嵌入式系统课程复习题

嵌入式系统课程复习题1.何谓嵌入式系统?嵌入式系统与传统计算机有何区别?嵌入式系统是指以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统（简称“嵌”）和传统计算机（简称“传”）的主要区别包括以下几点:形式与类型:传:实实在在的计算机。按其体系结构、运算速度和规模可分为大型机,中型机,小型机和微机嵌:“看不见”的计算机,形式多样,应用领域广泛,按应用进行分类。组成:传:通用处理器、标准总线和外设、软硬件相对独立嵌:面向特定应用的微处理器,总线和外设一般集成在处理器内部,软硬件紧密结合。系统资源:传:系统资源充足,有丰富的编译器、集成开发环境、调试器等嵌:系统资源紧缺,没有编译器等相关开发工具。开发方式:传:开发平台和运行平台都是传统计算机嵌:采用交叉编译方式,开发平台一般是传统计算机,运行平台是嵌入式系统。二次开发性:传:应用程序可重新编程嵌:一般不能重新编程开发。发展目标:传:编程功能电脑,普遍进入.嵌:变为专用电脑,实现“普及计算”。2.主流的嵌入式操作系统有哪几种?各有何特点?传统的RTOS,特点:提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务间通信。嵌入式Linux操作系统,特点:免费、开源、支持软件多等。Android系统,特点:不存在任何以往阻碍移动产业创新的专利障碍,是一个为移动终端构建的真正开放和完整的系统软件。Windows CE嵌入式操作系统,特点:具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口和与处理器无关等C/OS-实时操作系统,特点:包括了一个操作系统最基本的一些特性,并且是一个代码完全开放的实时操作系统,简单明了的结构和严谨的代码风格。3.主流的嵌入式微处理器有哪几种?各有何特点?ARM,特点:体积小,低功耗,低成本,高性能；能很好地兼容8位/16位器件；大量使用后寄存器,指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单,执行高效；指令长度固定。MIPS,特点:尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。PowerPC,特点:有非常强的嵌入式表现,因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量x86,特点:对以前的处理其保持了良好的兼容性,但是限制了CPU性能的提高。Motorola 68000,特点:是CISC结构.4.例举你在生活中使用过的嵌入式系统,并分析其系统构成。5.从当前人们的生活、工作、娱乐等方面来看,未来嵌入式系统的发展趋势如何?你认为未来将会出现哪些嵌入式产品?网络化,信息化,智能化,网络互连,移动互联成为必然趋势！实现手写输入、语音输入、语音播报的嵌入式产品。1.ARM 微处理器有什么特点?ARM 微处理器常用于哪些领域?特点:体积小,低功耗,低成本,高性能；能很好地兼容8位/16位器件；大量使用寄存器,指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单,执行高效；指令长度固定。领域:工业控制领域无线通讯网络应用消费类电子产品成像和安全产品2.简述 CM3 是如何处理异常的.出现异常时,自动将处理器状态保存到堆栈中,并且在状态保存的同时取出相应的异常向量快速地进入相应的异常处理.3.简要说明 CM3 处理器的存储器系统特点及映射分区。特点:存储器映射是预定义的,并且规定了那个位置使用哪条总线。支持位带操作,实现了在特殊的存储器区域对单一比特的原子操作。分区:代码区,片上SRAM区,片上外设区,片外RAM去和片外外设区,私有外设区,芯片商指定区。4.简述 CM3 的通用寄存器组织。寄存器R0R7可以被指定通用寄存器的所有指令访问,复位后的初始值是不可预知的。寄存器R8R12可以被指定通用寄存器的所有32位指令访问,但不能被16位指令访问,复位后的初始值是不可预知的。寄存器R13用作堆栈指针。寄存器R14是子程序的连接寄存器。寄存器R15位程序计数器PC。5.当任意两个可配置异常同时产生时,CM3 决定先处理哪个异常的规则是什么?软件优先级主优先级更高的先被处理,主优先级相同时,软件优先级中的子优先级更高的先被处理,软件主优先级和子优先级相同时,硬件优先级更高的先被处理。6.简述 STM32F10 系列 CM3 处理器的定时器系统。它是一个24位的倒计数定时器,当倒计数到0时,将从RELOAD寄存器中自动重装在定时初值。 CM3为定时器提供了两个时钟源以供选择。第一个是内核的FCLK,系统时钟停止时FCLK也继续运行。第二个是一个外部的参考时钟,其周期必须至少是FCLK的两倍。7.什么是 CM3 的位带?简述位带操作。许多情况下,某种工作模式或状态只需要通过1个二进制位来表示即可,CM3中把这种位操作对应的存储单元集中起来,构成了位带。位带操作就是通过位带别名区对位带区进行操作。8.什么是大、小端模式?大端模式,是指数据的高字节保存在内存的低地址中,而数据的低字节保存在内存的高地址中,这样的存储模式有点儿类似于把数据当作字符串顺序处理:地址由小向大增加,而数据从高位往低位放。小端模式,是指数据的高字节保存在内存的高地址中,而数据的低字节保存在内存的低地址中,这种存储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来,高地址部分权值高,低地址部分权值低。9.什么是看门狗（Watchdog）,试说明他的作用和原理。为了检测和解决由软件错误引起的障碍而引入的模块。这种模块通常是倒计数器,作用是以一定的周期产生复位信号使系统复位,产生复位信号的时刻一般是倒计数到某个值的时刻。1.什么是交叉编译,什么情况下需要用到交叉编译?交叉编译就是在某个主机平台上用交叉编译器编译可以在另一个平台上运行代码的过程。当编译的程序有在多平台应用程序使用的需求是就要用到交叉编译。2.什么是边界扫描JTAG?JTAG是一种国际标准测试协议,主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议,如DSP、FPGA器件等3.常用的ARM交叉开发软件有哪些?ARM Developer Suite、ARM REALVIEW DEVELOPER SUITE、IAR EWARM、KEIL ARM-MDK、WINARM(GCCARM)、ARM GCC、CooCox.GPIO端口特点:通用输入/输出,单独的位设置或位清除,所有端口都有外部中断能力,复用功能(AF),重新映射IO复用功能,锁定机制.8种模式:输入浮空,输入上拉, 输入下拉,模拟输入,开漏输入,推挽输入,推挽式复用功能,开漏复用功能.1.C/OS 的特点及应用。特点:公开源代码、可移植性、可固化、可裁剪、占先式、多任务、可确定性、任务栈、系统服务、中断管理、稳定性与可靠性。适合于各种嵌入式应用以及教学和科研。2.任务及其特点。一个任务通常是一个无限的循环,当任务完成以后,任务可以自我删除。3.C/OS-II 中任务优先级规则。优先级可以从0到OS_LOWEST_PRI0-2,优先级号越小,任务的优先级越高。4.任务状态的概念。1、休眠态:调用函数OSTaskCreate()创建任务后,任务就可以接受C/OS-II的管理。2、就绪态:当一个任务准备运行时,它就进入就绪态。在C/OS-II中可以有任意多个任务处于就绪态。3、运行态:最重要的就绪任务会进入运行态。对于单核CPU,在任意时刻只能有一个任务运行。4、等待态:当任务等待一个事件发生才能继续运行时,任务进入等待态。处于等待态的任务会被放入一个与该任务所等待的事件相对应的等代表。当任务等待的事件发生时,任务被重新放回就续表中,成为就绪态。5、中断服务态:如果允许CPU 被中断,那么中断发生时,正在运行的任务会被挂起,CPU开始执行中断服务子程序ISR。此时处于中断服务态。综合:根据实验开发板的资源,设计开发一个嵌入式系统应用,说明功能、所需设备（器件）、应用场景、发展趋势。