嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程大作業(yè)

2012年上學(xué)期嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程大作業(yè)1、敘述下列相關(guān)名詞的含義ARM、xscale、PXA255、RISC、體系結(jié)構(gòu)答：1）ARM：英國的一家公司；時下流行的一種體系結(jié)構(gòu)。2）XScale：ARM架構(gòu)v5TE指令集的CPU。3）PXA255：XScale的內(nèi)核版本。4）RISC：ReducedInstructionSetComputing，即精簡指令集，一種CPU的設(shè)計概念；與之相對的是CISC，即復(fù)雜指令集5）體系結(jié)構(gòu)：嵌入式系統(tǒng)硬件與軟件的銜接；它確定嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的部件、部件功能、部件間借口的設(shè)計，并集中于嵌入式系統(tǒng)的核心部分——處理器的運算與內(nèi)存的存取。2、畫出嵌入式硬件系統(tǒng)組成的模塊結(jié)構(gòu)圖3、敘述基于linux的嵌入式平臺的搭建過程答：Linux嵌入式平臺的搭建符合嵌入式平臺搭建的一般過程，但是具體到Linux嵌入式平臺，又有些許不同，其搭建過程如下：1）處理器以及硬件開發(fā)平臺的選擇以處理器為主，結(jié)合考慮硬件平臺的情況。處理器考慮的問題包括應(yīng)用類型及I/O接口、主頻和功耗、對不同類型存儲器的支持、封裝等；硬件平臺的選擇和設(shè)計包括內(nèi)存和外圍存儲器、輸入輸出接口以及設(shè)備等幾項主要內(nèi)容。2）操作系統(tǒng)的選擇由于已經(jīng)選取了Linux操作系統(tǒng)，因此此處主要是內(nèi)核版本的選取以及對內(nèi)核功能的裁剪。3）開發(fā)環(huán)境的選取即開發(fā)工具的選取，主要是指開發(fā)軟件的選取，比如常用的minicom。4）開發(fā)實施首先，Bootloader的燒制。目的是對硬件系統(tǒng)基本功能的支持，比如串口通信。其次，內(nèi)核文件的制作。接下來，內(nèi)核文件的拷貝。此時，可以通過串口或者網(wǎng)口實施傳輸，能夠大幅度提高傳輸速度。最后，在主機使用開發(fā)軟件，完成對硬件系統(tǒng)的開發(fā)工作。包括硬件驅(qū)動程序、上層的應(yīng)用程序、系統(tǒng)的集成與調(diào)試等。4、如下為xscale處理器的內(nèi)核框圖：簡述內(nèi)核框圖中每個模塊的名稱及指標。答：1）InstructionCache：指令Cache；大小32KB，32路，支持線性鎖定2）Micro-Processor：微處理器；七級流水3）DataCache：數(shù)據(jù)Cache；最大支持32KB，32路4）DataRam：數(shù)據(jù)Ram；最大支持28KB5）Mini-DataCache：迷你數(shù)據(jù)Cache；大小2KB，2路6）BranchTargetBuffer：分支目標緩存；128入口7）IMMU/DMMU：指令/數(shù)據(jù)存儲管理單元；32路，全相關(guān)，支持鎖定8）FillBuffer：填充緩存；4~8入口9）PerformanceMonitoring：功能顯示器10）Debug：硬件中斷斷點記錄11）PowerManagementControl：電源管理控制12）MAC：乘加單元；40位累加/累乘，16位單指令多數(shù)據(jù)流操作，16*32位操作單周期支持量），其中register_chrdev（）是內(nèi)核提供的函數(shù)，作用是完成注冊新的字符設(shè)備*/ printf("%s%sinitialized.\n",KEYPAD_NAME,KEYPAD_VERSION); led_off_on(); return0;}staticvoid_exitxhyper250_keypad_exit(void)/*向操作系統(tǒng)卸載設(shè)備函數(shù)*/{ unregister_chrdev(LEDnKEY_MAJOR,"lednkey"); led_off_on();}module_init(xhyper250_keypad_init);/*顯式聲明初始化設(shè)備函數(shù)*/module_exit(xhyper250_keypad_exit);/*顯式聲明卸載設(shè)備函數(shù)*//*通過上述兩個聲明內(nèi)核知道驅(qū)動程序的進入點*/測試文件的源代碼如下：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#defineLED_SHOW10intfd;staticchar*dev_name="/dev/keypad";intmain(intargc,char**argv){ intdata=0,pre_data; fd=open(dev_name,O_RDWR); if(!(fd>=0)) { printf("%sfileopenfailed\n",dev_name); exit(-1); } printf("\nkeypadApp:pressthepushbuttonseeshowled-ExitCtrl-C\n",dev_name); ioctl(fd,LED_SHOW,1); while(1) { do { pre_data=data; read(fd,(char*)&data,sizeof(data)); data=(data&0xff); }while(data==0); if(pre_data==0) { printf("Write%dLED\n",data); write(fd,(constchar*)&data,sizeof((constchar)data)); } } close(fd); return0;}1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structfile_operations{structmodule*owner;loff_t（*llseek）（structfile*,loff_t,int）；ssize_t（*read）（structfile*,char__user*,size_t,loff_t*）；ssize_t（*aio_read）（structkiocb*,char__user*,size_t,loff_t）；ssize_t（*write）（structfile*,constchar__user*,size_t,loff_t*）；ssize_t（*aio_write）（structkiocb*,constchar__user*,size_t,loff_t）；int（*readdir）（structfile*,void*,filldir_t）；unsignedint（*poll）（structfile*,structpoll_table_struct*）；int（*ioctl）（structinode*,structfile*,unsignedint,unsignedlong）；long（*unlocked_ioctl）（structfile*,unsignedint,unsignedlong）；long（*compat_ioctl）（structfile*,unsignedint,unsignedlong）；int（*mmap）（structfile*,structvm_area_struct*）；int（*open）（structinode*,structfile*）；inode_operations。int（*flush）（structfile*）；int（*release）（structinode*,structfile*）；int（*fsync）（structfile*,structdentry*,intdatasync）；int（*aio_fsync）（structkiocb*,intdatasync）；int（*fasync）（int,structfile*,int）；int（*lock）（structfile*,int,structfile_lock*）；ssize_t（*readv）（structfile*,conststructiovec*,unsignedlong,loff_t*）；ssize_t（*writev）（structfile*,conststructiovec*,unsignedlong,loff_t*）；ssize_t（*sendfile）（structfile*,loff_t*,size_t,read_actor_t,void*）；ssize_t（*sendpage）（structfile*,structpage*,int,size_t,loff_t*,int）；unsignedlong（*get_unmapped_area）（structfile*,unsignedlong,unsignedlong,unsignedlong,unsignedlong）；int（*check_flags）（int）；int（*dir_notify）（structfile*filp,unsignedlongarg）；int（*flock）（structfile*,int,structfile_lock*）；}2）程序注釋#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#defineLED_SHOW10intfd;staticchar*dev_name="/dev/keypad";intmain(intargc,char**argv){ intdata=0,pre_data;//使用函數(shù)open打開設(shè)備keypad fd=open(dev_name,O_RDWR);//打開失敗，顯示出錯信息 if(!(fd>=0)) { printf("%sfileopenfailed\n",dev_name); exit(-1); }//打開成功，提示用戶輸入 printf("\nkeypadApp:pressthepushbuttonseeshowled-ExitCtrl-C\n",dev_name);//循環(huán)顯示LED，看LED是否正常 ioctl(fd,LED_SHOW,1); while(1) { //采用忙等待方式掃描用戶輸入，傳遞給write函數(shù) do { pre_data=data;//使用函數(shù)read從設(shè)備keypad讀取數(shù)據(jù) read(fd,(char*