嵌入式課后題答案

1、第一章1、什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，可滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積和功能有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2、請(qǐng)舉例說(shuō)明“實(shí)時(shí)”與“實(shí)時(shí)系統(tǒng)”這兩個(gè)概念。(P9)答:實(shí)時(shí): 事物發(fā)生過(guò)程中的實(shí)際時(shí)間; 實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠在指定或者確定的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和外部或內(nèi)部、同步或異步時(shí)間做出響應(yīng)的系統(tǒng)。3、舉例說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)。（P11-14）答：（1）、技術(shù)密集：（2）、專用緊湊：（3）、安全可靠：（4）、多種多樣：（5）、及時(shí)響應(yīng)：（6）、成本敏感：（7）、開(kāi)發(fā)困難：（8）不可弄斷：（9）其他：4、簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程。(P16圖

2、1.10)大致經(jīng)歷四個(gè)階段：第一階段大致在20世紀(jì)70年代之前，可看成嵌入式系統(tǒng)的萌芽階段，是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，具有與監(jiān)測(cè)、侍服、指示設(shè)備相配合的功能。第二階段是之后的十多年，是以嵌入式微處理器為基礎(chǔ)、以簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)使用8位微處理器，不需要嵌入式操作系統(tǒng)支持。第三階段大致是20世紀(jì)80年代末到90年代后，以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，主要特點(diǎn)：嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核小、效率高，具有高度的模塊化和擴(kuò)展性。第四階段從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始，是以網(wǎng)絡(luò)化和Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。 5、嵌入式系統(tǒng)的硬件由哪些基本部分組成？各部分的功

3、能如何？（P19-20）答：嵌入式系統(tǒng)的硬件部分可以分成三部分：處理器核、外圍電路和外設(shè)與擴(kuò)展。（1）處理器核：包括負(fù)責(zé)控制整個(gè)嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行的核心處理器、時(shí)鐘分頻定時(shí)器、中斷控制、I/O端口等，也可能直接包含了A/D和D/A轉(zhuǎn)換處理端口；（2）外圍電路：包括嵌入式系統(tǒng)所需要的基本存儲(chǔ)管理，晶振、復(fù)位、電源等控制電路及接口。與處理器核一起構(gòu)成一個(gè)完整的嵌入式微處理器。對(duì)32位以上的微處理器，一般還帶有專門的調(diào)試接口（JTAG或BDM）。（3）外設(shè)與擴(kuò)展：是嵌入式系統(tǒng)與真實(shí)環(huán)境交互的接口，可以提供包括擴(kuò)展存儲(chǔ)、I/O接口和打印機(jī)等設(shè)備的控制電路，或直接使用相關(guān)的控制芯片。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，還可

4、以擴(kuò)展一些專用芯片，如加密解密、現(xiàn)場(chǎng)總路線、移動(dòng)通信等專用芯片。6、嵌入式軟件體系包含哪幾層？概述各層的功能。(P20-21)答：嵌入式軟件體系包含四個(gè)層次：板級(jí)支持包、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、應(yīng)用編程接口API和嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。（1）板級(jí)支持包：它是介于嵌入式硬件和上層軟件之間的一個(gè)底層軟件開(kāi)發(fā)包，主要目的是屏蔽下層硬件。（2）嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：它可以分成基本內(nèi)核和擴(kuò)展內(nèi)核兩部分。基本內(nèi)核提供操作系統(tǒng)的核心功能，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度、存儲(chǔ)分配、時(shí)鐘管理、中斷管理，也可提供文件、GUI、網(wǎng)絡(luò)等通用服務(wù)。而擴(kuò)展內(nèi)核根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的需要，為用戶提供面向領(lǐng)域或面向具體行業(yè)的操作系統(tǒng)擴(kuò)展功能。（3）應(yīng)用

5、編程接口：由為編制嵌入式應(yīng)用程序提供的各種編程接口庫(kù)或組件組成，可以針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同安全要求分別構(gòu)建，減輕應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的負(fù)擔(dān)。（4）嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)：是最終運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用軟件，如嵌入式文本編輯、游戲、讀寫卡系統(tǒng)、家電控制軟件、多媒體播放軟件等。實(shí)際構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)時(shí)，并不一定需要RTOS和應(yīng)用編程接口API。7、描述嵌入式系統(tǒng)的基本開(kāi)發(fā)過(guò)程。(P22-23)答：開(kāi)發(fā)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就意味著軟件與硬件的同時(shí)開(kāi)發(fā)，其過(guò)程包括產(chǎn)品定義、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、軟硬件設(shè)計(jì)、軟硬件集成、產(chǎn)品測(cè)試、產(chǎn)品發(fā)布、產(chǎn)品維護(hù)等階段。（1）產(chǎn)品定義：確定開(kāi)發(fā)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并提煉出需求規(guī)格說(shuō)明書，作為設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

6、（2）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)需求規(guī)格說(shuō)明書中定義的各類指標(biāo)，包括硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分，嵌入式微處理器、各類芯片的選擇，系統(tǒng)軟件和開(kāi)發(fā)工具的選擇等。（3）軟硬件設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，軟硬件設(shè)計(jì)各自獨(dú)立進(jìn)行，依據(jù)是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的軟硬件劃分及功能性能要求。（4）軟硬件集成與測(cè)試：在估計(jì)軟硬件無(wú)單獨(dú)錯(cuò)誤的前提下，可以將它們按預(yù)先確定的接口集成起來(lái)，進(jìn)行聯(lián)調(diào)，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)獨(dú)立設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤。（5）產(chǎn)品發(fā)布：依據(jù)產(chǎn)品定義，對(duì)集成好的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，檢查是否滿足規(guī)格說(shuō)明書中給定的各項(xiàng)指標(biāo)要求，由此決定產(chǎn)品是否可以發(fā)布。11、嵌入式軟件測(cè)試有哪些難點(diǎn)？需要進(jìn)行哪些常規(guī)測(cè)試？(P2

7、5-26)答：其測(cè)試的難點(diǎn)如下：1）、軟件功能的測(cè)試依賴不需要編碼的硬件功能，快速定位軟硬件錯(cuò)誤困難。2）、健壯性測(cè)試、可用性測(cè)試很難編碼實(shí)現(xiàn)。3）、交叉測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試用例、測(cè)試結(jié)果上載困難，而且有可能與實(shí)際目標(biāo)環(huán)境不完全一致。4）、對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)的嵌入式系，難以測(cè)試線程、任務(wù)、子系統(tǒng)之間的交互、并發(fā)和容錯(cuò)能力，也難以確定時(shí)間約束是否滿足。5）、于多任務(wù)系統(tǒng)，特別是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不確定性，對(duì)嵌入式系統(tǒng)性能測(cè)試、確定性測(cè)試造成嚴(yán)重的瓶頸。6）、嵌入式系統(tǒng)的多樣性同樣造成測(cè)試自動(dòng)化技術(shù)難以實(shí)施。需要的常規(guī)測(cè)試有：芯片測(cè)試、黑盒白盒測(cè)試、覆蓋測(cè)試、狀態(tài)測(cè)試、集成測(cè)試、可靠性測(cè)試。定期的測(cè)試微處理器、存儲(chǔ)器

8、以及嵌入式程序占用的存儲(chǔ)空間；外設(shè)的測(cè)試；電源測(cè)試；耗材的測(cè)試；安全測(cè)試；通信電纜測(cè)試。第二章1、 查閱相關(guān)資料，談?wù)勀銓?duì)嵌入式硬件系統(tǒng)基本架構(gòu)的認(rèn)識(shí)。嵌入式硬件系統(tǒng)是以嵌入式微處理器為核心，主要由嵌入式微處理器、總線、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口和外圍設(shè)備組成。嵌入式系統(tǒng)的硬件可分為核心微處理器、控制電路以及外設(shè)與擴(kuò)展嵌入式微處理器是各種面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)的核心部件，是控制系統(tǒng)運(yùn)行的硬件單元。特點(diǎn)有體積小，集成度高，對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，具有很強(qiáng)的功能保護(hù)功能，可擴(kuò)展。嵌入式存儲(chǔ)系統(tǒng)由高速緩沖區(qū)，主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器組成。2、試敘述馮.諾依曼體系結(jié)構(gòu)和哈佛體系結(jié)構(gòu)的區(qū)別

9、。(P30-31)答： （1）馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器系統(tǒng)和輸入、輸出設(shè)備組成，存儲(chǔ)器系統(tǒng)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)和指令，并可以根據(jù)所給的地址對(duì)其進(jìn)行讀、寫操作。數(shù)據(jù)和指令存在同一存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)稱為馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)。CPU有若干個(gè)可以存放內(nèi)部使用值的內(nèi)部寄存器，其中典型的寄存器是程序計(jì)數(shù)器（PC）。CPU根據(jù)PC中的內(nèi)容從存儲(chǔ)器中取出指令，然后對(duì)指令進(jìn)行譯碼，執(zhí)行。（2） 哈佛體系結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)，程序計(jì)數(shù)器（PC）只值向程序存儲(chǔ)器而不值向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣，即使數(shù)據(jù)總線被占用，CPU也可以繼續(xù)從程序內(nèi)存中取指令執(zhí)行，直到遇到訪

10、問(wèn)內(nèi)存的指令才不得不停下來(lái)等待DMA結(jié)束。這樣就是在CPU的操作和外設(shè)DMA的操作之間引入了某種并行度，從而可以提高系統(tǒng)的效率。獨(dú)立的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提高了數(shù)字處理的性能，讓兩個(gè)存儲(chǔ)器有不同的端口，可提供較大的存儲(chǔ)器寬度。這樣，數(shù)據(jù)和程序不必再競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)端口，加快了機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間。3、試敘述RISC的優(yōu)點(diǎn)以及與CISC相比有何特點(diǎn)？(P31表2.1)答: 答:RISC并非只是簡(jiǎn)單地減少指令，而是把著眼點(diǎn)放在了如何使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理地提高運(yùn)算速度上。RISC結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)包括優(yōu)先選取使用頻率最高的簡(jiǎn)單指令，避免復(fù)雜指令；將指令長(zhǎng)度固定，指令格式和尋址方式種類減少；簡(jiǎn)易的譯碼指令格式，在

11、單周期內(nèi)完成指令等。 表2.1 CISC和RISC的對(duì)比如下：類別 CISC RISC指令系統(tǒng)指令數(shù)量很多相對(duì)較少執(zhí)行時(shí)間有些指令執(zhí)行時(shí)間很長(zhǎng)，如整塊的存儲(chǔ)內(nèi)容拷貝；或?qū)⒍鄠€(gè)寄存器的內(nèi)容拷貝到存儲(chǔ)器 多為單周期指令編碼長(zhǎng)度編碼長(zhǎng)度可變，115個(gè)字節(jié)編碼長(zhǎng)度固定，通常為4個(gè)字節(jié)尋址方式尋址方式多樣尋址方式較簡(jiǎn)單操作可以對(duì)存儲(chǔ)器和寄存器進(jìn)行運(yùn)算和操作僅load/store指令可以對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，其余指令只能對(duì)寄存器進(jìn)行運(yùn)算和操作編譯難以用優(yōu)化編譯器生成高效的目標(biāo)代碼程序采用優(yōu)化編碼技術(shù)，生成高效的目標(biāo)代碼程序5、ARM9TDMI中T、D、M、I的含義是什么？（P34）答：TDMI的基本含義如下：

12、T-支持16位壓縮指令集Thumb；D-支持片上Debug；M-內(nèi)嵌硬件乘法器Multiplier；I-嵌入式ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)。6、ARM微處理器的運(yùn)算模式有那幾種？各種運(yùn)行模式下分別有什么特點(diǎn)？(P36 表2.2)答：ARM微處理器支持7種運(yùn)行模式，運(yùn)行模式可以通過(guò)軟件控制改變，外部中斷或異常處理也可以引起模式發(fā)生改變。其運(yùn)行模式如下：模式 模式描述用戶（user） ARM微處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)快速中斷（FIQ） 用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理外部中斷（IRQ） 用于通用的中斷處理管理（supervision） 操作系統(tǒng)保護(hù)模式數(shù)據(jù)訪問(wèn)中斷（abort） 實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器保

13、護(hù)系統(tǒng)（system） 運(yùn)行特權(quán)操作系統(tǒng)任務(wù)未定義（undifined） 支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真7、ARM有哪幾種異常類型？ARM的異常是如何響應(yīng)和返回的？(P41表2.5)答：ARM內(nèi)核支持7種中斷和異常。不同的中斷處于不同的處理模式，具有不同的優(yōu)先級(jí)，而且每個(gè)中斷都有固定的中斷入口地址。當(dāng)一個(gè)中斷發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的R14存儲(chǔ)中斷返回地址，SPSR存儲(chǔ)狀態(tài)寄存器CPSR的值。異常類型微處理器模式入口地址優(yōu)先級(jí)描述復(fù)位 管理 0x00 1當(dāng)微處理器的復(fù)位電平有效時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常處理程序處執(zhí)行未定義指令 未定義 0x04 7當(dāng)ARM微處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時(shí)，產(chǎn)生

14、未定義指令異常。可使用該異常機(jī)制進(jìn)行軟件仿真軟件中斷 管理 0x08 6該異常由執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生，可用于用戶模式下的程序調(diào)用特權(quán) 操作指令。可使用該異常機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用預(yù)取中止數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止 0x0c 5 若微處理器預(yù)讀指令的地址不存在或該地址不允許當(dāng)前指令訪問(wèn)，存儲(chǔ)器向微處理器發(fā)出中止信號(hào)，但當(dāng)預(yù)讀的指令被執(zhí)行時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生指令預(yù)取中止異常數(shù)據(jù)中止數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止 0x10 2若微處理器數(shù)據(jù)訪問(wèn)指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng)前指令訪問(wèn)時(shí)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止異常外部中斷外部中斷 0x18 4當(dāng)ARM外部中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的I位為0時(shí)，產(chǎn)生IRQ異常。系統(tǒng)的外設(shè)可通過(guò)該異常請(qǐng)求中斷服務(wù)快

15、速中斷快速中斷 0x1c 3當(dāng)ARM快速中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的F位為0時(shí)，產(chǎn)生IRQ異常8、試簡(jiǎn)述ARM指令的尋址方式。（P44-46）答：ARM指令的尋址方式如下：尋址方式含義立即（數(shù)）操作數(shù)本身就在指令中給出，只要取出指令也就取到了操作數(shù)，即立即數(shù)寄存器 利用寄存器中的數(shù)值作為操作數(shù)寄存器間接以寄存器中的值作為操作數(shù)的地址，而操作數(shù)本身存放在存儲(chǔ)器中變址 將基址寄存器的內(nèi)容與指令給出的偏移量相加，形成操作數(shù)的有效地址，用于訪問(wèn)基址附近的存儲(chǔ)單元多寄存器一條指令可以完成多個(gè)寄存器值的傳送相對(duì) 以程序計(jì)算器pc的當(dāng)前值為基地址，指令中的地址標(biāo)號(hào)作為偏移量，將二者相加之后得到操作數(shù)的有

16、效地址堆棧 “先進(jìn)先出”順序進(jìn)行存取的存儲(chǔ)區(qū)，使用一個(gè)稱作堆棧指針（sp）的專用寄存器指示當(dāng)前操作位置，堆棧指針總是指向棧頂10、Thumb指令集和ARM指令集相比有哪些優(yōu)勢(shì)？(P58)答: thumb指令包括基本的加減循環(huán)移位及跳轉(zhuǎn)指令。大部分arm指令可以用一條thumb指令來(lái)完成相同的操作，在應(yīng)用程序的編寫過(guò)程中，只要遵循一定調(diào)用的規(guī)則，thumb子程序和arm子程序可以相互調(diào)用。大多數(shù)thumb指令是無(wú)條件執(zhí)行的，而幾乎所有的arm指令都是有條件執(zhí)行的；大多數(shù)thumb數(shù)據(jù)處理指令的目的寄存器與其中一個(gè)源寄存器相同11、 試敘述S3C2410X微處理器有哪些外圍資源？ 答：S3C241

17、0X采用ARM920T內(nèi)核和AMBA總線。其結(jié)構(gòu)包括; 1、1個(gè)LCD控制器，支持SNT/TFT液晶顯示屏。 2、外部存儲(chǔ)器管理（SDRAM控制器和芯片選擇邏輯）。3、3個(gè)通道的UART.。4個(gè)通道的DAM，支持存儲(chǔ)器和I/O口之間的傳輸。5、4個(gè)具有PWM功能的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和1個(gè)16位內(nèi)部定時(shí)器，支持外部時(shí)鐘源。6、8通道的10位ADC，10位分辨率。7、觸摸屏接口8、IIS總線接口。9、2個(gè)USB主機(jī)接口，1個(gè)USB設(shè)備接口。10、2個(gè)SPI接口。11、SD卡接口和MMC卡接口。12、16位看門狗定時(shí)器。13、117位通用I/O口和24位外部中斷源。14、8通道10 位AD控制器。1

18、5、電源管理 12、S3C2410X存儲(chǔ)控制器支持哪兩種模式答：S3C2410X 存儲(chǔ)控制器支持大端、小端模式存儲(chǔ)13、 簡(jiǎn)述S3C2410X復(fù)位后存儲(chǔ)器映射和地址空間分配情況。 答: S3C2410X存儲(chǔ)器為片外存儲(chǔ)器提供控制信號(hào)，1、支持大端、小端模式（可由編程選擇）。2、地址空間：每Bank 128 MB,分為8Bank(共1GB) 。3、Bank0-Bank6起始地址固定，Bank7起始地址可變，Bank0支持16/32位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器Bank1-Bank7支持8/16/32位數(shù)據(jù)存??；其中，Bank7起始地址可。 存儲(chǔ)器的映射Bank 0的數(shù)據(jù)總線寬度只能是16位或者32位，由復(fù)位時(shí)OM

19、1:0決定。Bank0作為啟動(dòng)ROMBank(映射地址0X00000000，因此在對(duì)ROM進(jìn)行第一次存取前就必須決定Bank0的總線寬度。14、S3C2410X的時(shí)鐘和電源管理模塊包含哪幾個(gè)部分？試敘述各個(gè)模塊的功能。(P61-64)答：包含以下3個(gè)部分：1）時(shí)鐘管理邏輯：產(chǎn)生三種時(shí)鐘信號(hào)：FCLK、HCLK、PCLK。同時(shí)時(shí)鐘管理邏輯還包含二個(gè)鎖相環(huán)：MPLL(用于FCLK,HCLK,PCLK)、UPLL（用于USB）。2）USB時(shí)鐘控制：USB主機(jī)和USB設(shè)備接口要求48MHz時(shí)鐘，S3C2410X內(nèi)部包含了為USB產(chǎn)生48MHZ時(shí)鐘的專用鎖相環(huán)（UPLL）。3）電源管理：電源管理模塊可以

20、通過(guò)軟件的方式控制系統(tǒng)時(shí)鐘，從而達(dá)到降低功耗的目的，這種機(jī)制和鎖相環(huán)、控制邏輯等相關(guān)。四種模式：Normal，Slow，Idle和Power-Off模式。17、 S3C2410X有多少個(gè)I/O端口？提供多少I/O引腳？有哪些重要的端口寄存器？ S3C2410X 芯片上共有 71 個(gè)多功能的輸入/輸出引腳,它們分為 7 組 I/O 端口。重要的寄存器有：端口數(shù)據(jù)寄存器，端口上拉寄存器，I/O端口控制器。18、簡(jiǎn)述S3C2410X的通用異步收發(fā)器工作原理。(P69)答：S3C2410X的通用異步收發(fā)器（UART）提供三路獨(dú)立的異步串行I/O口，可運(yùn)行在中斷模式或者DMA模式，換句話說(shuō)，UART可以

21、產(chǎn)生中斷或DMA請(qǐng)求進(jìn)行CPU和UART之間的數(shù)據(jù)傳送。UART可以支持高達(dá)230.4Kbps的數(shù)據(jù)速率，如果由外設(shè)提供時(shí)鐘，UART還可以運(yùn)行在更高的頻率。每個(gè)UART通道都包含兩個(gè)16Byte用于接收、發(fā)送數(shù)據(jù)的FIFOs.S3C2410X UART具有可編程的波特率、1-2位停止位、5-8位的數(shù)據(jù)寬度和奇偶效驗(yàn)。每個(gè)UART包含一個(gè)波特率發(fā)生器、傳送單元、發(fā)送單元和控制單元。通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、自動(dòng)流控制、RS-232C接口、中斷、DMA請(qǐng)求、波特率發(fā)生器。第三章1、簡(jiǎn)述嵌入式微處理器的選型原則。(P80)答：設(shè)計(jì)人員要求根據(jù)不同的應(yīng)用來(lái)有針對(duì)性地進(jìn)行選型，在完成需求分析之后，主要從

22、微處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)時(shí)鐘（工作頻率）、內(nèi)存儲(chǔ)器的容量、外圍設(shè)備等方面來(lái)綜合選擇。3、NAND Flash和NOR Flash各自的特點(diǎn)是什么？(P85)答：NAND的特點(diǎn)是：極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度；寫入和檫除的速度也很快，但NAND需要特殊的系統(tǒng)接口來(lái)串行地存取數(shù)據(jù)，對(duì)NAND的管理比較復(fù)雜。NOR的特點(diǎn)是：芯片內(nèi)執(zhí)行，即應(yīng)用的程序可以不必把代碼讀到系統(tǒng)RAM中而直接在Flash內(nèi)運(yùn)用；傳輸效率很高，在1-16MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫入和檫除的速度大大影響了它的性能。4、簡(jiǎn)述在電源模塊的控制下微處理器的幾種工作方式。(P81 a,b,c) 答：下面是電源管理

23、可控制微處理器的幾種不同耗電的工作方式：A、運(yùn)行方式：屬于正常方式，允許所有電源和時(shí)鐘輸出。在系統(tǒng)復(fù)位后就進(jìn)入了運(yùn)行方式。B、空閑方式：允許用戶停止cpu核時(shí)鐘，但仍繼續(xù)監(jiān)視片內(nèi)外中斷請(qǐng)求。這時(shí)系統(tǒng)單元模塊（中斷控制器、lcd控制器、時(shí)鐘和電源管理器等）及存儲(chǔ)器仍處于運(yùn)行狀態(tài)。C、睡眠方式：微處理器內(nèi)核停止供電，僅電源管理器繼續(xù)工作。使用喚醒信號(hào)和復(fù)位信號(hào)等才能觸發(fā)微處理器工作。5、為S3C2410X微處理器設(shè)計(jì)一個(gè)具有串口、從USB接口的最小系統(tǒng)？答：由于只用S3C2410X設(shè)計(jì)一個(gè)具有串口、從USB接口的最小系統(tǒng)，所以只畫出了S3C2410X的部分針腳，整個(gè)設(shè)計(jì)圖如下 最小系統(tǒng)6、如何為S

24、3C2410X微處理器擴(kuò)展SDRAM接口電路。答：由于SDRAM的運(yùn)行速度比較高，因此在進(jìn)行電路神經(jīng)時(shí)需要注意所以的地址總線和控制信號(hào)線長(zhǎng)度相等、所有的數(shù)據(jù)走線等長(zhǎng)的問(wèn)題，其電路設(shè)計(jì)圖如下圖所示。地址總線和控制總線在輸出端上可串入小電阻以使系統(tǒng)更穩(wěn)定等，在電路時(shí)序允許的前提下，為了抑制信號(hào)反射，可以在關(guān)鍵信號(hào)輸出端串入小阻值的電阻，通常采用22-23的電阻。7、S3C2410X微處理器是怎樣連接NAND Flash的？答：以K9F1208為例，其存儲(chǔ)容量為64MB，數(shù)據(jù)總線寬度為8位，工作電壓為2.7-3.6僅需要3.3v電源便可完成在系統(tǒng)的編程與檫除操作，K9F1208的I/O口即可以接收和

25、發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收地址信息和控制命令。在CLE有效時(shí)，鎖存在I/O口上的是控制命令字；在ALE有效時(shí)，鎖存在I/O口上的是地址；RE和WE有效時(shí)，鎖存的是數(shù)據(jù)。其電路設(shè)計(jì)圖如下第四章1、 嵌入式軟件的種類和特點(diǎn)有哪些？答：種類有3種：嵌入式操作系統(tǒng)EOS（Embedded Operating System）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。嵌入式支撐軟件：支撐軟件是用于幫助和支持軟件開(kāi)發(fā)的軟件，通常包括數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)發(fā)工具，其中以數(shù)據(jù)庫(kù)最為重要。嵌入式應(yīng)用軟件：嵌入式應(yīng)用軟件是針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域，基于某一固定的硬件平臺(tái)，用來(lái)達(dá)到用戶

26、預(yù)期目標(biāo)的計(jì)算機(jī)軟件。主要特點(diǎn)如下：1）、是一個(gè)高層次上的抽象，涉及組成系統(tǒng)的元素、元素之間的交互、元素合成的模型及對(duì)模型的限制；它并不涉及具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也不關(guān)心具體的實(shí)現(xiàn)；而實(shí)際系統(tǒng)是這種體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。2）、必須滿足系統(tǒng)規(guī)格說(shuō)明定義的所有需求，包括功能性和非功能性需求。在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。3）、在設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)時(shí)，除必須考慮系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)環(huán)境的局限性之外，還必須考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性、系統(tǒng)今后的擴(kuò)展性和伸縮性以及與現(xiàn)存系統(tǒng)的兼容性等。顯然，這需要進(jìn)行綜合決策判斷。2、 什么是軟件體系結(jié)構(gòu)？軟件體系結(jié)構(gòu)有哪些作用？(P98,99)答：軟件體系結(jié)構(gòu)是包含系統(tǒng)構(gòu)件、連接件和

27、約束的集合，是反映不同人員需求的集合，也是展示由構(gòu)件、連接件和約束所定義的系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)如何滿足不同人員需求的原理的集合。軟件體系結(jié)構(gòu)的作用主要體現(xiàn)在二個(gè)方面：一方面，體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)劃；另一方面，體系結(jié)構(gòu)是幫助管理復(fù)雜系統(tǒng)的抽象框架。3、整體結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)各自有哪些特點(diǎn)？比較它們的差異。(p101-103)答：整體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1）系統(tǒng)中每個(gè)函數(shù)有唯一定義好的接口-參數(shù)和返回值，函數(shù)間調(diào)用不受限制。2）軟件開(kāi)發(fā)是設(shè)計(jì)、函數(shù)編碼/調(diào)試、鏈接成系統(tǒng)的反復(fù)過(guò)程，所有函數(shù)相互可見(jiàn)，不存在任何的信息隱藏。3）函數(shù)調(diào)用可以有簡(jiǎn)單的分類，如核心調(diào)用、系統(tǒng)調(diào)用、用戶調(diào)用等，用以簡(jiǎn)化

28、編程，當(dāng)然也可以不嚴(yán)格劃分。4）系統(tǒng)有唯一的主程序入口。層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1）可以在現(xiàn)有抽象層的基礎(chǔ)上增加新的抽象層，便于簡(jiǎn)化復(fù)雜問(wèn)題的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。2）對(duì)每層功能、接口的改變，最多影響上下層。3）每層的接口都是抽象的，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)不受限制，因此很容易支持軟件的重用?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1）將一個(gè)軟件系統(tǒng)劃分為服務(wù)器端和客戶端兩部分。2）服務(wù)器端統(tǒng)一存放系統(tǒng)中將使用的各種實(shí)現(xiàn)策略、算法和信息；根據(jù)客戶端的請(qǐng)求完成相應(yīng)的工作，并將結(jié)果信息發(fā)還給客戶端，也就是提供所謂的服務(wù)。3）客戶端根據(jù)軟件功能的實(shí)際需要，向服務(wù)器端發(fā)出請(qǐng)求，要求服務(wù)器端選擇適當(dāng)?shù)牟呗院托畔⑦M(jìn)行處理，接收返還的信息并體現(xiàn)給終端用戶。

29、4）一個(gè)服務(wù)器端可以同時(shí)接收多個(gè)客戶端的請(qǐng)求并完成相應(yīng)的服務(wù)。5、在前后臺(tái)系統(tǒng)中,前臺(tái)和后臺(tái)的交互是如何完成的?答：基本思想：在系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中，將運(yùn)行的任務(wù)分為前臺(tái)和后臺(tái)兩類。在后臺(tái)，一組任務(wù)按輪訓(xùn)方式訪問(wèn)CPU；在前臺(tái)，當(dāng)有實(shí)時(shí)任務(wù)到達(dá)時(shí)首先提出中斷請(qǐng)求，之后將任務(wù)交給后臺(tái)，按照后臺(tái)的運(yùn)行模式工作。7、什么是任務(wù)？什么是實(shí)時(shí)任務(wù)？(P110)答:任務(wù)是軟件設(shè)計(jì)時(shí)抽象出相互作用的程序集合或者軟件實(shí)體,每個(gè)程序執(zhí)行時(shí)稱之為任務(wù);一個(gè)帶有實(shí)時(shí)性能約束的任務(wù)稱為實(shí)時(shí)任務(wù).8、實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)與前后臺(tái)系統(tǒng)有哪些差異？()答:前后臺(tái)系統(tǒng)也稱為中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其軟件結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)是運(yùn)行的任務(wù)有前后臺(tái)之分.前臺(tái)

30、處理的是中斷級(jí)別的事務(wù),而后臺(tái)處理是實(shí)時(shí)任務(wù).為了有效地支持實(shí)時(shí)多任務(wù)應(yīng)用,在架構(gòu)系統(tǒng)時(shí)有必要從系統(tǒng)中抽象出一個(gè)便于上層應(yīng)用開(kāi)發(fā)的平臺(tái),這就是實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng).9、 概述實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，說(shuō)明各組成部分的功能。(P111)多任務(wù)系統(tǒng)是基于層次結(jié)構(gòu)構(gòu)架的，每一層對(duì)其上層而言好像是一個(gè)虛擬機(jī)（Virtual Machine），下層為上層提供服務(wù)，上層利用下層提供的服務(wù)。層與層之間定義有良好的接口，上下層之間通過(guò)接口進(jìn)行交互與通信，每層劃分為一個(gè)或者多個(gè)模塊。 11、多處理器的結(jié)構(gòu)有哪些不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？可以對(duì)應(yīng)哪些具體的應(yīng)用。(P114)答：如下分類：1）總線型：將若干結(jié)點(diǎn)通過(guò)一條高速總線互連

31、起來(lái)形成網(wǎng)絡(luò)，采用廣播方式實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)間通信。2）星型：每個(gè)遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)通過(guò)一條單獨(dú)的傳輸總線與中心結(jié)點(diǎn)連接，即采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，使用網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)星型。3）環(huán)型：將各結(jié)點(diǎn)連接成環(huán)形，網(wǎng)絡(luò)中的信息流是定向的，由一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息，將繞環(huán)傳輸一周后還回原點(diǎn)。4）樹型：將一個(gè)多級(jí)星型網(wǎng)絡(luò)按層次排列，便形成樹型網(wǎng)絡(luò)。樹的根是中央處理器，樹的葉是終端計(jì)算機(jī)。5）陣列型：只有相鄰結(jié)點(diǎn)互連和互通，多個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)陣列。6）網(wǎng)絡(luò)型：各個(gè)結(jié)點(diǎn)間通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)連接，形成不規(guī)則的形狀，結(jié)點(diǎn)之間通常都有多條通道。第五章1、 敘述RTOS特點(diǎn)。RTOS特點(diǎn)有：一、時(shí)間約束性，實(shí)時(shí)系統(tǒng)的任務(wù)具有一定的時(shí)間約束（截止時(shí)間）。根據(jù)截止時(shí)間，實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性分為“硬實(shí)時(shí)”和“軟實(shí)時(shí)”。二、可預(yù)測(cè)性，可預(yù)測(cè)性是指系統(tǒng)能夠?qū)?shí)時(shí)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行判斷，確定是否能夠滿足任務(wù)的時(shí)限要求。三、可靠性，大多數(shù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求有較高的可靠性。四、與外部環(huán)境的交互作用性，實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常運(yùn)行在一定的環(huán)境下，外部環(huán)境是實(shí)時(shí)系統(tǒng)不可缺少的一個(gè)組成部分。五、多任務(wù)類型，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，不但包括周期任務(wù)、偶發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù)，還包括非實(shí)時(shí)任務(wù)。六、約束的復(fù)雜性，任務(wù)的約束包括時(shí)間約束、資源約束、執(zhí)行順序約束和性能約束。七