杭州电子科技大学通信工程学院
单片机与嵌入式系统作业
项目名称：基于MSP430G2553的智能WIFI遥控电源插座设计班级：13083415
姓名：徐炜学号：13071135
姓名：王畅学号：13071206
姓名：毛媛苑学号：13085103
一、研究背景、现状及研究目的、意义
由于经济的发展促使人们追求更高的生活品质，而且科技的进步技术成熟也使软硬件的性价比达到了合理的水平。所以新兴的智能住宅采用一系列高新技术, 实现服务、信息和系统资源的高度共享, 为住户提供一种更加安全、舒适、方便的智能化、信息化生活空间[1]。虽然目前大部分家电具有近距离遥控功能，这些遥控器均采用红外线传输技术。红外传输技术是一种视距传输技术，遥控器与家电接收端之间不允许有障碍物阻隔，且红外传输仅能实现点对点通信任务，其一般通信距离在3m以内。因此，红外传输技术不适合应用于智能家居领域。针对目前住宅中很多的电器设备都不具有远程遥控功能，这样给智能家居要求的电器远程控制要求带来了很大的障碍[2]。为了对这些普通的电器设备实现远程遥控的功能, 理论上讲, 有两种解决方案：一种方案是对电器进行改装, 装入遥控电路接口, 使其具有被遥控的功能。另外一种方案是对电器设备不进行改装, 只是在其外部挂一个可实现远程无线遥控的电器插座。显然, 第二种方案更加方便实用[1-2]。
在2009年，物联网的发展在国内社会中受到了高度重视，借助物联网的发展，智能家居产业存在着巨大的发展潜力。在2014年3月的上海家博会上，智能家居成为了本届展会的关键词之一。国内外各大厂商集体在智能家居战略上发力。如海尔推出了最新的U+智慧家居系统。三星展示了一款可以借助WIFI网络控制的新型洗衣机[2]。智能家居结合云计算预示着其未来的发展方向，也引发人们对智能家居的广泛关注[2]。
本项目在对智能家居中可实现远程遥控的智能电器插座进行调研的基础上，运用单片机与无线局域网技术，根据实际需求设计了通过智能手机WIFI进行远程无线遥控的智能电源插座，实现对电器设备的远程控制与监测。
WIFI是Wireless Fidelity的缩写，即无线高保真传输协议[3]。WIFI基于IEEE 802.11协议，它是一种将个人电脑、手持设备（如PDA、智能手机）等终端以无线方式互相连接的技术[4]。WIFI的最大优点是传输速度高，同时与现存网络设备具有良好的兼容性。随着第五代WIFI协议版本802.11ac的推出，WIFI的传输速率将超过1Gbps，其覆盖范围也将进一步扩大。因此，在现有的条件下，选择WIFI作为智能电源插座通信模块是最好的选择，一方面现有的移动终端设备上几乎全部集成了WIFI接口，可以方便地将移动设备作为智能电源插座的控制器。另一方面WIFI传输速率快，并提供了以太网访问方式，便于实现智能家居系统和以太网的连接。基于802.11b标准的WIFI工作在
2.4GHz频段，其最大传输速率为11Mbps。
文献[5]采用WIFI网络通信模块作为家庭网关控制中心子模块，主要实现家庭网关控制中心和用户移动终端设备之间的通信。由于用户移动终端设备如手机、笔记本电脑等均带有WIFI模块，设计中只需要实现家庭网关控制中心的WIFI通信功能即可。选用WIFI模块的好处就是用户无需实现WIFI协议的上层协议标准，只需要通过模块收发所需的数据即可，这给开发者带来了一定的便利性。
文献[6]针对目前接触式电源开关存在的问题，设计了一种基于Android手机和WIFI的遥控电源开关实现方案。通过对负载功率相关要素的分析，采用受WIFI无线模块控制的PWM信号来改变可控硅导通角的大小，从而利用具有Android操作系统的手机，实现对负载的通断控制和输出功率大小的控制。
文献[7]设计并实现了两种智能家居解决方案：蓝牙型智能插座方案与WIFI型智能插座方案。通过控制智能插座来达到间接控制插座上所连接的电器设备的目的。其硬件电路工作过程如下：电源转换模块将220V交流电转换成稳定的5V直流为整个插座的硬件平台供电,硬件平台通过WIFI模块接入Internet之后,整个插座就已经处于正常工作状态。使用智能手机上的应用程序通过WIFI模块与智能电源插座连接后，实现对该智能电源插座的控制。
在本项目中，我们采用德州仪器（TI）中国大学计划提供的超低功耗
MSP430G2553LaunchPad口袋实验开发平台作为智能电源插座主板，外扩电源转换模块、WIFI通信模块、继电器模块、时钟模块等，结合TI的CCS软件平台开发环境，研究和设计基于MSP430G2553的智能WIFI遥控电源插座。该智能插座具有接收智能手机WIFI控制指令功能。在同一无线局域网络中，可通过手机WIFI来遥控该插座所连接家用电器设备的开关,实现家电的远程遥控。同时,该智能插座所连接的用户家电设备的实时工作状态也可以通过WIFI反馈到用户手机上，获取智能插座的运行状态信息。
参考文献：
[1]温铁钝，孙键国，张天宏.无线遥控智能插座的设计[J]. 测控技术. 2003，22（10）：
53-55,59.
[2]孟坤. 基于MSP430的智能家居系统设计[D]. 苏州：苏州大学硕士学位论文, 2014.
[3]刘乃安. 无线局域网（WLAN）原理、技术与应用[M].西安：西安电子科技大学出
版社，2004.
[4]段水福，历晓华，段炼. 无线局域网（WLAN）设计与实现[M].杭州：浙江大学出
版社，2007.
[5]张语涵. 基于WiFi网络智能家居系统的设计与实现[D]. 天津：天津工业大学硕士
学位论文，2012.
[6]李俐萍, 陈金鹰，孙宇，魏万迎. WiFi控制的功率调节系统设计与实现[J]. 自动化
仪表. 2014，35 (7)：48-51.
[7]张新星.基于Android手机的智能插座设计[D]. 杭州：浙江大学硕士学位论文，
2014.
[8]杨艳，傅强. 从零开启大学生电子设计之路——基于MSP430LaunchPad口袋实验
平台[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2014.
二、实施方案、实施计划及可行性分析
1. 主要内容
本项目设计基于MSP430G2553的智能WIFI 遥控电源插座。采用低功耗MSP430G2553单片机的串口控制WIFI 模块作为智能电源开关的接收端，通过智能手机WIFI 功能实现对该电源开关的控制，将控制信号传输给智能电源开关的WIFI 模块进行接收。MSP430G2553作为智能电源开关的中央控制器，它与电源转换、继电器开关控制、WIFI 模块等进行连接。其中，电源转换模块将220V 的交流电通过变压器降压后整流滤波转换为3.3V 直流电，MSP430G2553从电源转换模块获得稳定的3.3V 电源开始正常工作，MSP430G2553从WIFI 模块接收到智能手机发送过来的定时开关指令，经过MSP430G2553内部定时器计时后，通过GPIO 口控制继电器开关模块的开启或关闭，即设定插座的开关状态，控制电源插座通断电流，实现智能手机WIFI 对电源开关进行控制。
本项目的设计框图如图1所示。
MSP430G2553
电源转换模块（变压器降压整流滤波）AC 电磁继电器模块
电源插座
电器
WIFI 模块
时钟模块
WIFI 接入点
220V
AC
220V AC 3.3V DC 串口GPIO 智能手机
图1 智能WIFI 遥控电源插座设计框图 MSP430G2553是TI 公司推出的16位超低功耗混合信号微处理器（MCU ）。该单片机具有以下特点：（1）超低功耗，电源供电电压1.8-3.6V ，待机电流小于1uA ，具有1种活动模式（AM ）和5种低功耗模式（LPM ）；（2）强大的处理能力，采用16位精简指令集（RISC ）结构，系统时钟主频16MHz ，4KB RAM ，内部带56KB Flash 存储器；（3）
丰富的外围模块资源，集成了比较器、定时器、10位ADC、串口（UART）、电容式触摸IO、SPI和I2C接口。
图1中的外围模块需要进行购买，各模块与MSP430G2553的接口需要进行设计，并开发相应的驱动电路与软件程序。主要模块介绍如下：
（1）电源转换模块：将220V交流电转换为3.3V直流电，采用变压器降压整流滤波方案。220V交流电经过变压器降压后转为9V交流电，然后经过桥式整流电路整流、电容滤波和三端集成稳压管LM1117L3，输出稳定的3.3V直流电。电源转换模块可以为单片机及其外围模块提供稳定的直流电源。电源转换模块电路原理图如图2所示。
图2 电源转换模块电路原理图
（2）WIFI模块：单片机通过WIFI模块与智能手机WIFI进行指令和数据的传输。WIFI 模块以串口形式与单片机连接。模块引出VCC、GND、TXD和RXD四根管脚。VCC为3.3V（通过电源转换模块输出3.3V供电），默认设置波特率9600Baud、8位数据位、1位停止位、无奇偶校验。它与MSP430G2553的接口引脚为TXD和RXD。
（3）继电器模块：继电器模块控制插座电源的通断。当单片机接收到控制指令后，通过继电器模块实现控制任务。在本项目中，我们拟采用电磁式继电器。
电磁式继电器由铁芯、线圈、衔铁、触电簧片等组成。
只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会通过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁在电磁力的作用下被铁芯吸引，从而带动衔铁的动触电与常开触电吸合；当线圈断电后，电磁吸引力消失，衔铁在弹簧反作用力的作用下返回到原来的位置，使动触电与常闭触电吸合。
MSP430G2553单片机与继电器之间接口采用GPIO。由于单片机是一个弱电器件,一般情况下工作在3.3V，其IO口输出电流很小，驱动电流在mA级以下，因此需要设计继电器驱动电路，继电器驱动是一个典型的功率驱动，拟采用三极管放大电流来驱动继电器。
设计的继电器驱动电路如图3所示。
VCC=3.3V
GND
R 1:3.3K D 1
保护二极管
Q 19014/8050
MSP430G2553LP 板
P2.0
电磁式继电器
b e
c
图3 继电器驱动电路 在图3中，单片机GPIO 口P2.0输出高电平触发三极管导通。三极管采用NPN 型的9014或8050，放大倍数100左右。基极电阻选3.3K 。集电极连接电磁式继电器。在继电器两端反向并联保护二极管，以消除当三极管由导通变为截止时，继电器绕组产生的自感电压。感应的高电压通过二极管正向导通回路进行释放，可以保证三极管的安全，防止击穿。
（4）时钟模块：时钟模块为智能插座提供实时日历信息，包括年、月、日、时、分、秒等数据，确保智能插座的定时功能能够准确运转，并且能够在插座断电的情况下继续精确走时。
2. 拟解决关键问题
（1）硬件：各模块与MSP430G2553的接口电路与驱动电路。
（2）软件：
a. 接口功能调试：
电源转换模块（AC-DC 与DC-DC ）；
单片机定时器设置和时钟模块（定时中断）；
继电器模块中断子程序（GPIO口中断）；
WIFI模块串口调试（采用串口调试助手）。
b. CCS软件系统编程：编写各模块子程序实现各模块的基本功能。
（3）硬软件调试，实现系统功能。
3. 实施方案
MSP430G2553 LaunchPad是TI公司推出的低功耗MSP430开发板，它提供了具有集成仿真功能的14/20引脚DIP插座目标板，可通过2线JTAG协议对系统内置MSP430单片机进行编程和调试。MSP430G2553口袋实验板是TI中国大学计划提供的MSP430实验开发平台，其体积小巧，可以脱离实验室随身携带，便于随身进行开发学习。
本项目中MSP430G2553 LaunchPad口袋实验平台主板与扩展板分别如图4和图5所示。
图4 MSP430G2553 LaunchPad口袋实验平台主板
（a）扩展板正面（b）扩展板反面
图5 MSP430G2553 LaunchPad口袋实验平台扩展板
MSP430G2553 LaunchPad口袋实验平台硬件原理图如图6所示。
图6 MSP430G2553LaunchPad口袋实验平台硬件原理框图MSP430G2553 LaunchPad口袋实验平台可实现的基本功能包括：
1）显示和输入单元：口袋实验平台利用I2C接口的TCA6416A扩展出16个低速双向IO（IO00~IO07，IO10~IO17）。4个扩展IO用于控制LCD驱动器HT1621，4
个用于机械按键输入，8个用于LED灯柱。
2）触摸按键单元：两个触摸按键占用P2.0和P2.5两个GPIO，MSP430G2系列单片机的P1和P2全部具备振荡功能。
3）模拟输出单元：外部扩展了12位串行数模转换器DAC7311，使用P1.0/P1.3/P2.2三个普通GPIO控制。这三个IO同时被其他单元复用，但由于DAC7311都是高阻输入口，所以无需跳线复用。音频功放TPA301可以将DAC输出进行电流放大，以便驱动喇叭/蜂鸣器负载。
4）扩展存储部分：由SPI协议控制TF卡，使用P1.1/SPI SOMI、P1.2/SPI SIMO、P1.4/SPI CLK三个USCI功能IO和1个普通P2.4控制。
5）SLOPE ADC单元：使用拨盘电位器作为待测电阻。P1.5/Comparator_A+、P1.3、P2.2三个IO进行控制。P1.3、P2.2复用，但同样无需跳线。
6）PWM单元：P2.1/TA1.1负责输出SPWM；轨至轨运放TLV2372负责将SPWM滤波为双极性模拟信号；TPS60400提供运放所需负电源；三电阻网络负责将双极性信号转变为单极性信号；P1.0/ADC10负责对单极性信号采样，P1.0功能复用，同样无需跳线。
MSP430G2553 LaunchPad口袋实验平台硬件功能单元如表1所示。
表1 MSP430G2553 LaunchPad口袋实验平台硬件功能单元
名称元件IO 功能
IO 扩展TCA6416A
P1.6/I2C SDA
P1.7/I2C SCL
利用I2C协议控制
TCA6416A
获得16个低速IO
IO00~IO07，IO10~IO17
显示
HT1621
128段LCD
IO14/扩展IO;IO15/扩展IO
IO16/扩展IO;IO17/扩展IO
4个I2C扩展IO控制
HT1621
HT1621控制段式液晶
机械按键微动开关*4
IO10/扩展IO;IO11/扩展IO
IO12/扩展IO;IO13/扩展IO
4个I2C扩展IO识别机
械按键
LED灯柱0603LED*8 IO00/扩展IO;IO01/扩展IO
IO02/扩展IO;IO03/扩展IO
IO04/扩展IO;IO05/扩展IO
IO06/扩展IO;IO07/扩展IO
8个I2C扩展IO控制8
个LED
触摸按键覆铜
P2.0
P2.5
电容触摸按键
模拟输出DAC7311
TPA301
蜂鸣器
P1.0/复用
P1.3/复用
P2.2/复用
12位串行DAC7311
BTL乙类功率放大器
扩展存储TF卡槽
P1.1/SPI SOMI
P1.2/SPI SIMO
P1.4/SPI CLK
P2.4
基于SPI的TF卡读写
SLOPE ADC 拨盘电位器P1.5/Comparator_A+
P1.3/复用P2.2/复用
利用比较器实现积分型
ADC
PWM TLV2372 P2.1/TA1.1 PWM波形合成
TPS60400 三电阻网络P1.0/ADC10/复用双极性信号的ADC采
样
在MSP430G2553口袋实验平台硬件基础上，我们需要增加以下模块，各模块功能如下：
（1）电源转换模块：电源转换模块可以为单片机及其外围模块提供稳定的直流电源。（2）WIFI通信模块：通过WIFI模块与智能手机WIFI进行指令和数据的传输。
（3）电磁式继电器模块及其驱动电路：控制插座电源的通断。当单片机接收到控制指令后，通过继电器模块实现控制任务。
（4）时钟模块：为智能插座提供实时日历信息，在插座断电的情况下继续精确走时。
通过CCS软件平台设计“智能插座”软件开发环境。CCS（Code Composer Studio）是TI公司开发的针对其MCU芯片的软件开发平台，具有环境配置、源文件编译、程序调试、跟踪和分析等功能，能够帮助用户完成编程、编译、链接、调试和数据分析等工作。在本项目中，我们采用CCSv5。CCS主窗口与调试窗口分别如图7和图8所示。
图7 CCS主窗口
图8 CCS调试窗口
4. 可行性分析：
在MSP430G2553开发板软硬件平台方面，MSP430G2553 LaunchPad口袋实验平台、开发资料众多，针对MSP430G2553 LaunchPad的CCS软件环境亦有示例程序。
购买“智能插座”外围模块，包括：电源转换模块，WIFI通信模块，时钟模块，继电器模块，设计各模块与MSP430G2553口袋实验板的接口电路，并在CCS软件开发平台上编写针对各模块的功能实现子程序，通过接口调试与系统调试，实现“智能插座”
的基本功能。
三、创新与特色概述
本项目设计基于MSP430G2553的智能WIFI遥控电源插座。采用低功耗MSP430G2553单片机的串口控制WIFI模块作为智能电源开关的接收端，通过智能手机WIFI功能实现对该电源开关的控制。MSP430G2553作为智能电源开关的中央控制器，它与电源转换、继电器开关控制、WIFI模块等进行连接。MSP430G2553从WIFI模块接收到智能手机发送过来的定时开关指令，经过内部定时器计时后，通过GPIO口控制继电器开关模块的开启或关闭，从而控制电源插座通断电流，实现智能手机WIFI对电源开关进行控制。
杭州电子科技大学通信工程学院 单片机与嵌入式系统作业 项目名称：基于MSP430G2553的智能WIFI遥控电源插座设计班级：13083415 姓名：徐炜学号：13071135 姓名：王畅学号：13071206 姓名：毛媛苑学号：13085103
一、研究背景、现状及研究目的、意义 由于经济的发展促使人们追求更高的生活品质，而且科技的进步技术成熟也使软硬件的性价比达到了合理的水平。所以新兴的智能住宅采用一系列高新技术, 实现服务、信息和系统资源的高度共享, 为住户提供一种更加安全、舒适、方便的智能化、信息化生活空间[1]。虽然目前大部分家电具有近距离遥控功能，这些遥控器均采用红外线传输技术。红外传输技术是一种视距传输技术，遥控器与家电接收端之间不允许有障碍物阻隔，且红外传输仅能实现点对点通信任务，其一般通信距离在3m以内。因此，红外传输技术不适合应用于智能家居领域。针对目前住宅中很多的电器设备都不具有远程遥控功能，这样给智能家居要求的电器远程控制要求带来了很大的障碍[2]。为了对这些普通的电器设备实现远程遥控的功能, 理论上讲, 有两种解决方案：一种方案是对电器进行改装, 装入遥控电路接口, 使其具有被遥控的功能。另外一种方案是对电器设备不进行改装, 只是在其外部挂一个可实现远程无线遥控的电器插座。显然, 第二种方案更加方便实用[1-2]。 在2009年，物联网的发展在国内社会中受到了高度重视，借助物联网的发展，智能家居产业存在着巨大的发展潜力。在2014年3月的上海家博会上，智能家居成为了本届展会的关键词之一。国内外各大厂商集体在智能家居战略上发力。如海尔推出了最新的U+智慧家居系统。三星展示了一款可以借助WIFI网络控制的新型洗衣机[2]。智能家居结合云计算预示着其未来的发展方向，也引发人们对智能家居的广泛关注[2]。 本项目在对智能家居中可实现远程遥控的智能电器插座进行调研的基础上，运用单片机与无线局域网技术，根据实际需求设计了通过智能手机WIFI进行远程无线遥控的智能电源插座，实现对电器设备的远程控制与监测。 WIFI是Wireless Fidelity的缩写，即无线高保真传输协议[3]。WIFI基于IEEE 802.11协议，它是一种将个人电脑、手持设备（如PDA、智能手机）等终端以无线方式互相连接的技术[4]。WIFI的最大优点是传输速度高，同时与现存网络设备具有良好的兼容性。随着第五代WIFI协议版本802.11ac的推出，WIFI的传输速率将超过1Gbps，其覆盖范围也将进一步扩大。因此，在现有的条件下，选择WIFI作为智能电源插座通信模块是最好的选择，一方面现有的移动终端设备上几乎全部集成了WIFI接口，可以方便地将移动设备作为智能电源插座的控制器。另一方面WIFI传输速率快，并提供了以太网访问方式，便于实现智能家居系统和以太网的连接。基于802.11b标准的WIFI工作在
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
一、单项选择题 1、下面关于哈佛结构描述正确的是（A ）。 A、程序存储空间与数据存储空间分离 B、存储空间与IO空间分离 C、程序存储空间与数据存储空间合并 D、存储空间与IO空间合并 2、下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（A ）。 A、用户模式 B、管理模式 C、软中断模式 D、FIQ模式 3、ARM9TDMI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 4、指令“LDMIA R0!, {R1, R2, R3, R4}”的寻址方式为（ C ）。 A、立即寻址 B、寄存器间接寻址 C、多寄存器寻址 D、堆栈寻址 5、对寄存器R1的内容乘以4的正确指令是( C )。 A、LSR R1，#2 B、LSL R1，#2 C、MOV R1，R1, LSL #2 D、MOV R1，R1, LSR #2 6、下面指令执行后，改变R1寄存器内容的指令是( D )。 A、TST R1，#2 B、ORR R1，R1,R1 C、CMP R1，#2 D、EOR R1，R1,R1 7、下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。（ D ） A、USB控制器 B、UART控制器 C、以太网控制器 D、LED 8、下面哪个操作系统是嵌入式操作系统。（B ） A、Red-hat Linux B、μCLinux C、Ubuntu Linux D、SUSE Linux 9、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 10、下面哪个系统不属于嵌入式系统（ D ）。 A、MP3播放器 B、GPS接收机 C、“银河玉衡”核心路由器 D、“天河一号”计算机系统
单片机和嵌入式系统linux的区别 随着嵌入式行业硬件平台的性能增强，项目需求和功能日益复杂，ARM公司推出的CORTEX-M3，更是让以往做单片机的工程师在芯片和技术选型面临两难选择，本专题将从芯片价格、整个系统的硬件软件设计及维护的成本等各个方面给您提供一个参考，并从技术角度分析单片机和带操作系统的系统的软件开发的异同点。 ● 1.单片机与ARM等新处理器的价格比较 ● 2.带操作系统与不带操作系统的软件开发的区别 ● 2.1.驱动开发的区别 ● 2.2.应用程序开发的区别 1. 单片机与ARM等新处理器的价格比较 表1 型号架构资源价格(元) AT89S51 8051 最高频率33MHz 4 4KB Flash 128B内部RAM 32个可编程IO引脚 两个16bit的计数器 一个UART口 SST89E564RD 8051 最高频率40MHz 35
从表1里面各种芯片的资源，大概就可以猜知它们的应用场合。51单片机通常被用来做一些比较简单的控制，比如采集信号、驱动一些开关。AT89S51的Flash 只有4K，一个稍微复杂的程序就不止4K了。SST89E564RD是一种扩展的51单片机，它的Flash达到64KB，可以外接最多64KB的SRAM。在SST89E564RD上的程序可以写得更复杂一些，但是它对外的接口也比较少。 CORTEX-M3系列的处理器，对外接口极其丰富，这使得它的应用面更广，但是限于它的Flash、内存还是比较小，一般不在上面运行操作系统，它算是一个性能非常突出的单片机。 HI3510 是海思半导体公司的一款用于监控设备的芯片，一般上面运行Linux系统，通过摄像头采集数据、编码，然后通过网络传输。另一端接收到数据之后，再解码。在上面运行的程序非常复杂，有漂亮的图片界面、触摸屏控制、数据库等等。对声音图像的编解码更是用到DSP核。 S3C2440 是一款通用的芯片，它与“高级单片机”STM32F103相比，多了存储控制器和NAND控制器──这使得可以外接更大的Flash、更大的内存；多了内存管理单元(MMU)──这使得它可以进行地址映身(虚拟地址、物理地址之间的映射)。可以在S3C2440上运行Linux系统，运行更大更复杂的程序。 在具体工作中，怎么选择这些芯片呢？一句话：成本！进行任何产品的开发都要考虑性价比，一切应该从“成本”出发。成本不仅包括芯片的价格，也包括整个系统的硬件、软件设计及维护的难易。 芯片价格可以在电子市场问到，也可以在https://www.doczj.com/doc/013360590.html,.上找到有卖这种芯片的柜台，然
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。
;exp3_1_1.s source code N EQU 5 AREA Adding, CODE, READONLY ENTRY MOV R0,#0 MOV R1,#1 REPEAT ADD R0,R0,R1 ADD R1,R1,#1 CMP R1,#N BLE REPEAT LDR R2,=RESULT STR R0,[R2] HERE B HERE AREA DataSpace, DATA, READWRITE RESULT DCD 0 END 要求： （1）画出以上代码的流程图，解释代码所能够实现的功能；（2）当代码执行完后，请指出R0=？，R1=？，R2=？ R0=1+2+3+4+5=15;R1=6;R2=Result地址
在ARM初始化过程中，如何给每一种模式下的SP定义一个堆栈地址？要求：（1）给出代码，（2）简要解释定义的过程。 P183 第三题 使用汇编实现下列for循环： For (i=0; i<=10; i++) {a[i]=b[i]+i} 要求：（1）给出代码，（2）用ADS1.2验证所编程序。 N EQU 10 AREA Adding, CODE, READONLY ENTRY MOV R1,#0 MOV R2,=A MOV R3,=B REPEAT LDR R0,[R3] ADD R0,R0,R1 STR R0, [R2] ADD R1,R1,#1 ADD R2,R2,#4 ADD R3,R3,#4 CMP R1,#N BLE REPEAT HERE B HERE AREA DataSpace, DATA, READWRITE A DCD 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 B DCD 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 END
嵌入式系统概述及与单片机区别说明 嵌入式的全称是嵌入式系统，英文是Embeded system，是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电器工程师协会（U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。从这里我们可以看出两点，第一，嵌入式并不是一个通用的设备。第二，嵌入式必须和具体的应用相结合，设计上具有针对性。 所以可以看出来嵌入式是一个系统，嵌入式是需要把这个系统嵌入到设备中去，比如手机主板上的芯片就是嵌入到手机上的一个系统，整合了电脑的主板、CPU、硬盘、内存、网卡、显卡、电源的所有功能。也就是说嵌入式系统主要是从芯片的使用时的组织形态来命名的，更通俗的解释就是只要是被嵌入到设备中的芯片都可以叫做嵌入式系统。 嵌入式系统这个定义太广泛了，所以我们平时所讲的嵌入式更多的是从狭义上讲的，狭义上讲，嵌入式是为了区别于单片机。 我们经常把芯片中不带MMU（memory management unit）从而不支持虚拟地址，只能跑裸机或RTOS（典型如ucos、华为LiteOS、RT-Thread、freertos等）的system叫单片机（典型如STM32、NXP LPC系列、新的NXP imxRT1052系列等），而把芯片自带MMU可以支持虚拟地址，能够跑Linux、Vxworks、WinCE、Android 这样的操作系统的system叫嵌入式。 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
《嵌入式系统》作业三 一、判断题 1.ARM属于CISC体系架构。F 2.除了用户模式外，ARM处理器的其它几种工作模式属于特权模式。T 3.在任何模式下，ARM处理器都可以访问全部寄存器。F 4.在ARM处理器中，快速中断（FIQ）的优先级高于外部中断（IRQ）。T 5.使用立即寻址时，目标寄存器可以为立即数。F 6.BLX指令可以将处理器切换到Thumb状态。T 7.链接寄存器（LR）用于保存子程序的返回地址，它不能用作其他用途。F 8.由于使用寄存器R0-R3来传递参数，所以调用子程序时，参数不能超过4个。F 9.使用汇编编写ARM程序时，可直接为PC寄存器赋值。T 10.ATPCS是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的规则，它是一套强制规则。F 二、选择题 11.下列哪项不是ARM处理器的特点。B A.小体积、低功耗 B.可以使用除加载/存储指令外的多种指令访问存储器 C.大多数数据操作在寄存器中完成，执行速度快 D.支持Thumb/ARM双指令集 12.当加法指令产生进位时，下列哪个条件标志位会发生变化：A A. C B.T C.I D. F 13.下列哪个不属于ARM处理器的寻址方式：D A.立即寻址 B.寄存器寻址 C.寄存器间接寻址 D.链表寻址 14.下列哪条指令是块操作指令：C A.STMFD B.POP C.LDMIA D.PUSH 15.下列哪条指令把寄存器R1、R2的值相加后存到R0中：C A.AND R0, R1, R2 B.SUB R0, R1, R2 C.ADD R0, R1, R2
D.AND R1, R2, R0 16.R0的中的值为0xFFF3，执行指令AND R0, R0, #3后，R0的值为：A A.0x0003 B.0xFFFF C.0xFFF0 D.0xFFF3 17.CPZSR寄存器中的Z条件码为0，当前的PC值为0xFF00，则执行BEQ 0xAAA0后， PC值为：C A.0xAAA0 B.0xAAA4 C.0xFF04 D.0xFF00 18.下列哪条ARM汇编伪指令可用来定义符号：A A.GBLA B.IF C.MAP D.WHILE 阅读下列程序，回答9~10题： LDR R0, 0x22 LDR R1, 0x11 SUB R0, R0, R1 CMP R0, R1 19.执行这段程序后，R0的值为：C A. A 0x22 B. B 0x33 C. C 0x11 D. D 0 20.执行这段程序后，CPSR的下列哪个标志位将发生变化：C A. C B.V C.Z D.以上都不对 三、简答题 21.请简述ARM处理器的堆栈寻址和块拷贝寻址模式，并比较它们的不同点。 答：堆栈寻址: 按先入先出的方式工作。 块拷贝寻址: 一种多寄存器传送指令，用于将一块数据从存储器的某一块位置拷贝到多个寄存器中或相反。 主要不同点：两者存放数据的顺序相反。
学习中心/函授站_ 姓名学号 西安电子科技大学网络与继续教育学 院 2014学年下学期 《嵌入式系统》期末考试试题 （综合大作业） 题号一二三四五总分 题分2010302020 得分 考试说明： 1、大作业于2014年12月25日下发，2015年1月10日交回； 2、考试必须独立完成，如发现抄袭、雷同均按零分计； 3、答案须手写完成，要求字迹工整、卷面干净。 一、问题简述（每小题4分，共20分） 1、简述嵌入式系统的定义和组成结构。 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并软硬件可剪裁、功能、 ,可靠性、体积、重量、成本、功耗、成本、安装方式等方面符合要求的专用计算机系统。 嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、存储与I/O部分、外设与执行部分、嵌入式软件等四个部分组成。 2、简单说明ARM微处理器的特点。 答：(1) 体积小、低功耗、低成本、高性能。 (2) 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼 容8位/16位器件。
(3) 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 (4) 大多数数据操作都在寄存器中完成，通过Load/Store结 构在内存和寄存器之间批量传递数据。 (5) 寻址方式灵活简单，执行效率高。 (6) 指令长度固定。 3、简述嵌入式系统产品的设计和开发过程。 答：①在嵌入式系统的开发过程中，一般采用的方法是首先在通用PC机上的集成开发环境中编程；②然后通过交叉编译和链接，将程序转换成目标平台(嵌入式系统)可以运行的二进制代码；③接着通过嵌入式调试系统调试正确；④最后将程序下载到目标平台上运行。 要强调，选择合适的开发工具和调试工具，对整个嵌入式系统的开发都非常重要。 4、简述嵌入式系统设计中要考虑的因素。 答：在嵌入式系统的开发过程中，要考虑到实时性、可靠性、稳 定性、可维护性、可升级、可配置、易于操作、接口规范、抗干 扰、物理尺寸、重量、功耗、成本、开发周期等多种因素。 5、什么是BootLoader，了解其在嵌入式系统中作用。 答：就是启动载入或引导加载又叫自举装载。由于系统加电后需 要首先运行BootLoader这段程序，因此它需要放在系统加电后 最先取指令的地址上。嵌入式处理器的生产厂商都为其处理器预 先安排了一个在系统加电或复位后最先取指令的地址。 二、名词解释（每小题2分，共10分） 1、DSP(Digital Signal Processor)，数字信号处理器，一种特别用于快速处理数字信号的微处理器。DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。 2、RTOS Real Time Operating System. 译为实时操作系统。实时系统是指一个能够在指定的或者确定的时间内，实现系统功能和对外部或内部、同步或异步事件作出响应的系统。 3、BSP设计板级支持包（BSP）的目的主要是为驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，从而实现对操作系统的支持。类似于PC机上的BIOS，是一个承上启下的软件层次。由嵌入OS和用户开发相结合取得。BSP一般是在嵌入式系统上固化存放。 4、总线竞争就是在同一总线上，同一时刻，有两个以上器件要通
嵌入式与单片机的异同及其发展趋势 如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。 嵌入式计算机系统走上了一条独立发展的单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。 按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 嵌入式系统的特点与定义不同，由定义中的三个基本要素衍生出来的。不同的嵌入式系统其特点会有所差异。与“嵌入性”的相关特点：由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型）、电气/气氛环境（可靠）、成本（价廉）等要求。与“专用性”的相关特点：软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小软、硬件配置等。与“计算机系统”的相关特点：嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。 嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SoC）。 嵌入式系统与对象系统密切相关，其主要技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路（如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等），形成满足对象系统要求的应用系统。因此，嵌入式系统作为一个专用计算机系统（满足对象系统要求的计算机应用系统），要不断向计算机应用系统发展。 单片机开创了嵌入式系统独立发展道路. 嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而，微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路——芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。 在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“∑模式”与“创新模式”。“∑模式”本质上是通用计算机直接芯片化的模式，它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）。MCS-51是在MCS-48探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统。历史证明，“创新模式”是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。 单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。 SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段.主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM 与通用计算机完全不同的发展道路。
期末作业考核 《嵌入式系统》 满分100分 一、判断题（每题3分，共30分） 1. 嵌入式系统一般具有实时约束，有时限要求，因此，嵌入式系统一般都采用分时操作系统。(√) 2．嵌入式系统本身具备自举开发能力，用户可以直接在嵌入式设备上做开发。（×） 3．硬件资源是硬件设计工程师在设计和调试硬件必备的工具，这些资源不包括示波器。(√) 4．嵌入式常用编程语言有汇编语言、C语言、C++语言以及Java语言等。(√) 5．嵌入式 Linux是以Linux为基础的嵌入式操作系统，它是一种开放源代码、软实时、多任务的嵌入式操作系统。(√) 6．uCLinux是面向支持MMU的处理器平台设计的。（×） 7．ARM指令中的第二个操作数可以是一个8位的立即数，也可以是一个任意的32位立即数。（×）8．当异常发生时，需要保护程序执行现场，再进行异常处理。其中，现场保护包括返回地址和CPSR 的值两个方面的内容。(√) 9．MAP用于定义一个结构化的内存表的首地址，可以用“*”代替。（×） 10．SPACE分配的内存单元用0初始化，DCB分配的内存用指定的值初始化。(√) 二、简答题（每题8分，共40分） 1. 什么是可编程片上系统（SOPC）？ 答: SOPC(System On Programmable Chip)即可编程的片上系统，或者说是基于大规模FPGA 的单片系统。SOPC 技术是一门全新的综合性电子设计技术，涉及面广。在二○世纪九十年度末，可编程逻辑器件（PLD）的复杂度已经能够在单个可编程器件内实现整个系统。完整的单芯片系统（SOC）概念是指在一个芯片中实现用户定义的系统，它通常暗指包括片内存储器和外设的微处理器。最初宣称真正的SOC――或可编程单芯片系统（SOPC）――能够提供基于PLD 的处理器。在2000 年，Altera 发布了Nios 处理器，这是Altera Excalibur 嵌入处理器计划中第一个产品，它成为业界第一款为可编程逻辑优化的可配置处理器。本文阐述开发Nios 处理器设计环境的过程和涉及的决策，以及它如何演化为一种SOPC 工具。SOPC 是基于FPGA 解决方案的SOC，与ASIC 的SOC 解决方案相比，SOPC 系统及其开发技术具有更多的特色，构成SOPC 的方案也有如下多种途径 2. 什么是嵌入式交叉调试？交叉调试的方式有哪几种？ 答：就是宿主机（一般是电脑）与目标机（嵌入式系统）之间跨平台进行调试（一个是x86 架构处理器，一个是ARM 或其他嵌入式微处理器），这种跨平台的调试就叫交叉调试。当然，宿主机与目标机之间存在某种通信方式，以太网通信或串口通信等。 常用的调试方法有Monitor 方式和片上调试方式。
《嵌入式系统》试题 闭卷答题时间:30分钟 一、填空题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、一般而言，嵌入式系统的构架可以分为4个部分：分别是（）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（）两个主要部分。 2、根据嵌入式系统使用的微处理器，可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器，（），（）以及片上系统。 3、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序，其基本功能有（）、进程间通信、（）、I/O资源管理。 4、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为（）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（）和软实时系统。 5、内核负责管理各个任务，或者为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的（），内核的基本服务是（）。 6、嵌入式开发一般采用（）方式，其中宿主机一般是指（）。 7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（），ARM7TDMI采用（）的内核架构,ARM920T采用（）的内核架构。 采用（）级流水线结构，ARM920TDMI采用（）级流水线。 9.按操作系统的分类可知，Dos操作系统属于顺序执行操作系统，Unix 操作系统属于（）操作系统，VxWorks属于（）操作系统。 10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（），支持在线断点和调试。 二、选择题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、要使CPU能够正常工作，下列哪个条件不是处理器必须满足的。（） (A)处理器的编译器能够产生可重入代码（B）在程序中可以找开或者关闭中断(C)处理器支持中断，并且能产生定时中断（D）有大量的存储空间 2、下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中。（） (A)DOS （B）unix (C)Windowsxp （D）linux 3、下面哪个选项不是SUB设备的特点。（） (A)串行通信方式（B）不可热拨插 (C)分HOST、DEVICE和HUB （D）通信速率比RS232快 4、下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上。（） (A)Symbian （B）WinCE (C)uc/os （D）linux 5、以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对。（） (A)SRAM比DRAM慢（B）SRAM比DRAM耗电多 (C)DRAM存储密度比SRAM高得多（D）DRM需要周期性刷新 6、uc/os操作系统不包含以下哪几种状态。（） (A)运行（B）挂起 (C)退出（D）休眠 7、0x07&0x11的运算结果是。（） (A)0x01 （B）0x11 (C)0x17 （D）0x07 8、以下哪种方式不是uc/os操作系统中任务之间通信方式。（） (A)信号量（B）消息队列 (C)邮件（D）邮箱 9、以下哪种方式不是文件系统的格式。（） (A)FAT （B）DOS (C)NTFS （D）Ext 10、在将uc/os操作系统移植到ARM处理器上时，以下哪些文件不需要修改。（） (A) （B） (C) （D）OSTaskInit 三、判断题：共5小题，每小题2分，满分10分。 1、所有的电子设备都属于嵌入式设备。（） 2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。（） 3、嵌入式linux操作系统属于免费的操作系统。（） 4、移植操作系统时需要修改操作系统中与处理器直接相关的程序。（） 5、的最大通信速率为12M/S。（） 简答题：共2小题，每小题10分，满分20分。 1、根据嵌入式系统的特点，写出嵌入式系统的定义。 2、试分析实时操作系统的工作状态特点及相互之间的转换。
单片机与嵌入式的区别之学习感悟 单片机和嵌入式，其实没有什么标准的定义来区分他们，对于进行过单片机和嵌入式开发的开发者来说，都有他们自己的定义，接下来，就谈谈本人对这两个概念的理解和感悟。 首先明确概念，什么是单片机，单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。比如最经典的51系列单片机，外观只是一块一个拇指大小的长方体芯片，共40个引脚，里面包含了逻辑运算单元。实际上也就是一个cpu。 一直记得上单片机的第一节课上，老师介绍单片机时，是这样说的：单片机姓单。为什么要强调这一点呢？方便容易分不清的童鞋，以后每次想问这个问题的时候都想想这句话。了解的人其实很容易分开它们，实际上他们也没有什么可比性。 首先，见过单片机的人，都知道，其实单片机只是一块芯片，里面有运算器、存储器等组成的一个具有逻辑、运算、通信等功能的单元。说的再具体点，实际一个CPU。 DSP芯片也可以认为是一个单片机。当然它们性能很强大，但是功能依然很单一，总之就是处理数据、逻辑。 其次，单片机可以完成很多的任务处理，但一般都是跟一定的外围设备进行协作，比如，添加LED灯，实现交通灯系统;添加液晶屏，实现动画播放等。（当然很多同学都已经在大学期间自己完成过一个最小系统） 最后，我们来总结一下单片机，单片机是完成运算、逻辑控制、通信等功能的单一模块。相信我的上述讲解中，大家发现到了，单片机真的就是姓单（这个字读dan）。 针对嵌入式的概念是有些模糊定义的，一般情况下指的都是嵌入式系统。正因为这个概念有些模糊，所以会导致很多人对该概念的模糊认识。（就像大学中的一门课程，既可以叫
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
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。
嵌入式系统试卷及答案
2014年上学期11级计算机专业嵌入式系统期末试卷 专业班级学号姓名___ _____ 考试时间120分钟考试方式闭卷考试成绩__________ _ 题号一二三四五六 得分 一、选择题（本大题共10个小题，每小题1分，共10分） 1、和PC机系统相比，下列哪点不是嵌入式系统所特有的：（ C） A、系统内核小 B、专用性强 C、可执行多任务 D、系统精简 2、ADD R0，R1，#3属于（ A）寻址方式。 A、立即寻址 B、多寄存器寻址 C、寄存器直接寻址 D、相对寻址 3、GET伪指令的含义是：（A） A、包含一个外部文件 B、定义程序的入口 C、定义一个宏 D、声明一个变量 4、μCOS-II操作系统不属于：（C） A、RTOS B、占先式实时操作系统 C、非占先式实时操作系统 D、嵌入式实时操作系统 5、FIQ中断的入口地址是：（A） A、0x0000001C B、0x00000008 C、0x00000018 D、0x00000014 6、ARM指令集和Thumb指令集分别是（D）位的。 A、8位，16位 B、16位，32位 C、16位，16位 D、32位，16位 7、BL和BX的指令的区别是（ D ） A、BL是跳转并切换状态；BX带返回的跳转并切换状态。 B、BL是带返回的连接跳转；BX带返回的跳转并切换状态。 C、BL是跳转并切换状态；BX是带返回的连接跳转。 D、BL是带返回的连接跳转；BX是跳转并切换状态。 8、Boot Loader 的启动过程是( A ) A.单阶段 B. 多阶段 C.单阶段和多阶段都有 D.都不是 9、以下说法不正确的是（ B ） A 、任务可以有类型说明 B 、任务可以返回一个数值 C 、任务可以有形参变量 D 、任务是一个无限循环 10、若已定义的函数有返回值，则以下关于该函数调用叙述中错误的是（D） A、函数调用可以作为独立的语句存在
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