第一章
1、嵌入式系统的应用范围：军事国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业控制。
2、嵌入式系统定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件与硬件可裁剪，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.(嵌入式的三要素：嵌入型、专用性与计算机系统）。
3、嵌入式系统的特点:1）专用性强；2）实时约束;3）RTOS；4)高可靠性;5)低功耗；6）专用的开发工具和开发环境；7）系统精简；
4、嵌入式系统的组成：
（1）处理器：MCU、MPU、DSP、SOC;
（2）外围接口及设备：存储器、通信接口、I/O接口、输入输出设备、电源等；
（3）嵌入式操作系统:windows CE、UCLinux、Vxworks、UC/OS;
(4）应用软件：Bootloader
5、嵌入式系统的硬件：嵌入式微处理器(MCU、MPU、DSP、SOC)，外围电路，外部设备；嵌入式系统的软件：无操作系统(NOSES），小型操作系统软件（SOSES），大型操作系统软件（LOSES）注：ARM处理器三大部件：ALU、控制器、寄存器.
6、嵌入式处理器特点:（1）实时多任务；（2）结构可扩展;（3）很强的存储区保护功能；（4）低功耗；
7、DSP处理器两种工作方式：（1）经过单片机的DSP可单独构成处理器；（2）作为协处理器，具有单片机功能和数字处理功能；
第二章
1、IP核分类：软核、固核、硬核；
2、ARM处理器系列：（1)ARM7系列（三级流水,thumb指令集,ARM7TDMI）；
（2)ARM9系列（DSP处理能力，ARM920T）（3)ARM/OE（增强DSP）（4）SecurCone 系列（提供解密安全方案)；（5）StrongARM系列（Zntle产权);(6）XScale系列(Intel产权）;
（7）Cortex系列(A：性能密集型；R:要求实时性;M:要求低成本)
3、ARM系列的变量后缀：（1）T：thumb指令集；（2)D：JTAG调试器;（3）快速乘法器；（4）E：增强DSP指令；(5）J：Jave加速器
4、ARM{X｝｛Y｝{Z｝{T｝{D}{M｝｛I}{E}{J}｛F}{S} :x—系列号，y-内部存储管理和保护单元，Z—含有高速缓存.
5、CISC（x86）：（1）具有大量的指令和寻址方式（300～500条)；（2）8/2原则：80％的程序只用20%的指令；（3)大多说程序只使用少量指令就能运行；
6、处理器核的性能指标：（1）冯诺依曼vs哈佛；（2）CISC vs RISC（3）流水线结构；（4)超标量执行；(5)高速缓存；
7、流水线（所有的ARM处理器）：每个时钟脉冲都接收下一条处理数据的指令,只是不同部分做不同的事情，提高系统处理速度和效率；ARM7—3级流水线,PC=LR-4;ARM9—5级流水线PC=LR—4*3;ARM10—6级；ARM—8级；Cortex-8级;
8、4种异常：中断、陷阱、故障、终止；
9、ARM处理器的7种工作模式：（1）用户态USR；（2）快中断FIQ；（3)中断IRQ；(4)管理态SVC；(5）终止态ABT;（6）未定义UND；（7）系统SYS；
10.ARM的两种工作状态：(1）ARM状态——-32位ARM指令集，字对齐取指(2）Thumb 状态—-—16位Thumb指令集，半字对齐取指。
11。ARM寄存器:37个寄存器,其中31个通用寄存器，6个状态寄存器，寄存器位32位寄存器。影子寄存器：是为处理器的不同工作模式配备的专用物理寄存器，在异常模式下，它们将代替用户或者系统模式下使用的部分寄存器。
（1）SP—堆栈指针R13(2）LR—链接寄存器R14（3)PC—程序计数器R15（当前取指指令地址）
状态寄存器：（1)保存ALU当前操作信息（2)控制允许和禁指中止(3）设置处理器操作模式。标志位:（1）N—结果为负数，N=1（2）Z—结果为0,Z=1（3)C—加法进位C=1，减法置错
位C=0（4）V—带符号溢出，V=1（5）I—I=1禁止IRQ中断（6)F—F=1禁止FIQ中断(7）T=0-ARM执行；T=1，Thumb执行。
12.ARM存储器数据类型：8位字节（Java加速器）;16位字节（Thumb处理器)；32位字节（ARM处理器）；
13。大端序:高字节—低地址;小端序：高字节—高地址。
14.ARM的存储体系（1）片内存储器：寄存器，片上cache，FIFO,TCM（可控），片内SRAM (2)片外存储器：主存储器（片外DRAM、SDRAM）,外部存储器，后备存储器.
15.存储管理单元MMU的作用：（1)虚拟存储空间到物理存储空间的映射（2）存储器保护功能(3）设置虚拟存储空间的缓冲特性。
16、Cache:cache是位于主存储器和cpu之间的一块高速存储器（高速可控)
统一cache：冯诺伊曼结构中指令和数据存放在一起，统一编址。
分离cache:哈佛结构中,指令和数据存放各存储体，分开编址。
逻辑cache:cache放在处理器内核与MMU之间。逻辑cache在序列地址空间存储数据，处理器可以直接通过逻辑cache访问数据，而无需通过MMU。
物理cache:cache放在MMU和物理存储器之间。物理cache使用物理地址存储数据,当处理器访问存储器时，MMU必须先把虚拟地址转换为物理地址，cache才能向内核提供数据。Cache地址映射方法：直接映射（电路简单效率低），全相联映射（适合小cache）,组想联映射. 17。FCSE—快速上下文切换扩展：是硬件电路，加快进程切换速度，减小切换开销2写缓存区改善了cache的性能
18.FIFO—写缓存区(容量很小）：位于处理核与主存之间1当Cpu输出数据时，若总线恰好被占用而无法输出时，那么Cpu可以把数据写入写缓存区。当总线上没有比写缓存区优先级更高的掌控者时，写缓存区可以通过总线将数据写入内存2.
19.哈佛结构在ARM中的具体实现方式：1。程序指令和数据分别存储，分开编址；23.哈佛结构的数据Cache和指令Cache是分开的，各有一套地址和数据总线，使取指和取数据同时进行。
20.筒形移位寄存器；ARM处理器内部有筒形移位寄存器，可以进行移位操作.
21。看门狗定时器WDG:引导嵌入式微处理器脱离死锁工作状态。
22。边界对准:指处理器一次性的或者周期性的读写内存的起始地址。提高数据传输速度，加快访问速度,简化了编译器设计，优化了程序代码.
23．AMBA总线:AHB-高性能片上总线；APB-先进外围片上总线
24.I/O地址空间编址方法:1）独立编址法（8086），需要设置I/O指令；2）统一编址法（ARM）(3）混合编址
第三章
1.ARM的指令集包括六类指令：分支指令，数据处理指令，状态寄存器存取指令，数据存取指令，协处理器指令，异常处理指令.
3.ARM指令集和Thumb指令集具有两个共同点，一是他们都有较多的寄存器,可以用于多种用途；而是对存储的访问只能通过Load/store指令进行。
4。正交指令集具有如下特征
（1）指令集中的绝大多数指令长度相同
（2)指令的操作码和操作数寻址字段的长度相对稳定。
(3)在寻址字段中，所有寄存器的寻址都可以替换。
5。ARM处理器有三个指令集：32位的ARM指令集，16位的Thumb指令集和8位的Jazelle 指令集。
6.多寄存器传送指令的优点：在数据块操作,上下文切换，栈操作方面比单寄存器传送指令效率更高，但缺点是增加了中断延迟。
7.简述ARM进入异常时处理器的响应，退出异常时需要执行哪些操作,
处理器响应(1)将CPSR的内容保存到将要执行的异常中断模式的SPSR中（2）设置当前程序状态寄存器CPSR中的模式字段位（3）将异常发生时程序的下一条指令地址保存到新的异常模式的R14寄存器中(4）强制对程序计数器赋值，使程序从异常所对应的向量地址开始执行中断服
务子程序。
退出异常时操作如下:
(1)所有修改过的用户寄存器必须从处理程序的保护栈中恢复（2）恢复被中断程序在被中断时刻的CPSR寄存器(3)返回到发生异常中断的指令位置或者异常中断的下一条指令处执行。（4)清除CPSR中的中断禁止标志位.
8。ARM指令集有何特点
（1）ARM指令集都是32位的(2）ARM指令集都采用Load—store架构（3)所有指令都可以条件执行
9.简述ARM指令有几种寻址方式
寄存器寻址，立即数寻址，寄存器移位寻址，寄存器间接寻址,基址寻址，多寄存器寻址,栈寻址，块拷贝寻址，相对寻址。
10.处理器进入管理模式（1）保存指令地址(2)SPSR_mode=CPSR（2）设置CPSR（模式，中断，状态）(3)R14=PC（保存返回地址）（4)PC=异常入口地址
11．ARM从异常中断返回过程：（1）从SPSR恢复CPSR（2）从LR恢复PC（3)出栈
12.汇编方法:(1）内嵌汇编（2）汇编和C变量回访（3）汇编和C相互调用
第四章
1.嵌入式系统常用的半导体存储器：
1）ROM:容量小，只读,非易失—-用作BootLoader载体;
2)SRAM：容量较大，储存密度低，读写快；
3）DRAM:密度高,读写快,成本低，2ms刷新一次；
4)SDRAM：密度高，容量8~512MB，R/M与CPU一致,成本低,—-用作外部存储器；
5）Flash：大容量，中低密度,集成度高，成本低，速度快——用作外部存储器。
2、存储器的性能指标：易失性、只读性、位容量、速度、功耗、可靠性、价格。
3、Nor Flash和Nand Flash的技术特点：共同特点——先擦除
Nor Flash ：1）32M以下，可擦写10万次；2）以“字节”为单位;3）可以做到芯片内执行；4）读取速度快；5）与处理器总线连接
Nand Flash：1）32M以下，可擦写100万次；2）以“页”为单位；3）不能芯片内执行；4）写速度快;5）I/O连接方式；
4、I^2总线:1）同步串行总线;2）连接MCU和外设ADC，LED等;3）双向两线结构；4）适合近距离非常性数据通信；5）主从、多主分布通信网络.
SPI总线：1）同步串行接口；2）连接MCU和外设；3）4线；4）主从分布式通信网络；CAN总线：1）串行现场总线；2）应用与汽车电子;3）CAN控制器集成在SOC内部；
5.UART的主要功能有:（1)可进行传输波特率设定(2）将接收到的串行数据变换为主机内部的并行数据（3）把机内并行数据转换为输出串行数据（4）设定数据传输的帧格式(5）对输入输出的串行数据流进行奇偶校验处理，以及进行数据收发，缓冲处理等。
6．C语言程序对GPIO的读写规范：（1）在头文件中对控制GPIO的寄存器进行宏定义（2)使用限定符Valatile
7。USB接口的主要特点(1）串行外设连接（2)支持即插即用(3）连接容易，使用方便（4）独立供电,降低外设成本（5)速度快
8。为嵌入式系统配备以太网接口有以下两种方法
（1）嵌入式处理器+以太网芯片对处理器没有特殊要求,只要求正确把以太网接口芯片接到嵌入式总线上，编写该接口芯片的驱动程序.优点是通用性强,适合各种处理器，缺点是速度慢,可靠性不高
（2）内部集成了以太网控制器的嵌入式控制器特点:要求嵌入式处理器有通用的网络接口，处理器是面向网络应用设计的，处理器和网络通过内部总线交换数据,速度快且可靠性高。
9。以太网数据采用曼彻斯特编码方案，TEEE 802。3标准
10。非编码式键盘识别按键的方法有两种：
（1）行扫描法让一个行线引脚发出低电平信号,使该引脚对应的键盘上某一行线为低电平，而
其余行线为高电平,然后读行线值，如果行值中有某位为低电平，则表明行列交点处的键被按下；否则扫描下一行，直到扫描完全部行线为止。换言之，如果该航线所连接的键没有按下，则列线所接的端口得到的是全“1”信号；如果有键按下,则得到非全“1"信号。
（2）线反转法先将行线作为输出线,列线作为输入线，行线输出全“0”信号，读出列线的值,然后将行线列线输入输出关系互换，并且将刚才独到的列线所接的端口输出，再读出行线的输入值，那么在闭合键所在的行线上的值必为0。这样，当一个键被按下时，必定可读到一对唯一的行列值。
11．液晶显示器（LCD）采用一种数字显示技术，通过液晶和彩色过滤器过滤光源,在平面面板上产生图像。
12.LCD有两种类型，一种是带有驱动电路的LCD显示模块，这种LCD可以与各种低档单片机进行接口,如8051系列单片机;另一种是LCD显示屏，它需要配接驱动电路才能使用。
连接方式:第一种嵌入式处理器可通过数据总线，寄存器选择，使能信号与LCD模块连接；第二种有LCD控制器的潜入式处理器可通过LCD控制信号线与LCD显示屏连接.
13.触摸屏方式:电阻式,电容式,表面声波式，红外线扫描，近场成像式
触摸屏组成部分：（1)触摸检测装置：安装在显示屏幕前面，检测触摸位置，接收后送到触摸屏控制器（2)触摸屏控制器：接收触摸信息,转换为触点坐标送给处理器
第五章
1.调试方法：（1）直接测试法（2）BDM/JTAG调试（3)软件调试（4）模拟调试（5）全仿真调试
2.直接测试法:（1）在主机上编写源程序。C（2）编译。O文件（3）下载/挂载（4）在目标机上运行程序（5)重复（2）测试时间长,效率低
3．BDM/JTAG调试：特点：JTAG是一种在线调试接口，需要一个JTAG接口与ARM通信，完全非插入式调试，该方式有一个硬件调试体（ICD调试器）。该硬件调试体与目标板通过JTAG 调试接口相连，与主机通过串口/网口/USB口/并口相连。待调试软件通过JTAG调试器下载到
目标板上运行. 功能：（1）读出/写入CPU的寄存器，访问控制ARM处理器内核，（2）读出/写入内存，访问系统中的存储器。（3)访问ASIC系统;(4）访问I/O系统；（5）控制程序单步执行和实时执行。
4。软件调试：特点：宿主机上有调试器，目标机上有监控器，monito预先被固化到目标机ROM 中，目标机复位后被首先执行,等待宿主机命令，主机和目标板通过串口、网口、并口连接，主机上提供调试界面,待调试软件下载到目标板上运行。功能：实现嵌入式软件调试，单步执行目标程序。
5.模拟调试：特点：模拟器是运行在宿主机上的一个纯软件系统工具，它通过模拟目标机的指令系统或目标机操作系统的系统调用达到在宿主机上运行和调试嵌入式程序的目的.调试工具和待调试的嵌入式软件都在宿主机上运行，由主机提供一个模板的目标运行环境.
功能：主要是用作用户程序的模拟运行,用来检查语法和程序的结构等简单错误。
6.全仿真调试：特点：ICE是一种用于替代目标板上的CPU的设备,ICE仿真器通过仿真头连接到目标板，通过串口、网口或USB口与主机连接。
7.简述嵌入式系统的开发环境：
8.ADS集成开发环境特点：(1）可在Windows以及Solarts，RedHat linus上运行；（2）支持所有的ARM系列处理器。
组成部分：（1）代码生成工具；（2)IDE集成开发环境；（3)调试器;（4）指令集模拟器;(5)ARM 开发包;（6）ARM应用库。
第六章
1、嵌入式操作系统的特点:①非通用性；②实时性;③功耗、成本、可靠性严格要求；④有限存储空间实行；⑤可裁剪。
2、抢占性内核：优先级最高的任务能够立即执行，从而能够保证系统具有高度实时性能。
含义:当任务位于内核空间时，有更高优先级的任务出现时，如果当前内核允许抢占，则可以将当前任务挂起，执行优先级更高的任务。
3、不可抢占式内核:要求每个任务在程序代码执行完毕后自行放弃CPU的所有权。
含义：高优先级的进程不能终止正在内核中运行的低优先级的任务而抢占CPU 运行，除非任务自愿放弃CPU,否则该任务将一直运行下去,直至完成或退出内核.
4、嵌入式操作系统按内核结构分为：单内核型和微内核型。
单内核型：①整个系统只有一个可执行文件包含所有的操作系统组件；②系统的结构就是无结构，由一组函数组相互之间可以随意的调用；③剪裁,修改后重新编译；④通信开销小。典型代表——嵌入式Linux
微内核型：①操作系统内核只包含最小的功能，②其他的操作系统组件以中间件的形式存在于内核之外；③设备驱动程序完全从内核中剥离，独立成为一层;④方便增加新功能组件；易于扩展和调试，运行速度慢。典型代表：Vxworks，QNX等许多嵌入式操作系统。
5、实时系统的定义：对外来事件能在限定的响应时间内做出预定质量处理的计算机系统。（及时、准确）
基本属性：可预测性、可靠性
6、实时操作系统的响应时间：计算机从识别一个外部事件到做出反应的时间。
7、实时系统根据响应时间分为：强实时系统、普通实时系统、弱实时系统
根据时限响应性能分为:硬实时系统、软实时系统。
8、强实时操作系统常用的调度算法：①基于优先级的调度算法：②基于CPU使用比例的共享式调度算法;③基于时间的进程调度算法。
9、优先级反转:由于多进程共享资源，具有最高优先级的进程被低优先级进程阻塞，反而使具有中优先级的进程先于高优先级的进程执行，从而导致系统崩溃。解决之道:优先级继承，优先级封顶协议。
10、Linux调度机制的特点：①多任务用户操作系统；②优先级动态变化；③分为实时和普通两种；④核心是非抢占式的；⑤调度算法软实时。
11、Bootlooder的主要作用：①初始化硬件设备;②加载操作系统内核
12、Bootlooder两种操作模式:启动加载模式、下载模式。
13、Bootlooder的基本功能：①初始化微处理器；②初始化内存；③初始化中断控制器;④初始化串行端口;⑤初始化GPIO；⑥设置堆栈指针；⑦内存空间的映射;⑧传输操作系统内核镜文件到目标机。
14、嵌入式linux操作系统：UCLinux（软实时）、RTlinux(硬实时）、Mouta Vista Linux(软实时、抢占式内核）。
版权说明 本文件中出现的任何文字叙述、文件格式、插图、照片、方法、过程等内容，除另有特别注明，版权均属本人所有。 ----WangYiwei 由于我正在学习“嵌入式系统原理与应用——基于ARM微处理器和Linux操作系统”这门课程，网络上找不到课后习题答案。因此本人通过认真地做习题，不懂百度，查阅相关书籍等途径，整理了一份答案，可供各位参考。 注意：答案并不一定完全正确，有异议的答案欢迎提出来大家一起探讨。 1.8 练习题P14 1.选择题 （1）A 说明：嵌入式系统的发展趋势表现在以下几方面： 1.产品种类不断丰富，应用范围不断普及 2.产品性能不断提高 3.产品功耗不断降低，体积不断缩小 4.网络化、智能化程度不断提高 5.软件成为影响价格的主要因素 （2）D 说明：常见的嵌入式操作系统: VxWorks，Windows CE、uC/OS-II和嵌入式Linux。 （3）A
说明：VxWorks是美国WindRiver公司于1983年开发的一种32位嵌入式实时操作系统。 2.填空题 (1)嵌入式计算机 (2)微处理器外围电路外部设备 (3)板级支持包实时操作系统应用编程接口应用程序 (4)嵌入式处理器微控制器数字信号处理器 3.简答题 （1）简述嵌入式系统的定义和特点 答：定义：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、功耗有严格要求的专用计算机系统。 特点：专用性强、实时性好、可裁剪性好、可靠性高和功耗低等。 （2）简述计算机系统的发展历程 第一阶段大致在20世纪70年代前后，可以看成是嵌入式系统的萌芽阶段； 第二阶段是以嵌入式微处理器为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统； 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统，也是嵌入式应用开始普及的阶段； 第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。 （3）简述MCU和DSP的区别 MCU是微控制器，DSP是数字信号处理器。 MCU相当于小型的电脑，内部集成的CPU、ROM、RAM、I/O总线，所以集成度高是它的特点。 DSP是专用的信息处理器，内部的程序是对不同的机器和环境进行特别优化，所以处理速度是最快的。 2.4 练习题 1. 填空题 (1) ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E ARM11 (2) 精简指令集计算机 (3) Samsung ARM920T IIC总线 (4) BGA 显卡布线 (5) 1.8V 3.3V (6) 8 128 1 (7) S3C2410 64MB 64MB 2. 选择题 (1) D (2)C (3)A (4)B (5)B (6)C (7)D (8)C (9)C (10)B
嵌入式系统原理与应用教学大纲与实现大纲 嵌入式系统原理与应用教学大纲与实现大纲 一、教学大纲 （一）课程简介 嵌入式系统是集计算机、微电子、通信和自动化控制等技术于一体的综合系统，广泛应用于航空航天、汽车电子、消费电子、工业控制等领域。本课程旨在让学生了解嵌入式系统的基本原理、硬件架构、软件编程和实际应用，培养学生掌握嵌入式系统的设计和开发技能。（二）教学目标 1、掌握嵌入式系统的基本概念和原理，了解嵌入式系统的历史和发展趋势。 2、熟悉嵌入式系统的硬件组成，包括处理器、存储器、输入输出接口等，掌握嵌入式系统的硬件设计方法。 3、掌握嵌入式系统的软件编程，包括汇编语言、C语言等编程语言，了解嵌入式系统的启动过程和运行机制。 4、了解嵌入式系统的实际应用，包括工业控制、汽车电子、消费电子等领域，掌握嵌入式系统的应用设计和开发技能。
（三）教学内容 1、嵌入式系统概述，包括基本概念、发展历史和发展趋势等。 2、嵌入式系统硬件组成，包括处理器、存储器、输入输出接口等。 3、嵌入式系统软件编程，包括汇编语言、C语言等编程语言，了解嵌入式系统的启动过程和运行机制。 4、嵌入式系统的实际应用，包括工业控制、汽车电子、消费电子等领域。 （四）教学方法 1、理论教学：通过课堂讲解、案例分析等方式，让学生了解嵌入式系统的基本原理和应用。 2、实验教学：通过实验操作、编程实践等方式，让学生掌握嵌入式系统的硬件设计和软件编程技能。 3、项目实践：通过分组实践、项目开发等方式，让学生了解嵌入式系统的实际应用和开发过程。 （五）评估方式 1、平时作业：布置相关作业，包括论文阅读、编程实践、实验报告等，以评估学生的学习情况和掌握程度。
嵌入式复习 学习主要内容： ARM微处理器的1体系结构 2编程模型 3指令系统 一，体系结构 1. 体系结构：程序员所能看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。 2.CISC与RISC CISC 指令集Inter及其兼容的处理器 用最少的机器语言指令来完成所需要的计算任务。 RISC: Reduced Instructions Set Computing 即嵌入式系统。处理速度比内存快——寄存器、流水线思想。
嵌入式处理器内核： 一种设计技术，高速度，低功耗，易集成 四大流派： 1.MIPS：1984成立，斯坦福大学研究组。高速多集成 2 ARM: 低功耗，手持设备ARM天下 3PowerPC IBM 高速与低功耗之间折中。 4飞思卡尔业界应用最广。 以ARM ：Samsung S3C44BOX为例来介绍 Samsung S3C44BOX 1. 使用ARM7TDMI内核，66MHZ工作频率 2. 8KB Cache 3 外部存储器控制器 4 4个DMA通道 5 2通道UART 6 1个多主的I2C总线控制器 7 1个IIS总线控制器
8 71个通道I/O口 9 8个外部中断源、实时时钟、8通道10位ADC等 ARM: Advanced RISC Machines 1.ARM流水线技术 ARM7 3级 ARM9 5级 ARM10 6级 ARMCortexA8 13级 流水线思想： 1.鼻祖是福特公司价格每下降1美元，争取1000位客户 2 把复杂的装配过程分解成一个个简单的工序，让每个装配工人只专门从事其中一个细节，提高办事效率，增加装配速度。 流水线在计算机中的运用： 如：按照冯·诺依曼原理，一条指令运行可分为：取指令、指令译码、取操作数、ALU运算五个步骤。 流水线思想则是当一条指令译码开始时，就可以进行第二条指令的取指令。 PC的指针指向正被取指的指令，而非执行指令。 流水线时间计算，可以正着计算，可以反着计算。 (M-1+N)t 多周期指令： 不能同时访问指令和数据存储器
个人资料整理，仅供个人学习使用 1 / 6 1 嵌入式系统概述 嵌入式系统（Embedded System ）也称嵌入式计算机系统。顾名思义，嵌入式系统是计算机的一种特殊形式，是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术，甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品。嵌入式系统不仅和一般的PC 机上的应用系统不同，而且针对不同的具体应用而设计的嵌入式系统之间的差别也很大。嵌入式系统强调硬件和软件的协同性与整合性，软件和硬件可剪裁的，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境等有严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统特别强调“量身定做”的原则，开发人员往往需要针对某一种特殊用途开发出一个截然不同的嵌入式系统，其特点如下。 （1）嵌入式系统具有应用针对性 应用针对性是嵌入式系统的一个基本特征，体现这种应用针对性的首先是软件，软件实现特定应用所需要的功能，所以嵌入式系统应用中必定配置了专用的应用程序；其次是硬件，大多数嵌入式系统的硬件是针对应用专门设计的，但也有一些标准化的嵌入式硬件模块，采用标准模块可降低开发的技术难度和风险，缩短开发时间，但灵活性不足。 （2）嵌入式系统硬件扩展能力要求不高 硬件上，嵌入式系统作为一种专用的计算机系统，其功能、机械结构、安装要求比较固定，所以一般没有或仅有较少的扩展能力；软件上，嵌入式系统往往是一个设备固定组成部分，其软件功能由设备的需求决定，在相对较长的生命周期里，一般不需要对软件进行改动。但也有一些特例，比如现在的手机，尤其是安装有嵌入式操作系统的智能手机，软件安装、升级比较灵活，但相对于桌面计算机，其软件扩展能力还是相当弱。 （3）嵌入式系统操作系统精简 在现代的通用计算机中，没有操作系统是无法想象的，而在嵌入式计算机中情况则大 第 章
第一部分嵌入式系统简介 1嵌入式系统简介一般定义 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（技术角度） 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。（系统角度） 术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统（被称之为嵌入的系统）的一个完整子系统。嵌入式的系统可以包含多个嵌入式系统。 广义定义：任何一个非计算机的计算系统 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统。可分为系统级、板级、片级 系统级：各种类型的工控机、PC104模块 板级：各种类型的带CPU的主板及OEM产品 片级：各种以单片机、DSP、微处理器为核心的产品 2特点： 功耗限制：嵌入式系统中，尤其是在用电池供电的嵌入式系统中，这是一个主要考虑的因素。大耗电量直接影响到硬件费用，并影响电源寿命以及带来散热问题。 低成本：包含硬件成本和软件成本。硬件成本主要决定于所使用的微处理器、所需的内存及相应的外围芯片；软件成本通常难于预测，但一个好的设计方法有利于降低软件成本。 多速率：系统同时运行多个实时性任务，系统必须同时控制这些动作，但这些动作有些速度慢，有些速度快。 环境相关性：嵌入式系统不是独立的，而是与其被嵌入的设备紧密相关联。 系统内核小：由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核与传统的操作系统相比要小得多。比如ENEA公司的OSE实时OS，内核只有5K，而Windows 的内核则要大得多。 专用性强：嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。 同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。 不可垄断性 PC有Microsoft Intel,AMD垄断 嵌入式系统工业的基础是以应用为中心的“芯片”设计和面向应用的软件产品开发。 产品相对稳定性 普通处理器18月 嵌入式处理器8－10年 3实时性 实时性的本质是任务处理所花费时间的可预测性，即任务需要在规定的时限内完成。 任务执行的时间可以根据系统的软硬件信息而进行确定性的预测。也就是说，如果硬件可以做这件工作，那么基于实时操作系统的软件将可以做这件工作。 实时系统：
杭电嵌入式系统原理期末复习题(含部分答案)《嵌入式系统原理》习题 一、 嵌入式硬件子系统 1.名词解释 embeddedsystem嵌入式系统mcu微控制器soc系统芯片dsp数字信号处理 jtag联合测试工作组。一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试。ice在线仿真器。支持片上断点与调试risc精简指令集计算机cisc复杂指令集计算机armrisc微处理器cortex-m332位处理器内核 watchdog看门狗。监测单片机程序运行状态的芯片。2.直观题 (1)在进行嵌入式存储系统设计时，如何在sram、dram、flash、 eeprom等存储方案中展开挑选？ ram分为：sram（静态存储器）和dram（动态存储器）。sram掉电不丢失数据，速度比dram快，但价格特别昂贵，只有在苛刻的地方使用，比如cpu的缓冲。dram虽然速度相对慢，但比任何的rom都要快，做内存比较合适。 flash存储器，适用于于速度建议低，容量建议小，高速缓存时建议数据不偷 失的场合。eeprom适用于速度不高，容量不大，掉电时要求数据不丢失的场合。 在单片机中，ram主要就是搞运转时数据存储器,flash主要就是程序存储器,eeprom 主要就是用来在程序运行留存一些须要高速缓存不遗失的数据.(2)比较nandflash、norflash之间的区别。 nor闪存是随机存储介质，读取可以直接运行装载在norflash里面的代码，用于数据量较小的场合。nand闪存是连续存储介质，它的读取是以一次读取一块的形式来进行的，用户不能直接运行nandflash上的代码。采用这种技术的flash比较廉价，适合存放大的数据。 (3)嵌入式系统硬件的时钟（clock）的促进作用就是？详细了解下常用的时钟设计 方案。 促进作用主要就是同时实现数据传输和拒绝接受的同步。实时时钟设计如下：
1.嵌入式系统的定义：一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为根底，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、本钱、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的特征：〔1〕通常是面向特定应用的。具有功耗低、体积小和集成度高等特点。〔2〕硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。〔3〕实时系统操作支持。〔4〕嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进展。〔5〕为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。 3.ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和平安产品、无线通信、消费类电子产品。 4.ARM嵌入式微处理器的特点：〔1〕体积小、低功耗、低本钱、高性能。〔2〕支持Thumb〔16位〕/ARM〔32位〕双指令集，兼容8位/16位器件。〔3〕使用单周期指令，指令简洁规整。〔4〕大量使用存放器，大多数数据都在存放器中完成，只有加载/存储指令可以存储器，以提高指令的执行效率。〔5〕寻址方式简单灵活，执行效率高。〔6〕固定长度的指令格式。 5.嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户软件构成。 2.哈佛体系构造的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。 3.嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器〔EMPU〕、嵌入式微控制器〔MCU〕、嵌入式数字信号处理器〔DSP〕、嵌入式片上系统〔SoC) 4.ARM7采用3级流水线构造，采用·诺依曼体系构造；ARM9采用5
级流水线构造，采用哈佛体系构造。 5.ARM处理器共有37个32bit存放器，包括31个通用存放器和6个状态存放器。 6.ARM体系构造可以用2种方法存储字数据，即大端格式和小端格式。 7.ARM处理器既支持32位的ARM指令集又支持16位的THCMB指令集。 8.ARM处理器有7种工作模式，他们分为两大类特权模式、非特权模式。其中用户模式属于非特权模式。 9.ARM处理器的两种工作状态是①ARM状态,此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令。 ②Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。 10.嵌入式系统中，堆栈有满递增堆栈FA、满递减堆栈FD、空递增堆 栈EA、空递减堆栈ED。 11.计算机硬件架构，按照数据和指令是否分开存放可分为·诺依曼体系构造、哈佛体系构造，其中·诺依曼体系构造构造又称普林斯顿体系构造。 12.RISC的含义是精简指令集计算机，而CISC的含义是复杂指令集计算机。 13.ARM是 14.IP核含义是知识产权核。 15.嵌入式系统开发和调试中需要ICE，ICE的含义是在线仿真器。 16.ARM体系构造中，字的长度32位，半字对齐存储的时候是2字节对齐。
第一章 1.5 前后台系统的组成和运行模式如何？需要考虑的主要因素有哪些？主要性能指标是什么？ 答：系统组成：由前台事件（外部事件）和后台（主程序组成）。 运行模式：后台是一个一直在运行的系统，前台是由一些中断处理过程组成的。当有一个前台事件引起中断，中断后台运行，进行前台处理，处理完成后又回到后台。 考虑因素：中断的现场保护和恢复；中断嵌套；中断处理过程；主程序的协调（共享资源）问题性能指标：中断延迟时间；响应时间；恢复时间 1.6 单处理器多任务系统由哪些部分组成？其运行方式如何？ 答：系统组成：是由多个任务、多个中断处理过程和嵌入式操作系统组成的有机整体运行方式：在多任务系统中每个任务是顺序执行的，并行性通过操作系统来完成，任务间以及任务与中断处理程序间的通信、同步和互斥也需要操作系统的支持。 第二章 2.1 嵌入式硬件系统由哪几部分组成？ 答：嵌入式微处理器；总线；存储器；I/O接口和设备 2.4 ARM有几种异常？其异常处理方式和80×86有什么不同？ 答：异常：7种。Rest异常；Undefined Instruction异常；Software Interrupt异常；Prefetch Abort异常； Data Abort平常；IRQ(interrupt)；FIQ(fast interrupt) 不同：对于80×86CPU，当有异常发生时CPU是到指定的向量地址读取要执行的程序的地址，跳转到相应的地址并执行；而对于ARM CPU，当有异常发生时CPU是到向量地址的读取指 令并执行，也就是ARM的向量地址处存放的是一条指令（一般是一条跳转指令）。 第三章 3.2嵌入式软件的体系结构包括哪些部分？每部分的作用是什么？ 答：部分：①驱动层；②操作系统层；③中间件层；④应用层。 驱动层：直接与硬件打交道，它对操作系统和应用提供所需驱动的支撑。 操作系统层：包括嵌入式内核、嵌入式TCP/ IP等网络系统、嵌入式文件系统、嵌入式GUI系统和电源管理器等部分。其中嵌入式内核是基础和必备的部分，其他部分要根据嵌入式系 系统的需要来确定。 中间件层：解决跨平台应用及支持二次开发等问题 应用层：应用层软件主要由多个相对独立的应用任务组成，每个应用任务完成特定的工作，如I/O任务、计算的任务和通信任务等，由操作系统调度各个任务的运行 3.3 嵌入式软件的体系结构包括哪些部分？每部分的作用是什么？ 答：5个阶段。①上电复位、板级初始化阶段；②系统引导/升级阶段；③系统初始化阶段；④应用初始化阶段；⑤多任务应用阶段 ①：嵌入式系统上电复位后完成板级初始化工作。板级初始化程序具有完全的硬件特性，一般采用汇 编语言实现。 ②：根据需要分别进入软件系统引导阶段或系统升级阶段。软件可通过测试通信端口数据或判断特定 开关的方式分别进入不同阶段。 ③：在该阶段进行操作系统等系统软件各功能部分所必需的初始化工作；系统初始化阶段需要按特定 顺序进行。 ④：在该阶段进行应用任务的创建，信号量、消息队列等的创建和与应用相关的其他初始化工作。 ⑤：各种初始化工作完成后，系统进入多任务状态，操作系统按照已确定的算法进行任务的调度，各 应用任务分别完成特定的功能。
1. 嵌入式系统简介 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，可根据实际需求对软硬件进行裁剪， 满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求的专用计算机系统。通常情况下，系统装置由嵌入式计算机系统和所应用的被控对象组成。前者是整个嵌入式系统的核心，由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统和应用软件构成；而后者则用于接收前者发出的控制、监视和管理命令，完成所规定的操作或任务。由此可见，嵌入式技术是结合计算机、电子和半导体等技术精髓，并将其具体应用到各个行业的先进新兴技术。 2. 嵌入式系统的发展与应用 如果问哪种计算机最普及，有人会说是PC机，可实际上嵌入式系统在数量上远远超过 了以PC机为代表的通用计算机，只是嵌入式系统一般集成在设备内部，不象PC那样本身 是一个独立的系统，配备显示器、键盘、鼠标等标准设备。人们在使用设备时，往往在意 的是设备提供的功能，而忽略了在设备内部高速运转、起着核心作用的嵌入式系统，例如在用MP3欣赏音乐的时候，人们只关心音乐的音质、操控方式、系统容量、支持的音乐格式等，有多少人会关心在MP3内部发挥作用的嵌入式计算机呢？可实际上所有的功能都是内部的计算机完成的。早期计算机由电子管组成，体积庞大，主要用于完成复杂的计算任务。 随着晶体管计算机的出现，尤其是集成电路在计算机中的应用，计算机体积越来越小、性能越来越强，除了数值计算外，计算机还可以实现数据采集、信息处理、自动控制等功能，将专门设计的计算机集成到传统设备中，可显著提高设备的性能。此时，一种新的计算机类型 ――嵌入式系统应运而生。嵌入式系统发展之初，因为计算机还是个昂贵的电子设备，所以应用仅限于军事、工业控制等成本不敏感的领域。随着微处理器技术的飞速发展，计算机集成度越来越高，在性能提高的同时，计算机也变得越来越小、越来越廉价，嵌入式系统的进入蓬勃发展时期。现代社会生活中，嵌入式系统无处不在，广泛应用在国防电子、数字家庭、工业自动化、汽车电子、医学科技、消费电子、无线通讯、电力系统等各行各业。嵌入式系统是数字化社会的技术基础，正如中科院院士沈绪榜教授所说，“计算机是认识世界的工具，而嵌入式系统则是改造世界的产物。” 图1给出的是数字手机电路的原理框图，嵌入式系统在手机里完成人机接口、信息管理、设备控制等功能，在多媒体手机中，嵌入式系统还要实现语音记录、视频记录、数码相机、音视频文件播放等多媒体功能。嵌入式系统是数字手机的核心。 网络 ---------- r—»_ 语音采样----- 微处理器 -4 ---- 网络适配器 图1语音处理系统结构图 图2手机电路原理框图现代社会日益数字化、信息化，嵌入式系统在这样的社会 中必将扮演重要的角色。如在日常生活中，将来嵌入式系统不仅存在于电视机、洗衣机、冰箱、洗衣机、手机这些设备里，甚至我们穿的鞋子、戴的帽子、穿的衣服中也装备了计算机系统。1999年，IBM提出了普适计算的概念，指得是随时随地获取信息、处理信息。普
arm嵌入式技术原理与应用答案 【篇一：嵌入式系统原理与开发课后答案】 章嵌入式系统概述： 1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的 实例。p3 嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应 用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对 功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。 3、是比较嵌入式系统与通用pc的区别。p3 （1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而pc是通用的计算机系统。（2）技术要求不同，通用pc追求高速、海量的数据运算；嵌入式 要求对象体系的智能化控制。 （3）发展方向不同，pc追求总线速度的不断提升，存储容量不断 扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。 4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。 p6 （1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、 通信模块、人机接口、其他i/o接口以及电源组成），嵌入式系统的 硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电 源电路、时钟电路、和存储器电路（ram和rom等），这就构成了 一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在rom 中。 （2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备 驱动程序与硬件无关。一般包括硬件抽象层（hardware abstract layer，hal）和板级支持包（board support package，bsp）。（3）软件层由实时操作系统（real time operating system，rtos）、文件系 统、图形用户接口（graphical user interfaces，gui）、网络组件 组成。 （4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要 提供一个友好的人际界面。 5、嵌入式系统是怎么分类的？p7
第一章 1、嵌入式系统的应用范围：军事国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业控制; 2、嵌入式系统定义：嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软件与硬件可裁剪,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;嵌入式的三要素：嵌入型、专用性与计算机系统; 3、嵌入式系统的特点：1专用性强；2实时约束；3RTOS；4高可靠性；5低功耗；6专用的开发工具和开发环境；7系统精简； 4、嵌入式系统的组成： 1处理器：MCU、MPU、DSP、SOC； 2外围接口及设备：存储器、通信接口、I/O接口、输入输出设备、电源等； 3嵌入式操作系统：windows CE、UCLinux、Vxworks、UC/OS; 4应用软件：Bootloader 5、嵌入式系统的硬件：嵌入式微处理器MCU、MPU、DSP、SOC,外围电路,外部设备； 嵌入式系统的软件：无操作系统NOSES,小型操作系统软件SOSES,大型操作系统软件LOSES 注：ARM处理器三大部件：ALU、控制器、寄存器; 6、嵌入式处理器特点：1实时多任务；2结构可扩展；3很强的存储区保护功能；4低功耗； 7、DSP处理器两种工作方式：1经过单片机的DSP可单独构成处理器；2作为协处理器,具有单片机功能和数字处理功能； 第二章 1、IP核分类：软核、固核、硬核；
2、ARM处理器系列：1ARM7系列三级流水,thumb指令集,ARM7TDMI; 2ARM9系列DSP处理能力,ARM920T3ARM/OE增强DSP4SecurCone系列提供解密安全方案；5StrongARM系列Zntle产权；6XScale系列Intel产权；7Cortex系列A：性能密集型；R：要求实时性；M：要求低成本 3、ARM系列的变量后缀：1T：thumb指令集；2D：JTAG调试器；3快速乘法器；4E：增强DSP指令；5J：Jave加速器 4、ARM{X}{Y}{Z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{S} :x—系列号,y—内部存储管理和保护单元,Z—含有高速缓存; 5、CISCx86：1具有大量的指令和寻址方式300~500条；28/2原则：80%的程序只用20%的指令；3大多说程序只使用少量指令就能运行； 6、处理器核的性能指标：1冯诺依曼vs哈佛；2CISC vs RISC3流水线结构；4超标量执行；5高速缓存； 7、流水线所有的ARM处理器：每个时钟脉冲都接收下一条处理数据的指令,只是不同部分做不同的事情,提高系统处理速度和效率；ARM7—3级流水线,PC=LR-4；ARM9—5级流水线PC=LR-43；ARM10—6级；ARM—8级；Cortex —8级； 8、4种异常：中断、陷阱、故障、终止； 9、ARM处理器的7种工作模式：1用户态USR；2快中断FIQ；3中断IRQ；4管理态SVC;5终止态ABT；6未定义UND；7系统SYS； 10.ARM的两种工作状态：1ARM状态---32位ARM指令集,字对齐取指2Thumb 状态---16位Thumb指令集,半字对齐取指; 11.ARM寄存器：37个寄存器,其中31个通用寄存器,6个状态寄存器,寄存器位32位寄存器; 影子寄存器：是为处理器的不同工作模式配备的专用物理寄存器,在异常模式下,它们将代替用户或者系统模式下使用的部分寄存器;
ARM嵌入式技术原理与应用 第一章嵌入式系统介绍 1.1 嵌入式系统（Embedded system） 嵌入式系统有时也称为嵌入式计算机系统，指的是专用计算机系统。 个人电脑≠嵌入式系统 （通用）（专用，嵌入到对象体中） 嵌入式系统的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。以上定义突出了它的“嵌入性”和“专用性”，将其与通用计算机区分开。 1.2 嵌入式系统的特点 ①嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各行业的具体应用相结合的产物。 ②嵌入式系统通常是面向用户、面向产品、面向特定应用的。嵌入式系统CPU都具有功耗低、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而使整个系统设计趋于小型化，移动能力日益增强，与网络的关系也越来越密切。 ③嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体产品同步进行的。因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生存周期。 ④为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存储于磁盘等载体中。 ⑤嵌入式系统本身并不具备在其上进一步开发的能力。 1.3 嵌入式系统发展历程 嵌入式计算机系统与通用计算机系统目前属于计算机技术的两大分支。 嵌入式系统的发展大致经历了4个阶段： 第一阶段：单片微型计算机（SCM）阶段，即单片机时代。这一阶段的嵌入式系统硬件是单片机，软件停留在无操作系统阶段，采用汇编语言实现系统的功能。这阶段的主要特点是：系统结构和功能相对单一、处理效率低、存储容量也十分有限，几乎没有用户接口。 第二阶段：微控制器（MUC）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展对象系统要求的各种外围电路和接口电路，突显其对象的智能化控制能力。这一阶段主要以嵌入式微处理器为基础、以简单操作系统为核心，主要特点是硬件使用嵌入式微处理器，微处理器的种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；软件采用嵌入式操作系统，这类操作系统有一点的兼容性和扩展性；这个阶段的嵌入式产品的应用软件比较专业化，用户界面不够友好。 第三阶段：片上系统（SOC），主要特点是：嵌入式系统能够运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好，操作系统的内核小，效果好。 第四阶段：以Internet为标志的嵌入式系统。嵌入式网络化主要表现在两个方面，一方面是嵌入式处理器集成了网络接口，另一方面是嵌入式设备应用于网络环境中。 1.4 嵌入式系统基本结构 嵌入式系统的基本结构一般可分为硬件和软件两部分。 1.4.1 嵌入式系统的硬件 包括嵌入式核心芯片、存储器系统及外部接口。 1、嵌入式处理器：是构成系统的核心部件，系统工程中的其他部件均在它的控制和调度下工作。处理器通过专用的接口获取监控对象的数据、状态等各种信息，并对这些信息进行计算、加工、分析和判断并作出相应的控制决策，再通过专用接口将控制信息传送给控制对象。 2、嵌入式存储器：存储器的类型将决定整个嵌入式系统的操作和性能，因此存储器的选择非常重要。无论系统是采用电池供电还是由市电供电，应用需求将决定存储器的类型（易失性或非易失性）以及使用目的（存储代码、数据或者两者兼有）。对于较小的系统，微控制器自带的存储器就有可能满足系统要求，而较大的系统可能要求增加外部存储器。为嵌入式系统选择存储器类型时，需要考虑一些设计参数，包括微控制器的选择、电压范围、电池寿命、读/写速度、存储器尺寸、存储器的特性、擦除/写入的耐久性以及系统总成本。 3、嵌入式系统的输入/输出接口：一般嵌入式处理器上集成了输入/输出接口，但是外设需要外接。例如，大多数的嵌入式通信控制器集成了以太网接口，但是收发器需要外部电路。 1.4.2 嵌入式系统的软件 嵌入式系统的软件主要包括两大部分：嵌入式操作系统和应用软件。 1、BSP
1．什么是嵌入式系统？ 嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称，是一种嵌入在设备（或系统）内部的特定应用而设计开发的专用的计算机系统。 英国电气工程师协会（IEE）从应用角度定义嵌入式是“控制、监视或协助设备、机器、工厂运行的装置”。从技术角度看，国内普遍认为：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础。软硬件可裁剪、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。 2.嵌入式系统的特点： 专用性、隐蔽性、资源受限、高可靠性、实时性、软件固化 专用性：嵌入式系统与具体应用紧密结合，具有很强的专用性。隐蔽性：嵌入式系统通常总是非计算机设备（系统）中的一部分，它们隐蔽在其内部，不为人知。 资源受限：嵌入式系统通常要求小型化、轻量化、低功耗及低成本。 高可靠性：嵌入式系统大多面向控制应用，系统的可靠性十分重要。 实时性：嵌入式系统广泛应用于过程控制、数据采集、通信传输等领域，承担着测量、报警、控制、调节等任务。 软件固化：嵌入式系统是一个软硬件高度结合的产物。 3.嵌入式系统的组成和分类： 嵌入式系统的逻辑组成： 嵌入式系统与通用计算机一样，也是由软件和硬件组成，硬
件的主体由中央处理器和存储器组成。它们通过输入/输出（I/O）接口和输入输出设备与外部世界联系，并借助总线相互连接，这些硬件连同嵌入式软件一起构成完整的嵌入式系统。 1)处理器 能按照指令的要求高速度完成二进制数据算术和逻辑运算的部件称为“处理器”。处理器又称为计算引擎，由运算器、控制器、寄存器、高速缓冲存储器等部件组成。由于采用微米级的半导体加工工艺，人们又称为微处理器，目前所有的处理器都是微处理器。 有些嵌入式系统会包含多个处理器，它们各有其不同的任务，负责运行系统软件和应用软件的主处理器称为中央处理器（CPU），其余的都是协处理器，如数字信号处理器（DSP）、图形处理器、通信处理等 嵌入式系统CPU CPU的子长有4位、8位、16位、32位、64位之分。字长指的是CPU中通用寄存器和定点运算器的宽度。现在嵌入式系统中使用最多的还是8位和16位的CPU，但32位CPU是技术发展的主流。通用计算机的CPU则正在从32位向64 位位过渡。 处理器有中央处理器（CPU）、数字信号处理器（DSP）等 嵌入式系统的性能很大程度上由CPU决定的，CPU的性能主要表现为程序（指令）执行速度的快慢，而影响程序（指令）执行速
1.嵌入式微处理器一般可分为嵌入式微控制器、嵌入式数字信号处理器、嵌入式微处理器和嵌入式片上系统四种类型。 2.嵌入式系统体系结构一般具有冯诺依曼和哈佛两种基本形式。 3.嵌入式存储系统一般由高速缓存、内存和外存组成。 4.嵌入式存储系统具有大端格式和小端格式两种数据存放格式。 5从编程的角度看，ARM微处理器的一般有ARM和HUMB两种工作状态。 6.嵌入式软件的开发一般分为生成调试和固化运行三个步骤。 7.嵌入式LINUX的内核有五个组成部分，它们是进程调度、内存管理虚拟文件系统网络接口和进程通信 二简答 (每题5分，共 30 分) 1..简要叙述嵌入式系统的定义。 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且在软、硬件方面可进行裁剪，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。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。 2. 什么是嵌入式实时操作系统？简单叙述其特点。 实时操作系统就是“在给定的时间内提供某种程度的服务，如果在规定的时间内没有得到结果，那整个的系统就是失败”。----------3分 对于实时操作系统其首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务，其次才着眼提高计算机系统的使用效率。-----------2分 3.什么是操作系统的移植？ 操作系统的移植是指一个操作系统经过适当修改以后，可以安装在不同类型的微处理器系统上进行运行。 4. 简要叙述ARM体系微处理器中控制程序的执行流程方式？ 在ARM体系微处理器中通常有3种方式控制程序的执行流程方式。它们是：正常顺序执行指令；---2分通过跳转命令跳转到特定的标号处；--------1分异常处理。---------2分5. 简要叙述嵌入式系统的设计步骤？ 嵌入式系统设计的重要特点是技术多样化，即实现同一个嵌入式系统可以有许多不同的设计方案选择，而不同的设计方案就意味使用不同的设计和生产技术。嵌入式系统设计一般步骤：1）需求分析--------1分2）体系结构设计--------1分3）硬件/软件设计------------1分4）系统集成和系统测试-----------2分 6. 嵌入式系统中电源管理器的作用有哪些？ 操作系统是通过电源管理器来进行系统的电源管理，提高整个系统的电源效率，并为每一个外围设备模块提供电源管理。----------2分通过电源管理不仅可以减少目标设备上的电源损耗，而且可以在系统重启、运行、空闲和挂起的电源状态下保存RAM 中的文件系统。
嵌入式系统原理与接口复习要点 及思考题答案(计)(总16页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-- --内页可以根据需求调整合适字体及大小--
各位：根据掌握要点认真复习，后面附有作业题答案。 第1章掌握要点 节嵌入式系统的概念 ．3节嵌入式系统的特点 节嵌入式处理器 节嵌入式系统的组成（看课件，有补充的内容） 补：1.嵌入式系统开发过程 2.嵌入式系统调试常用的基本方法 3.交叉编译和交叉调试 4.嵌入式操作系统 第2章掌握要点 节计算机体系结构分类 节 ARM和Thumb状态 节 RISC技术 节流水线技术 ARM存储系统 Cache:写通、写回、读操作分配cache、写操作分配cache、工作原理、地址映像 节 ARM存储系统 补充: (见课件) 1. ARM简介：ARM的命名方式、5种变形
2.理解片内Flash的3种编程方法。 3.理解ARM7芯片存储器存储空间分布。（8个bank，每个 bank32MB） 第3章掌握要点 3.1节ARM编程模式：处理器模式、处理器工作状态、寄存器组 织、异常中断 3.2节指令格式和寻址方式 3.3节指令系统：掌握和熟练应用课件所讲的指令、可编程序段 第5章掌握要点 节键盘接口：行扫描法原理、掌握编写驱动程序 节 LED显示器接口：理解工作原理，掌握编写驱动程序 5．节 UART异步串行接口：异步通信格式、接收的4种错误类型、初始化、发送程序、接收程序 第1章作业题答案： 1.什么是嵌入式系统 第一种，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义： 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。
嵌入式系统原理复习题 1、嵌入式系统的概念 广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片机和DSP系统。这些系统在完成较为单一的专业功能时具有简洁高效的特点。但由于他们没有操作系统，管理系统硬件和软件的能力有限，在实现复杂多任务功能时，往往困难重重，甚至无法实现。 从狭义上讲，我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己操作系统，具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。本书所谓的嵌入式系统是指狭义上的嵌入式系统。 根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 2、嵌入式系统的特点 1)系统内核小 2)专用性强 3)运行环境差异大 4)可靠性要求高 5)系统精简和高实时性操作系统 6)具有固化在非易失性存储器中的代码 7)无自举开发能力 3、嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成 嵌入式系统的微硬件包括嵌入式核心芯片、存储器系统及外部接口 4、什么是分时系统、软实时系统、硬实时系统，它们的区别是什么？ 分时操作系统按照相等的时间片调度进程轮流运行，分时操作系统由调度程序自动计算进程的优先级，而不是由用户控制进程的优先级。这样的系统无法实时响应外部异步事件。 硬实时系统有一个刚性的、不可改变的时间限制，它不允许任何超出时限的错误。超时错误会带来损害甚至导致系统失败、或者导致系统不能实现它的预期目标。 软实时系统的时限是一个柔性灵活的，它可以容忍偶然的超时错误。失败造成的后果并不严重，仅仅是轻微的降低了系统的吞吐量。 5、嵌入式系统的分类 按嵌入式微处理器的位数分类 a)4位 b)8位 c)16位 d)32位 e)64位 按软件实时性需求分类
嵌入式系统学习心得总结 ——WORD文档，下载后可编辑修改—— 嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。以下小编为你带来嵌入式系统学习心得总结，希望对你有所帮助! 嵌入式系统学习心得总结篇1 嵌入式系统用在一些特定专用设备上，通常这些设备的硬件资源(如处理器、存储器等)非常有限，并且对成本很敏感，有时对实时响应要求很高等。特别是随着消费家电的智能化，嵌入式更显重要。像我们平常常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3 Player、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。 看到了嵌入式系统的范围，你也应该知道嵌入式系统工程师是做什么的，就是开发上面的那些电子产品的工程师。 关于如何学习嵌入式? 学习嵌入式，该学习什么基本的知识呢? 首先C语言，这个是毋庸置疑的，不管是做嵌入式软件还是硬件开发的人员，对C语言的掌握这个是必需的，特别是对于以后致力于嵌入式软件开发的人，现在绝大部分都是用C语言，你说不掌握它可以吗?至于如何学习C语言，我想这些基础的知识每个人都有自己的方法，关键要去学习，看书也好，网上找些视频看也好。很多人会问，C语言要学到怎么样，我觉得这没有标准的答案。我想至少你在明白
了一些基础的概念后，就该写代码了，动手才是最重要的，当你动手了，遇到问题了，再反过来学习，反过来查查课本，那时的收获就不是你死看书能得到的。 其次，应该对操作系统有所了解，这对你对硬件和软件的理解，绝对有很大的帮助。应该把系统的管理理解一下，比如进程、线程，系统如何来分配资源的，系统如何来管理硬件的，当然，不是看书就能把这些理解透，如果不是一时能理解，没关系，多看看，结合以后的项目经验，会有更好的理解的。 还有应该学习嵌入式系统，如linux或者wince下的编程，这些对以后做应用的编程很有帮助，当然，如果做手机的话，那可以学习MTK、塞班、Android等操作系统，Android是以后发展的趋势，现在很热门，Android也是基于linux系统封装的，所以建议先学习下linux。 还有，应该学习下单片机或者ARM或者MIPS，很多人说我没有单片机的经验，直接学ARM可以吗?我觉得那完全没有问题的，当然如果你学习过单片机，那最好不过了，以后学习ARM就更简单了。 最后如果你把以上的知识都有所了解后，就该去阅读阅读一些优秀的代码，比如结合arm芯片手册学习去学习下UBOOT的源代码，了解下最小的系统开发，那对你整个嵌入式开发的非常有帮助的，可以的话，还可以学习下linux的源代码，当然如果你直接阅读2.6的代码，我想你会很痛苦的，可以先看看linux 代码早期的版本，比如0.12 的代码等等，麻雀虽小，五脏俱全，如果你全看完了，那我想