工程学院 专业: 班级： 姓名： 指导老师： 设计时间： 10-11 学年 2 学期 20XX年5月
目录 1．目的和要求 (3) 2．题目内容 (3) 3．设计原理 (4) 4．设计步骤 (5) 4.1 交通指示灯设计 (5) 4.2 S3C44B0X I/O 控制寄存器 (6) 4.3 红绿灯过渡代码： (8) 4.4 电源电路设计 (10) 4.5 系统复位电路设计 (11) 4.6 系统时钟电路设计 (11) 4.7 JTAG 接口电路设计 (12) 4.8串口电路设计 (12) 5．引脚分类图 (13) 6．参考文献 (13)
1．目的和要求 ARM技术是目前嵌入式应用产业中应用十分广泛的先进技术，课程开设的目的在于使学生在了解嵌入式系统基础理论的前提下能够掌握ARM处理器的汇编语言和c语言的程序设计方法，掌握S3C44B0X芯片的基本硬件结构特点和接口设计方法，同时熟悉ARM开发环境，学习ARM的硬件设计和软件编程的基本方法，为今后从事相关的应用与研究打下基础。通过大作业要达到如下目的： 一、掌握ARM的开发工具使用和软件设计方法。 二、掌握ARM处理器S3C44B0X的原理和GPIO接口设计原理。 三、掌握C语言与的ARM汇编语言的混合编程方法； 四、培养学生选用参考，查阅手册及文献资料的能力。培养独立思考，深入研 究，分析问题、解决问题的能力。 五、通过课程设计，培养学生严肃认真的工作作风。 2．题目内容 题目：交通指示灯系统设计 功能描述： 1．用S3C44B0X的GPIO设计相关电路； 2．设计相关的软件并注释； 3．实现十字路口2组红、黄、绿交通灯交替显示。 编程提示： 1．交通灯可用发光二极管代替； 2．电路可部分参照实验电路； 3．时间控制可以使用软件循环编程解决。
嵌入式系统实验报告
实验报告 课程名称：嵌入式系统 学院：信息工程 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 开课时间：学年第一学期
实验名称：IO接口（跑马灯） 实验时间：11.16 实验成绩： 一、实验目的 1.掌握 STM32F4 基本IO口的使用。 2.使用STM32F4 IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置完成对 IO 口的配置。 3.控制STM32F4的IO口输出，实现控制ALIENTEK 探索者STM32F4开发板上的两个LED实现一个类似跑马灯的效果。 二、实验原理 本次实验的关键在于如何控制STM32F4的IO口输出。IO主要由：MODER、OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、ODR、IDR、AFRH和AFRL等8个寄存器的控制，并且本次实验主要用到IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置，即可完成对IO口的配置。所以可以通过了开发板上的两个LED灯来实现一个类似跑马灯的效果。 三、实验资源 实验器材: 探索者STM32F4开发板 硬件资源: 1.DS0(连接在PF9) 2.DS1(连接在PF10) 四、实验内容及步骤 1.硬件设计 2.软件设计 （1）新建TEST工程，在该工程文件夹下面新建一个 HARDWARE文件夹，用来存储以后与硬件相关的代码。然后在 HARDWARE 文件夹下新建一个LED文件夹，用来存放与LED相关的代码。 （2）打开USER文件夹下的test.uvproj工程，新建一个文件，然后保存在 LED 文件夹下面，保存为 led.c，在led.c中输入相应的代码。
（3）采用 GPIO_Set 函数实现IO配置。LED_Init 调用 GPIO_Set 函数完成对 PF9 和 PF10 ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板教程 119 STM32F4 开发指南(寄存器版) 的模式配置，控制 LED0 和 LED1 输出 1（LED 灭），使两个 LED 的初始化。 （4）新建一个led.h文件，保存在 LED 文件夹下，在led.h中输入相应的代码。 3.下载验证 使用 flymcu 下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图 1.2所示： 图1.2 运行结果如图1.3所示：
嵌入式系统设计师练习题及答案解析
嵌入式系统设计师练习题及答案第一套 (1) 嵌入式系统设计师练习题及答案第二套 (5) 嵌入式系统设计师练习题及答案第三套 (16) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第四套 (27) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第五套 (45) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第六套 (59) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第七套 (67) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第八套 (75) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第九套 (81) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十套 (90) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十一套 (99) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十二套 (106) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十三套 (115) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十四套 (126) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十五套 (139) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十六套 (154) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十七套 (161) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十八套 (169) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第十九套 (177) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第二十套 (189) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第二十一套 (199) 嵌入式系统设计师练习题及答案解析第二十二套 (212) 嵌入式系统设计师练习题及答案第一套 1、以下关于CPU的叙述中，错误的是 A.CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往相应的部件进行控制
B.程序计数器PC除了存放指令地址，也可以临时存储算术/逻辑运算结果 C.CPU中的控制器决定计算机运行过程的自动化 D.指令译码器是CPU控制器中的部件 2、以下关于Cache的叙述中，正确的是 A.在容量确定的情况下，替换算法的时间复杂度是影响Cache命中率的关键因素 B.Cache的设计思想是在合理成本下提高命中率 C.Cache的设计目标是容量尽可能与主存容量相等 D.CPU中的Cache容量应大于cPu之外的Cache容量 3、风险预测从两个方面评估风险，即风险发生的可能性以及 A.风险产生的原因 B.风险监控技术 C.风险能否消除 D.风险发生所产生的后果 4、许多程序设计语言规定，程序中的数据都必须具有类型，其作用不包括 A.便于为数据合理分配存储单元 B.便于对参与表达式计算的数据对象进行检查 C.便于定义动态数据结构 D.使于规定数据对象的取值范围及能够进行的运算 5、在计算机系统中，对程序员是透明的。 A.磁盘存储器 B.高速缓存 C.RAM存储器 D.flash存储器
2016年下学期嵌入式系统设计大作业
嵌入式系统设计大作业 1、叙述嵌入式系统开发过程中所要解决的两个问题。 2、叙述嵌入式平台的搭建过程，以linux为例。 3、给出现今有哪些用于嵌入式开发的芯片名称，他们分别是哪些公司的产品？ 体系结构是什么？ 4、现今较流行的嵌入式操作系统有哪些？ 5、PXA270嵌入式开发板的接口有哪些？ 6、请写出Nor Flash和Nand Flash的区别。 7、冯。诺依曼架构与哈佛架构的区别。 8、单周期3级流水的情况下，第10个指令周期时，第几条指令执行结束？ 9、下面是linux下的一个简单的设备驱动程序，写出linux设备驱动常用的数据结构，同时阅读下面代码，请给出测试程序中的每条语句加以注释。 设备驱动程序Keypad.c的源代码： #include
南邮嵌入式系统B实验报告2016年度-2017年度-2
_* 南京邮电大学通信学院 实验报告 实验名称：基于ADS开发环境的程序设计 嵌入式Linux交叉开发环境的建立 嵌入式Linux环境下的程序设计 多线程程序设计 课程名称嵌入式系统B 班级学号 姓名 开课学期2016/2017学年第2学期
实验一基于ADS开发环境的程序设计 一、实验目的 1、学习ADS开发环境的使用； 2、学习和掌握ADS环境下的汇编语言及C语言程序设计； 3、学习和掌握汇编语言及C语言的混合编程方法。 二、实验内容 1、编写和调试汇编语言程序； 2、编写和调试C语言程序； 3、编写和调试汇编语言及C语言的混合程序； 三、实验过程与结果 1、寄存器R0和R1中有两个正整数，求这两个数的最大公约数，结果保存在R3中。 代码1：使用C内嵌汇编 #include
printf("gcdnum:%d\n",a); return 0; } 代码2：使用纯汇编语言 AREA example1,CODE,readonly ENTRY MOV r0, #4 MOV r1, #9 start CMP r0, r1 SUBLT r1, r1, r0 SUBGT r0, r0, r1 BNE start MOV r3, r0 stop B stop END 2、寄存器R0 、R1和R2中有三个正整数，求出其中最大的数，并将其保存在R3中。 代码1：使用纯汇编语言 AREA examp,CODE,READONL Y ENTRY MOV R0,#10 MOV R1,#30 MOV R2,#20 Start CMP R0,R1 BLE lbl_a CMP R0,R2 MOVGT R3,R0 MOVLE R3,R2 B lbl_b lbl_a CMP R1,R2 MOVGT R3,R1 MOVLE R3,R2 lbl_b B . END 代码2：使用C内嵌汇编语言 #include
嵌入式系统设计复习题
山东理工大学成人高等教育嵌入式系统设计复习题 一、简述题 1、画出MCS-51单片机的总线形成图，并写出地址线和数据线的数量 2、简述定时器/计数器方式1和方式2的最长定时器时间与最短定时时间（外部晶振为6MHz） 3、简述串行口的控制寄存器SCON中的SM0、SM1、SM2的含义 4、如果一个8位的D/A转换器满量程为5V，试分别确定当数字量为75H、0ACH时对应的模拟量。 5．MCS-51系列单片机三总线如何产生？说明各控制总线的名称及含义。 6．写出MCS-51单片机P3口的第二功能名称含义。 7．MCS-51单片机工作寄存器区字节地址范围是多少？若选择当前工作寄存器区为2区，应如何设置？ 8．当中断控制寄存器IE的内容为92H时的含义是什么？ 9．简述程序状态字PSW各位的含义。 10．MCS-51系列单片机内部有哪些主要逻辑部件组成？ 11．P3口的第二功能是什么。 12．MCS-51单片机内部RAM如何分配的？ 13．写出将片内RAM 30H单元、片外RAM 3000H单元的内容读入A中的指令。 14．位地址20H与字节地址20H有何区别？位地址20H具体在片内RAM中什么位置？15．写出特殊功能寄存器IE、IP、TMOD的名称及功能。 二、名词解释 1、A/D分辨率 2、中断
三、编程 1、定时器/计数器初始化编程 若要求T0作为定时器以方式1工作，定时时间为50ms； T1作为计数器以方式2工作，计3个脉冲溢出。设单片机晶振频率为12MHZ，编写初始化程序。 2、编程将片内RAM31H单元的高3位和30H单元的高5位合并为1个字节送片内RAM32H，要求31H的高3位在高位上。 3.以30H为起始地址的内部RAM中，连续存放8个单字节无符号数， 试编一程序，求其平均值送52H单元。 4．片内RAM的40H、41H单元存放2个压缩的BCD码，编制程序将其转换成七段码，并存入片内30H～33H单元中。已知七段码表的首地址为TAB。 四、设计 1、画出利用8255A管理LED3位静态显示的原理简图，并编写显示数字5、7、9的程序。 五、指令题 1．设片内RAM（30H）=0EH，执行下面程序后，（A）=？该程序完成何功能？ MOV R0，#30H 答： MOV A，@R0 结果A= RL A 功能： MOV B，A RL A RL A ADD A，B RET 2．设（A）=40H，（R1）=23H，（40H）=05H。执行下列两条指令后，累加器A和R1以及内部RAM中40H单元的内容各为何值？ （1）XCH A，R1 （2）XCHD A，@R1 3．设内部RAM中44H单元的内容为43H，执行下列程序后 MOV SP，#78H MOV R1，#44H
嵌入式系统综合实验一
实验名称： 姓名： 学号： 装 订 线 P.1 实验报告 课程名称： 嵌入式系统设计 指导老师：马永昌 成绩：________________ 实验名称：综合实验一dht11和人体感应传感器 实验类型：验证型 同组学生姓名：孙凡原 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.掌握字符设备驱动程序的基本结构和开发方法 2.掌握用户空间调用设备驱动的方法 3.掌握用户和内核的交互 二、实验内容和原理 1.编写温湿度传感器DHT11驱动，传输打印温湿度信息 2.编写人体感应传感器驱动，控制LED 灯亮灭 原理： 温湿度传感器DHT11： 1.引脚图 实际使用传感器没有NC 引脚 2.数据采集 a.数据总时序 用户主机发送一次开始信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11 发 专业：测控技术与仪器 姓名：颜睿 学号：3130103850 日期：2018.4.28 地点：创客空间
装订线送响应信号，送出40bit 的数据，幵触发一次信采集。 b.主机发送起始信号 连接DHT11的DATA引脚的I/O口输出低电平，且低电平保持时间不能小于18ms，然后等待DHT11 作出应答信号。 c.检测从机应答信号 DHT11 的DATA 引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后DHT11 的DATA引脚处于输出状态，输出80 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出80 微秒的高电平通知外设准备接收数据。 d.接收数据 （1）数据判定规则 位数据“0”的格式为：50 微秒的低电平和26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为：50 微秒的低电平加70微秒的高电平。 接收数据时可以先等待低电平过去，即等待数据线拉高，再延时60us，因为60us大于28us且小于70us，再检测此时数据线是否为高，如果为高，则数据判定为1，否则为0。
嵌入式系统设计考试考题
一．简答题： 1.在PXA270和Exynos 4412实验系统中，都采用了核心板及母板（主板）结构，请简述这种结构设计的优点和缺点。 答：核心板是一个六层的小板，主板是一个两层的大板。两种板子的特征以及要求不同：核心板的特征是集成性高，结构复杂，成本相对较高，要求要可以高速运行。主板的特征是扩展性强，可搭载外围设备，成本低廉，相对低速。设计成两块板子，让成本高的核心板尽量缩小，成本低廉，也便于设计以及维修更换，并且让两种板子都发挥了各自的特性，所以通常设计成两块板。如果设计成一块板子，两种板子的速度不匹配，设计过程、制作工艺复杂，成本高，出现问题也不好解决，同时主板扩展性强的特性也不好发挥。但是设计成两块电路板，可能出现的问题集中在两块板子的连接上，如电路设计，传输信息的方式，速度(传输时延)，准确性等。 处理器有哪些工作模式和状态？ 答：工作模式：用户模式、系统模式、快速中断模式、中断模式、管理模式、终止模式、未定义指令模式， 从编程的角度看，ARM处理器的工作状态一般有两种，并可以在两种状态下切换： 第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令； 第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。 （ARM-Thumb Produce Call Standard）的主要内容是什么？ 答：为了使单独编译的 C语言和汇编语言之间能够相互调用，必须为子程序间的调用规定一定的规则。ATPCS 就是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则。其使用规则为： 1. 子程序通过寄存器R0~R3来传递参数. 这时寄存器可以记作: A1~A4 , 被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0~R3的内容. 2. 在子程序中,使用R4~R11来保存局部变量.这时寄存器R4~R11可以记作: V1~V8 .如果在子程序中使用到V1~V8的某些寄存器,子程序进入时必须保存这些寄存器的值,在返回前必须恢复这些寄存器的值,对于子程序中没有用到的寄存器则不必执行这些操作.在THUMB程序中，通常只能使用寄存器R4~R7来保存局部变量. 3.寄存器R12用作子程序间scratch寄存器,记作ip; 在子程序的连接代码段中经常会有这种使用规则. 4. 寄存器R13用作数据栈指针,记做SP,在子程序中寄存器R13不能用做其他用途. 寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等. 5. 寄存器R14用作连接寄存器,记作lr ; 它用于保存子程序的返回地址,如果在子程序中保存了返回地址,则R14可用作其它的用途. 6. 寄存器R15是程序计数器,记作PC ; 它不能用作其他用途. 7. ATPCS中的各寄存器在ARM编译器和汇编器中都是预定义的。 4.在嵌入式系统设计中，JTAG的主要作用是什么？ 答：1 用于烧写FLASH，烧写FLASH的软件有很多种包括 fluted flashpgm等等，但是所有这些软件都是通过jtag接口来烧写flash的，由于pc机上是没有jtag接口的，所以利用并口来传递信息给目标板的jtag接口。所以就需要并口转jtag接口的电路。 2 用于调试程序，同时应该注意到jtag接口还可以用来调试程序。而调试程序（如ARM 开发组件中的AXD）为了通过jtag接口去调试目标板上的程序，同样是使用pc的并口转
嵌入式系统设计师 历年试题解析
嵌入式系统设计师历年试题解析 本复习题页码标注所用教材为： 嵌入式系统技术张晓林2008年10月第1版高等教育出版社 如学员使用其他版本教材，请参考相关知识点 1. 嵌入式系统调试通常可以分为硬件级调试和在线仿真器调试。 考核知识点：嵌入式系统调试，参见P47 2. 在ARM处理器中，快速中断（FIQ）的优先级高于外部中断（IRQ）。 考核知识点：ARM处理器，参见P62 3. ROM能够永久或半永久地保存数据，ROM内的数据永远不会丢失。 考核知识点：存储器特点，参见P131 4. 内建测试系统(BIST)是SoC片上系统的重要结构之一，JTAG测试接口是IC芯片测试方法的标准。 考核知识点：嵌入式系统测试，参见P43 5. VHDL的基本单元描述不包括库。 考核知识点：SOC主要设计语言，参见P233 6. 嵌入式ARM架构的嵌入式处理器同时支持大端、小端（Big/Little-Endian）数据类型。 考核知识点：嵌入式ARM架构的嵌入式处理器，参见P16 7. 嵌入式操作系统通常采用整体式内核或层次式内核的结构。 考核知识点：嵌入式操作系统内核，参见P249 8. ARM7TDMI中的T代表增强型乘法器。 考核知识点：ARM处理器，参见71 9. 看门狗(Watch Dog)实际是一个简单的定时器，在固定时间内若正常清零，则自动复位处理器。 考核知识点：嵌入式式系统硬件设计，教材无参考答案 10. ARM-CPU由多家不同制造商生产，芯片外部提供的总线是不一致的。 考核知识点：嵌入式总线技术，参见P183 1．嵌入式处理器指令的执行周期包括（） A.启动、运行、退出 B.取指令、指令译码、执行指令、存储 C.启动、运行、挂起、退出 D.取指令、指令译码、执行指令 考核知识点： ARM处理器指令周期,参见P69 2．下列不属于嵌入设计处理器本身带有的基本接口是（）
嵌入式系统基础作业
一、简要说明嵌入式系统产品的基本组成、嵌入式系统特点、嵌入式系统开发流程； 答：基本组成:可分为硬件和软件两个组成部分。其中硬件组成结构以嵌入式微处理机为中心，配置存储器I/O设备、通信模块以及电源等必要的辅助借口；软件组成结构包括应用层、OS层、BSP等。 特点：“专用”计算机系统；运行环境差异大；比通用PC系统资源少；功耗低、体积小、集成度高、成本低；具有完整的系统测试和可靠性评估体系；具有较长的生命周期；需要专用开发工具和方法进行设计；包含专用调试电路；多科学知识集成系统。 开发流程：(1)系统定义与需求分析阶段。(2)方案设计阶段。(3)详细设计阶段。(4)软硬件集成测试阶段。(5)系统功能性及可靠性测试阶段。 二、写出教材图1-1嵌入式系统的组成结构中各英文缩写的中文释义； 答：.OS:操作系统 API:应用程序接口 BSP:板级支持包 Boot:启用装载 HAL:硬件抽象层 SoC/SoPC:片上系统/片上可编程系统 GPIO:控制处理器输出接口 USB:通用串行总线 LCD:液晶显示器 ADC/DAC:模数转换和数模转换 FPGA/CPLD:现场可编程门阵列/复杂可编程逻辑器件 UART/IrDA:通用异步收发传输器/红外线接口 DMA:直接内存访问 CAN:控制器局域网络 Timer/RTC:定时器/实时时钟 MMU/Cache:内存管理单元/高速缓冲存储器
三、比较说明FLASH存储器中NOR型和NAND型FLASH的主要区别；比较说明RAM 存储器中SRAM和SDRAM的主要区别； 答：NORFlash的读取和我们常见的SDRAM的读取是一样，用户可以直接运行装载在NORFLASH里面的代码，这样可以减少SRAM的容量从而节约了成本。NANDFlash没有采取内存的随机读取技术，它的读取是以一次读取一块的形式来进行的，通常是一次读取512个字节，采用这种技术的Flash比较廉价。SRAM是靠双稳态触发器来记忆信息的；SDRAM是靠MOS电路中的栅极电容来记忆信息的。由于电容上的电荷会泄漏，需要定时给与补充，所以动态RAM需要设置刷新电路。但动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低，从而成本也低，适于作大容量存储器。所以主内存通常采用SDRAM，而高速缓冲存储器（Cache）则使用SRAM，在存取速度上，SRAM>SDRAM。 四、说明嵌入式系统常见硬件平台种类、典型处理器型号； 答：典型的型号有MIPS处理器、PowerPC处理器、Sparc处理器、ARM处理器、Xtensa系列可配置处理器。 五、嵌入式系统中常用的接口或通信方式有RS232、RS485、BlueTooth、CAN、IrDA、GPRS、SPI、GSM、802.11、SPI、IIC、Ethernet、JTAG等，请根据通信介质是否无线或有线对其进行分类；请根据通信距离从近至远依次排序；请根据通信速度从慢至快依次排序； 答：无线：RS485、BlueTooth、CAN、IrDA、GPRS、GSM、802.11、Ethernet 有线：RS232、SPI、IIC、JTAG 传输距离：RS232、SPI、IIC、JTAG、BlueTooTh、IrDA、RS485、CAN、802.11、GSM、GPRS、Ethernet 传输速度：GSM、GPRS、Blueteeth、IrDA、802.11、CAN、RS232、RS485、Ethernet、IIC、SPI、JTAG 六、列举常见嵌入式操作系统及其特点； 答：源代码公开并且遵循GPL协议 有大量的免费的优秀的开发工具，且都遵从GPL，是开放源代码的。
嵌入式系统设计实验四
实验报告 课程名称： 嵌入式系统设计 指导老师：马永昌 成绩：________________ 实验名称：实验四C 语言裸机编程 实验类型：验证型 同组学生姓名：__孙凡原_______ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 ? 初步了解C 运行库 ? 初步了解gcc arm 常用编译选项 ? 了解ARM 中断处理过程 二、实验内容和原理 ? 编写C 裸机代码实现跑马灯，通过控制Timer 中断实现 ? 通过控制uart 串口进行调试打印 三、主要仪器设备 树莓派、PC 机 四、操作方法和实验步骤 1 通过定时器产生中断，控制gpio ，实现跑马灯 2 控制uart 控制器，产生调试打印。 五、实验数据记录和处理 1.主程序arm.c 注释 //包含头文件 #include
嵌入式练习题
1. 什么是嵌入式系统？其特点有些什么？ 答:嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 特点：（1）通常是面向特定应用，低功耗、体积小、集成度高； （2）是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统； （3）软硬件必须高效率地设计，根据应用需求量体裁衣，去除冗余； （4）与具体应用有机结合，具有较长的生命周期； （5）为提高执行速度和系统可靠性，软件一般固化在存储器芯片或单片机本身中； （6）本身不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 2. 嵌入式系统的BooTLoader的功能是什么？ 答： BooTLoader是系统加电后,操作系统内核或用户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序，即引导加载程序。通过这段程序,为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。 3. 什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。 4. 目前嵌入式操作系统有哪些？ 答：（1）Windows CE（2）VxWorks（3）pSOS（4）QNX（5）Palm OS（6）嵌入式Linux 5. 构造嵌入式开发环境有哪几种形式？ 答：（1）交叉开发环境（2）软件模拟环境（3)评估电路板 6. 嵌入式系统开发的基本流程? 答：（1）系统定义与需求分析 （2）规格说明 （3）系统结构设计 （4）构件设计 （5）系统集成 7. 什么是可编程片上系统？ 答：用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上系统PSOC.它是一种特殊的嵌入式系统，首先它是SOC，即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能，具有一般SOC基本属性；其次，它又具备软硬件在系统可编程的功能，是可编程系统，具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。 8. 有时要使用Thumb技术的原因? 答：16位Thumb指令集是32位ARM指令集的子集，用16位代码密度的指令获得32位处理器的性能既节省存储空间及成本，又不降低处理性能，低功耗，小体积，低成本。 9. ARM处理器的工作模式有哪几种？ 答:用户模式，系统模式，管理模式，中止模式，未定义模式，IRQ模式，FIQ模式 10. 寄存器R13，R14，R15的专用功能各是什么？ 答：R13寄存器的作用通常是堆栈指针，SP； R14用作子程序链接寄存器，LR； R15的功能是程序计数器，PC。
嵌入式系统大作业
嵌入式系统大作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
基于嵌入式系统的车载GPS导航系统的设计 1 设计目的与功能 1.1 设计目的 随着人们经济基础增强，安全意识增强的基础上，很多人都会选择车载GPS 导航设备，所以制造功能强大，价格低廉的车载GPS导航设备是有很大市场和发展前景的。由于导航仪投入小,外壳模块、芯片等材料市场供应量大,这也是我选择设计车载GPS导航设备的理由。为了满足不同用户的不同需求，我想设计一款内置四维地图系统。 1.2设计功能 1提供准确无误的全3D实景导航； 2附带全国沿途咨询； 3具有视频、音乐播放等娱乐功能。 2．需求分析调研 2.1 产品的硬件组成（型号、类型、电气特性、选择的理由等） （1）处理器：S3C2440A 400MHz，S3C2440A 是三星公司生产推出的基于ARM920T的32位RISC嵌入式微处理器，S3C2440A采用了ARM920T的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。 采用ARM920T CPU内核支持ARM调试体系结构。 （2）储存模块：SDRAM , K4M561633-75 , 64MByte Nand FLASH, K9F1208G 64MByte同步动态随机存储器，工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。 （3）音频模块：PHILIPS公司的UDA1341TS是一块功能强大的专用语音处理芯片。本设计使用的AT91RM9200处理器具有一个IIS音频接口，此接口
《单片机系统设计》实验报告
短学期实验报告 （单片机系统设计） 题目： 专业： 指导教师： 学生姓名： 学号： 完成时间： 成绩：
基于单片机的交流电压表设计 目录 1系统的设计要求 (2) 2系统的硬件要求 (2) 2.1真有效值转换电路的分析 (2) 2.2放大电路的设计 (3) 2.3A/D转换电路的设计 (3) 2.4单片机电路的分析 (4) 2.5显示电路 (4) 3 软件设计 (5) 3.1 软件的总流程图 (5) 3.2 初始化定义与定时器初始化流程图 (5) 3.3 A/D转换流程图 (6) 3.4 数据处理流程图 (6) 3.5 数据显示流程图 (7) 4 调试 (7) 4.1 调试准备 (7) 4.2 关键点调试 (7) 4.3 测试结果 (8) 4.4 误差分析 (8) 5结束语 (8) 5.1 总结 (9) 5.2 展望 (9) 附录1 总原理图 (10) 附录2 程序 (10) 附录3 实物图 (14)
基于单片机的交流电压表设计 ****学院 ****专业 姓名 指导老师：******* 1 设计要求 （1）运用单片机实现真有效值的检测和显示。 （2）数据采集使用中断方式，显示内容为有效值与峰值交替进行。 2 硬件设计 本系统是完成一个真有效值的测量和显示，利用AD737将交流电转换成交流电压的有效值，用ADC0804实现模数转换，再通过单片机用数码管来显示。系统原理框图如图2-1所示。系统框图由真有效值转换电路、放大电路、A/D 转换电路、单片机电路、数码管显示电路五部分。 图2-1 原理框图 2.1 真有效值转换电路 真有效值转换电路主要是利用AD737芯片来实现真有效值直流变换的，即将输入的交流信号转换成直流信号的有效值，其原理图如图2-2所示。 图2-2 真有效值转换电路 由于AD737最大输入电压为200mV, 所以需要接两个二极管来限制输入电压，起到限幅的作用。如图中D1、D2，由IN4148构成，电容C6是耦合电容，电阻R1是限流电阻。 2.2 放大电路设计 放大电路主要是利用运放uA741来进行放大，电路原理图如图2-3所示。 A/D 转换 单片机 电路 显示 电路 转换 电路 交流 信号 放大 电路
嵌入式系统设计复习题
《嵌入式系统设计》复习题 1、根据嵌入式系统的实时性强弱，嵌入式系统是如何分类的？结合具体的应用场合，对它们的特点分别加以描述。 实时系统指系统的计算正确性不仅取决于计算的逻辑正确性，还取决于产生结果的时间。如果未满足系统的时间约束，则认为系统失效。 非实时系统（如PDA），对计算或者外接变换响应的时间没有确定性的要求。 软实时系统（如消费类产品）软实时系统就是那些从统计的角度来说，一个任务能够得到有确保的处理时间，到达系统的事件也能够在截止期限到来之前得到处理，但违反截止期限并不会带来致命的错误。例如在网络中仅仅是轻微地降低了系统的吞吐量。 硬实时系统（工业实时控制系统）硬实时系统指系统要有确保的最坏情况下的服务时间，即对于事件的响应时间的截止期限是无论如何都必须得到满足。例如中高档汽车中使用的气囊，晚一秒钟展开气囊比没有气囊的情况更糟糕。 强实时系统, 其系统响应时间在毫秒或微秒级。 一般实时系统, 其系统响应时间在几秒的数量级上,其实时性的要求比强实时系统要差一些。 弱实时系统, 其系统响应时间约为数十秒或更长。这种系统的响应时间可能随系统负载的轻重而变化。 2、结合嵌入式系统的组成结构，详细描述嵌入式系统开发的具体工作有哪些？在嵌入式硬件和嵌入式软件之间有一个 接口层次，这个接口层为什么层？其具体的开发特点是什么？ 1）系统定义与需求分析； 2）系统设计方案的初步确立； 3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证； 4）完善初步方案、初步方案实施； 5）软硬件集成测试； 6）系统功能性能测试及可靠性测试。 嵌入式系统的组成部分是嵌入式系统硬件平台、嵌入式操作系统（RTOS）和嵌入式系统应用。 操作系统与硬件的接口 嵌入式系统硬件平台是以嵌入式处理器为核心，由存储器、I/O单元电路、通信模块、外部设备等必要的辅助接口组成的。 嵌入式软件：包括嵌入式操作系统及应用软件 嵌入式操作系统是嵌入式系统中最基本的软件，它负责分配、回收，控制和协调全部软硬件资源的并发活动，并且提供应用程序的运行环境和接口，是应用程序运行的基础。 嵌入式应用软件 嵌入式应用软件是服务于某种专用应用领域，基于某一特定的嵌入式硬件平台，用来达到用户预期任务的计算机软件。 由于引入了一个中间层，屏蔽了底层硬件的多样性，操作系统不再面对具体的硬件环境，而是面对由这个中间层次所代表的、逻辑上的硬件环境，因此，把中间层次叫做硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer, HAL）。HAL的引入大大推动了嵌入式实时系统的通用化，从而为嵌入式系统的广泛应用提供了可能。 板级支持包（Board Support Package，BSP）是现有的大多数商用嵌入式操作系统实现可移植性所采用的一种方案，是硬件抽象层的一种实现。BSP隔离了所支持的嵌入式操作系统与底层硬件平台之间的相关性，是嵌入式操作系统能够通用与BPS所支持的硬件平台，从而实现嵌入式操作系统的可移植性和跨平台性，以及嵌入式操作系统的通用性、复用性。 3、嵌入式处理器的种类有哪些？如能给出具体的代表性芯片请给出芯片的型号及生产厂家。 嵌入式微控制器8051英特尔 嵌入式微处理器ARM、MIPS、Aml86/88（Innovasic）、386EX（intel）、PowerPC（IBM）、68000系列（Motorola）DSP处理器TI公司TMS320C2000/5000/6000