嵌入式系統導論
1探矽工作室
學貫行銷股份有限公司
第三章
嵌入式系統的系統設計2
本章學習重點
設計系統的考慮因素 設計系統方法論與過程
3 設計流程的方法 品質保證的方法
設計方法論
設計方法論（design methodology ）有以下三個重要理由
–
確認我們所做的每一件事情都是必須要作的，不會做無謂的白工，也不會漏掉關鍵性的重要工作，其中包含效率最佳化4
或是功能測試。
–
根據設計方法論可以發展出電腦輔助工具或是設計經驗累積，汲取每一次產品發展的經驗。再經過量化之後，可以發展出一套工具或是方法，讓往後的產品設計步入自動化。
–
開發團隊遵循同一套方法論，可以讓團隊成員更容易彼此溝通。每個人都能在短時間內瞭解整體過程中將經歷哪些過程，需要何種支援與接收到何種結果；此外，也容易透過一套已經定義好的方法論，彼此相互合作協調。
設計過程的目標
上市時間上市時間：：也就是time-to-market 的觀念。 設計成本設計成本：：許多消費性產品對於價格非常敏感，5
所以產品廠商對於成本會斤斤計較是很合理的。
品質品質：：顧客也許不需要最快最便宜的產品，但是一定會要求功能品質保證，不能只用一小段時間就壞掉了。
設計過程的主要步驟
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範例3-1火星探測船的失事原因
1999年美國所發射的一台火星探測船，在接近火星的時候失事，原因是登陸火星的引擎在點燃時已經與火星距離太近。最後的調查報告出來，其中一個很重要的原因是美國噴射推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory ；7
JPL ）與合作廠商Lockheed Martin 公司兩個單位工程師所使用的計算單位不一樣。JPL 用的是牛頓（newton ），而另外一家卻是用磅來當作計算單位，可是雙方卻都以為對方和自己用的是一樣的單位，導致計算出來的結果與真正的軌道差距4.45倍。也因為這個原因，使得這艘火星探測船並沒有在正確的時間點燃引擎而失事。
設計流程的方法-瀑布模型
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螺旋模型
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連續改進
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簡易硬體與軟體的同步設計流程
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階層式設計流程
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同步工程
同步工程（concurrent engineering）企圖採用一個較廣泛的看法讓整體流程最佳化。
13 這種方式的目的是要消除每個小型系統設計者之間的藩籬，以免設計者侷限在自己的看法而無法與其他設計者進行溝通，造成反覆或衝突的情況不斷發生。
需求分析與規格
第一階段是收集客戶所描述的訊息，整理成需求列表；
14 第二階段就是把這些需求進一步萃取之後，定成規格（specifications），這些規格就是系統架構設計的資料。
需求的種類
功能性需求是指系統必須要有哪些功能
非功能性需求則是指其他因素，像是大小、價格、15
設計時間等
常見的非功能性需求
–效能–成本
–實體大小與重量–
電力消耗
證實需求
確認列出來的需求是真的為客戶所需要
透過模擬系統來證實需求
這個模擬系統將一些事先準備的資料來模擬一些功能，16
–當作一個有功能限制的展示系統
–
說明實際作出來的系統將如何運作，可以增進客戶與設計者之間的認知
建議需求表格
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好的需求文件
正確性：一個需求描述不可以誤解顧客所需，也不該過份描述不需要的需求。
精準性：需求文件應該做清楚的描述，而不是籠統的說明。 完整性：所有的需求都應該紀錄。
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可證明性：所有的需求都應該有方式去證明這項需求是合理的，像是文件裡就不應該出現「親和的介面」這類字眼，因為無法定義什麼叫做親和的介面。
一致性：某項需求不應該和其他需求相互衝突。
可修改性：既然可以建立需求，當然也可以修改需求，而且不會違反上述的特性。
可追蹤性：每份文件都應該可以追蹤，包括為什麼會有這樣的需求開出來，彼此需求間的相關性，這些需求是否可能實現，以及最後是否滿足這些需求。
規格
規格比需求更精確許多，這是當作客戶與架構設計團隊之間的契約，所以在撰寫時需更加小心，才能夠正確的反應客戶的需求，並且在接下來的設計期間瞭解每一步
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設計過程
規格一定要讓人一目了然，符合系統的需求，也能讓客戶很清楚的瞭解他會得到什麼樣的產品。設計者常常會因為不清楚規格而產生一些問題，例如誤解規格裡某些功能，結果做出錯誤的功能，或是規格裡某些地方不完整，導致最後忽略了許多必要的功能。
透過規格制訂語言使大家清楚規格描述
統一塑模語言
UML是一種描述規格的語言，藉由這套語言的表達，達到系統正規化的表述，使所有看過規格的人都瞭解所描述的產品是什麼
20 一種物件導向（object-oriented）的塑模語言–鼓勵將設計分成好幾個互動物件的方式，取代單一方塊的設計
–這些物件可以代表真實世界的軟體與硬體，利用UML 的方式來對應到使用者與外部其他機器
1．下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（A）。 A．用户模式B．系统模式C．软中断模式D．FIQ模式 2．ARM7TDMI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 3．下面哪个Linux操作系统是嵌入式操作系统（ B ）。 A．Red-hat Linux B．uclinux C．Ubuntu Linux D．SUSE Linux 4．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 5．下面哪个不属于Linux下的一个进程在内存里的三部分的数据之一（A）。 A．寄存器段B．代码段 C．堆栈段D．数据段 选择题（共5小题，每题2分，共10分） 1．下面哪个系统属于嵌入式系统（ D ）。 A．“天河一号”计算机系统B．IBMX200笔记本电脑 C．联想S10上网本D．Iphone手机 2．在Makefile中的命令必须要以（A）键开始。 A．Tab键B．#号键 C．空格键D．&键 3．Linux支持多种文件系统，下面哪种不属于Linux的文件系统格式（ B ）。 A．Ext B．FA T32 C．NFS D．Ext3 4．下面哪种不属于VI三种工作模式之一（ D ）。 A．命令行模式B．插入模式 C．底行模式D．工作模式 5．下面哪一项不属于Linux内核的配置系统的三个组成部分之一（ C ）。 A．Makefile B．配置文件（config.in） C．make menuconfig D．配置工具 1．人们生活中常用的嵌入式设备有哪些？列举4个以上(1) 手机，(2) 机顶盒，(3) MP3，(4) GPS。（交换机、打印机、投影仪、无线路由器、车载媒体、PDA、GPS、智能家电等等。） 2．ARM9处理器使用了五级流水线，五级流水具体指哪五级：(5) 取指，(6) 译码，(7) 执行，(8) 缓冲/数据，(9) 回写。 3．在Makefile中的命令必须要以(10) Tab 键开始。 4．Linux支持多种文件系统，主要包括哪些（写出其中4中就行）(11) Ext，(12) VFA T，(13) JFS，(14) NFS。（JFS、ReiserFS、Ext、Ext2、Ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等） 5．VI的工作模式有哪三种：(15) 命令行模式，(16) 插入模式，(17) 底行模式。
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
1、嵌入式开发环境主要包括哪些组件？ 答：嵌入式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境，主要包括 ●宿主机 ●目标机（评估电路板） ●基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICE ●运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或软件开发环境 ●嵌入式操作系统 2、Boot Loader在嵌入式系统中主要起什么作用？完成哪些主要的工作？ 答：Boot Loader是在嵌入式系统复位启动时，操作系统内核运行前，执行的一段程序。通过Boot Loader，初始化硬件设备，建立内存和I/O空间映射图，为最终加载操作系统内核调整好适当的系统软硬件环境。 3、简述嵌入式系统的概念、组成及特点。 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁软硬件，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。 一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。其特点有 ●嵌入式系统通常是面向特定应用的 ●嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业 的具体应用相结合后的产物 ●嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余 ●嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产 品同步进行 ●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 储器芯片或单片机本身中 ●嵌入式系统本身不具备自举开发能力 4、简述嵌入式处理器的特点（列出五个特点以上）。 答：低档处理器多采用哈佛结构，高档处理器多采用冯·诺伊曼结构；品种规格系列化；对实时多任务有很强的支持能力；可靠性高、功耗低、集成度高、性价比高。（每个特点1分） 5、形形色色的嵌入式系统默默无闻地生活在我们的身边，为我们的学习生活增加了无穷的乐趣。请列举你所熟悉的五个嵌入式应用系统，并对每个嵌入式系统 作简单的分析（指出它为什么是嵌入式系统）。 答：答案众多（评分标准：每一个应用2分，其中题目1分，简要分析1分） U盘（2分）；MP3播放器（2分）；手机（2分）；蓝牙耳机（2分）；GPS导航仪（2分）。等等
嵌入式期末考试试卷 A卷
5、ARM微处理器复位后，PC的地址通常是 0x0 ，初始的工作模式是Supervisor 。 6、ARM微处理器支持虚拟内存，它是通过系统控制协处理器 CP15 和MMU（存 储管理部件）来进行虚拟内存的存储和管理。当系统发生数据异常和指令领取异常时，异常处理程序透过嵌入式操作系统的内存管理机制，通过MMU交换物理内存和虚拟内存的页面，以保证程序正常执行。 7、编译链接代码时，有两种存储代码和数据的字节顺序，一种是小端对齐，另一 种是打断对齐 8、构建嵌入式系统开发环境的工具链有多种，其中开放源码的工具链是 GNU工具 链，ARM公司提供的工具链是 ADS工具链 9、计算机有CISC和RISC两种类型，以ARM微处理器为核心的计算机属于 RISC、类型，其指令长度是定长的。 二、指令测试题(共12分) 1、写一条 ARM 指令，完成操作r1 = r2 * 3（4分） ADD R1,R2,R2, LSL #1 2、初始值R1=23H，R2=0FH执行指令BIC R0， R1，R2，LSL #1后，寄存器R0， R1的值分别是多少？（4分） R0=21H，R1=23H 3、说明指令STMIA r12!, {r0-r11}的操作功能。（4分） 将R0-R11十二个寄存器中的32位数据，存储到R12地址指针为起始地址的内存中，地址的操作方式是先操作、后增加，并更新地址。 4、写一段 ARM汇编程序：循环累加队列myarray中的所有元素，直到碰上零值元
素，结果放在r4中。程序框架如下，补充代码完成上述功能。（8分） AREA total, CODE READONLY ENTRY start MOV r4, #0 ADR r0, myarray ；在此补充代码 loop LDR r1, [r0], #4 ADD r4, r4, r1 CMP r1, #0 BNE loop 5、这是一个由源程序strtest.c和scopy.s组成的混合程序项目，通过调用strcopy 完成字符串复制，程序代码如下。要求阅读程序，在程序中的注释符“//”后，说明该句程序的作用，并说明extern和EXPORT伪指令的在程序中的作用。（8分） strtest.c #include
1．下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）。 A．用户模式B．系统模式C．软中断模式D．FIQ模式 2．ARM7TDMI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 3．下面哪个Linux操作系统是嵌入式操作系统（ B ）。 A．Red-hat Linux B．uclinux C．Ubuntu Linux D．SUSE Linux 4．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 5．下面哪个不属于Linux下的一个进程在内存里的三部分的数据之一（ A ）。 A．寄存器段B．代码段 C．堆栈段D．数据段 选择题（共5小题，每题2分，共10分） 1．下面哪个系统属于嵌入式系统（ D ）。 A．“天河一号”计算机系统B．IBMX200笔记本电脑 C．联想S10上网本D．Iphone手机 2．在Makefile中的命令必须要以（ A ）键开始。 A．Tab键B．#号键 C．空格键D．&键 3．Linux支持多种文件系统，下面哪种不属于Linux的文件系统格式（ B ）。 A．Ext B．FAT32 C．NFS D．Ext3 4．下面哪种不属于VI三种工作模式之一（ D ）。 A．命令行模式B．插入模式 C．底行模式D．工作模式 5．下面哪一项不属于Linux内核的配置系统的三个组成部分之一（ C ）。 A．Makefile B．配置文件（config.in） C．make menuconfig D．配置工具 1．人们生活中常用的嵌入式设备有哪些？列举4个以上(1) 手机，(2) 机顶盒，(3) MP3，(4) GPS。（交换机、打印机、投影仪、无线路由器、车载媒体、PDA、GPS、智能家电等等。） 2．ARM9处理器使用了五级流水线，五级流水具体指哪五级：(5) 取指，(6) 译码，(7) 执行，(8) 缓冲/数据，(9) 回写。 3．在Makefile中的命令必须要以(10) Tab 键开始。 4．Linux支持多种文件系统，主要包括哪些（写出其中4中就行）(11) Ext，(12) VFAT，(13) JFS，(14) NFS。（JFS、ReiserFS、Ext、Ext2、Ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等） 5．VI的工作模式有哪三种：(15) 命令行模式，(16) 插入模式，(17) 底行模式。
《嵌入式开发》期中试卷 试卷适用范围：2011级计算机科学与技术（本）1、2班 一、填空题（每空1分，共46分） 习题 1 1．填空题 （1）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，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 （2）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。对象系统是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 （3）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）。 （4）嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。 （5）嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。 （6）在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：引导加载程序、 Linux内核、文件系统、用户应用程序。 （7）嵌入式系统硬件的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。 （8）嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，一般把嵌入式处理器分成4类，即微处理器、微控制器、数字信号处理器、和嵌入式片上系统。 （9）ARM公司首创了 chipless 的生产模式，专门从事基于RISC技术芯片的设计开发，公司本身并不生产芯片，而是设计出高效的IP内核，授权给半导体公司使用。 （10）ARM7TDMI中，T表示支持Thump指令集。D表示支持片上调试（Debug）。M表示内嵌硬件乘法器（Multiplier）。I表示支持片上断点和调试点。 （11）ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。 （12）ARM微处理器有两种工作状态：Thump状态、ARM状态。 （13）通用寄存器分为三类：未分组寄存器、分组寄存器、程序计数器（PC）。 （14）异常是由内/外部源引起的需要处理器干预的一个事件。 （15）精简指令集计算机RISC（Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集计算机CISC 是当前CPU的两种架构。 （16）ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集： ARM指令集、Thump指令集。 （17）MMU的作用有两个：将虚拟地址转化为物理地址、对存储器访问的
一、选择题 1、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 2 下列描述不属于 RISC 计算机的特点的是（C）。 A．流水线每周期前进一步。 B．更多通用寄存器。 C．指令长度不固定，执行需要多个周期。 D．独立的 Load 和 Store 指令完成数据在寄存器和外部存储器之间的传输。 3 存储一个 32 位数 0x2168465 到 2000H～2003H 四个字节单元中，若以大端模式存储，2000H 则存储单元的内容为（ D）。 A、0x21 B、0x68 C、0x65 D、0x02 4 ?COS-II 中对关键代码段由于希望在执行的过程中不被中断干扰，通常采用关中断的方式，以下 X86 汇编代码正确而且不会改变关中断之前的中断开关状态的是（D） A. 先 CLI、执行关键代码、再 STI B. 先 STI、执行关键代码、再 CLI C. 先 POPF、CLI、执行关键代码、再 PUSHF D. 先 PUSHF、CLI、执行关键代码、再 POPF。 5 RS232-C 串口通信中，表示逻辑 1 的电平是（D ）。 A、0v B、3.3v C、＋5v～＋15v D、－5v～－15v 6 ARM 汇编语句“ADD R0, R2, R3, LSL#1”的作用是（A）。 A. R0 = R2 + (R3 << 1) B. R0 =( R2<< 1) + R3 C. R3= R0+ (R2 << 1) D. (R3 << 1)= R0+ R2 7 IRQ 中断的入口地址是（ C）。 FIQ 的入口地址为 0x0000001C A、0x00000000 B、0x00000008 C、0x00000018 D、0x00000014 8 S3C2420X I/O 口常用的控制器是（D）。 A、端口控制寄存器（GPACON-GPHCON）。 B、端口数据寄存器（GPADAT-GPHDAT）。 C、外部中断控制寄存器（EXTINTN）。 D、以上都是。
《ARM嵌入式系统基础教程》期末试题 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：处理器、（存储器）、输入/输出和软件，一般软件亦分为（操作系统）和应用软件两个主要部分。 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），嵌入式DSP，（嵌入式微处理器）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，其基本功能有进程管理、（进程间通信）、（内存管理）、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实时操作系统和（分时操作系统），其中实时系统亦可分为（硬实时操作系统）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（通信），内核的基本服务是（任务调度）。 6、嵌入式开发一般采用（宿主机/目标机方式）方式，其中宿主机一般是指（PC机或者台式机）。 7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（分开），ARM920T采用（哈佛体系）的内核架构。 8. ARM7TDMI采用（3）级流水线结构，ARM920TDMI采用（5）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（分时）操作系统，VxWorks属于（实时嵌入式）操作系统。 10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（在片可调试），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（嵌入式ICE），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、下面哪种操作系统不属于商用操作系统。 (B) A. windows xp B. Linux C. VxWorks D. WinCE 2. 下面哪点不是嵌入式操作系统的特点。 (C) A. 内核精简 B. 专用性强 C. 功能强大 D. 高实时性 3. 下面哪种不属于嵌入式系统的调试方法。 (D) A. 模拟调试 B. 软件调试 C. BDM/JTAG调试 D. 单独调试 4. 在嵌入式ARM处理器中，下面哪种中断方式优先级最高。 (A) A. Reset B. 数据中止 C. FIQ D.
嵌入式系统导论复习题 一填空 1、嵌入式系统通常是以应用为中心，以计算机技术为基础，软换件可裁剪，对功能、体积、功耗等严格耍求的专用计算机系统。 2、嵌入式系统的可靠性是嵌入式计算机的生命线。 3、嵌入式系统的基本结构一般可分为硕件和软件，换件包括嵌入式核心芯片、存储器系统及外部接口，软件包括应用软件、编程接口、嵌入式操作系统和板升级支持包。 4、嵌入式处理器主要包括EMPU、EMCU、EDSP和ESOC。其中ESOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。 5、目前使用的嵌入式操作系统有好几十种，最常用的是LINUX和WINCEo 6、嵌入式系统的系统级设计方法主要冇先硬件后软件设计方法和软硬件协同设计的方法，其中针对单片机的开发是釆用先硕件后软件的方法。 7、嵌入式软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件三类。 8、嵌入式处理器是嵌入式硬件系统的核心，其种类非常多，常见的有ARM处理器、MIPS 处理器和PowerPC处理器。 9、TI公司的TMS320C2XXX系列的DSP可作为MCU进行使用。 10、标准的嵌入式系统架构有两人体系：RISC和CISC,其中RISC架构的处理器包括ARM、MIPS、PowerPC、ARC等，CISC架构为我们所熟知的是INTEL的X86架构、VIA架构和AMD 架构。 ARM7系列微处理器为32位RISC处理器。 12、国产嵌入式处理器的代表芯片为方舟和龙芯系列处理器。 13、存储器有三个主要特性：速度、容量和价格。其中寄存器速度最快、价位最高、容量最小；主存用來存放将要参与运行的程序和数据；存取速度和容量介于寄存器和主存之间的为高速缓冲存储器cacheo 14、按存储器的作用不同，可分为主存储器、辅助存储器和缓冲存储器，其屮RAM和ROM 属于主存储器。 15、RAM主要有SRAM和DRAM,常见的RAM容量扩展方法为字长扩展和字数扩展。 16、CPU和I/O接口Z间通信的总线包括数据总线、控制总线和地址总线，其中数据总线是双向总线。 17、接口是两个部件之间的连接点或边界，通过接口把CPU和外设连接在一起，接口电路主要面向CPU和外设两个方面。 18、嵌入式系统中，I/O接口芯片寻址方式为：存储器映像法和I/O隔离法。 19、嵌入式处理器的复位电路是使处理器从起始地址开始执行指令。 20、串行通信有3种基本传送方式：单工、半双工和全双工。串行通信的两种类型为异步串行通信和同步串行通信。 21、串行接口RS 系列标准冇：RS-232, RS-422, RS-485o 22、蓝牙模块的无线通信频率为2.4GHZ以内，主要有3个部分组成：无线传输收发单元、 基带处理单元以及数据传输接口。 23、I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。 24、嵌入式操作系统是嵌入式系统极为重要的纟R成部分，是嵌入式系统的灵魂，通常包 括与硕件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议等。 25、典型的嵌入式操作系统包括VXWorks, windowsCE, LINUX, U C/OS-II, QNX等，其中不是实时操作系统的为UNUXo
1. 三级流水线 流水线采用3个阶段，因此指令分为3个阶段执行：取指、译码、执行 ARM Thumb PC PC 指令从存储器中取出 PC-4 PC-2 对指令使用的寄存器进行译码 PC-8 PC-4 从寄存器组中读出寄存器 执行移位和ALU 操作 寄存器写回到寄存器组 2. ARM 处理器模式问述
3.AMR处理器中模式位与处理器模式的对应 4.问述ARM处理器异常的种类
5.写出中断处理代码的开始部分与退出部分 SUB LR,LR,#4 ;计算返回地址 STMFD SP!,{R0-R3,LR} ;保存使用到的寄存器 . . . LDMFD SP!,{R0-R3,PC} ;中断返回 6.描述ARM处理器进入异常的过程 ①、在适当的LR中保存下一条指令的地址。当异常入口来自： ARM状态下，ARM7TDMI将下一条指令的地址复制到LR中（当前PC+4或PC+8，取决于异常的类型）。 Thumb状态下，ARM7TDMI将PC加偏移值（PC+4或PC+8，这取决于异常的类型）写入LR 当进入异常时，异常处理程序不必确定状态。 ②、将CPSR复制到适当的CPSR。 ③、根据异常将CPSR模式强制设为某一值。 ④、强制PC从相关的异常向量处取指。 7.描述ARM处理器退出异常的过程 ①、将LR中的值减去偏移量后移入PC。偏移量根据异常的类型而有所不同。 ②、将SPSR的值复制回CPSR。 ③、清零在入口位置的中断禁止标志。 8.列出ARM异常向量及与对应的地址
9.ARM存储器映射有哪几种 ARM存储器映射有两种： ①、对于小端存储系统：在小端格式中，一个字当中最低地址的字节被看作是最低位字节最高地址字节被看作是最高位字节。因此存储器系统字节0连续接到数据线31—24。 ②、大端存储器系统：在大端格式中，ARM7TDMI处理器将最高位字节保存在最低地址字节，最低位字节保存在高地址字节。因此，存储器系统字节0连接到数据线31—24。 10.使用存储器的重新映射有哪几种原因 ①、使Flash存储器中的FIQ处理程序不必考虑由于重新映射所导致的存储器边界问题。 ②、用来处理代码空间中段边界仲裁的SRAM和Boot Block向量的使用大大减少。 ③、为超过单字节转移指令范围的跳转提供空间来保存常量。 11.写出ARM IRQ中断服务程序 void _irq Eint1_IRQ(void) { … EXTINT = 0x02; VICVectAddr = 0; } void _irq Eint2_IRQ(void) { … EXTINT = 0x04; VICVectAddr = 0; }
简答题与应用题 什么是嵌入式系统？主要有什么特点？ 以应用为中心，以计算机技术为基础的， 并且软件硬件是可剪裁的， 能满足应用系统对功能、 可靠性、成本、 体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。他可以实现对其他设备的控制、监视或者管理等功能。 与通用的 计算机系统相比，特点为： （1） （2） （5） 嵌入式系统通常由嵌入式处理机、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件等几大部分组成。 4、什么是Linux ？什么是嵌入式 Linux ? 答：严格来讲，Linux 是指由Linux 本人维护并不断更新的内核 。 一个嵌入式Linux 系统指的是一个基于 Linux 内核的，但不包含有关这个内核的任何专业的库或是用户工具 的嵌入式系统。 Linux 内核构建嵌入式操作系统有什么优势（优良特性）？ 程度代码是可以获取的，可靠度高； 有完整的源码，软件丰富并且免费； 得到众多硬件生产家的广泛支持；包括 cpu 、计算机外 围设备 完善的通信协议、软件标准和文件管理机制； 提供完全免费且优秀的开发工具； 广泛的社群支持 无需购买lice nee ,是免费的； 不依赖特定厂商、供应商； 成本相对低廉。 6、 RTOS （嵌入式操作系统）强调的实时是什么概念？与中断的关系？ 答：实时指的是特定操作所消耗的时间（以及空间）的上限是可预知的。操作系统能够在规定响应时间内完成客 户服务程序。中断程序响应中断并完成 是在固定时间内。 7、什么是实时LinUX ?涉及到哪些软硬件内容？ 答：实时LinUX （ RT-Linux ）通过在Linux 内核与硬件中断之间增加一个精巧的可抢先的实时内核 ，把标准的Linux 内核作为实时内核的一个进程与用户进程一起调度 ，标准的Linux 内核的优先级最低，可以被实时进程抢断。 正 常的Linux 进程仍可以在Linux 内核上运行，这样既可以使用标准分时操作系统即 Linux 的各种服务，又能提 供低延时的实时环境。它在硬件上涉及到硬件中断，软件上涉及到对高优先级的实时硬件中断的快速响应。 能在规定的时间内完成对突发事件的处理的 Linux 系统; 软件：中断服务程序、进程调度程序，硬件：嵌入式系统所采用的中断管理硬件。 8、试简要说明Linux 内核构成，并简要说明各部分的功能？ 答： MMU :内存管理单元，完成地址映射（应用虚拟地址方式） VFS :虚拟文件管理系统，提供了统一管理计算机资源的途径。使统一规范计算机资源的使用格式成为可能，方 1、 答: 面向特定应用，一般都有实时要求； 集先进性的计算机技术、半导体工艺、电子技术和通信网络技术于一体的并且在不断创新的知识集 成系统； 嵌入式系统是和具体应用对象有机结合在一起，因而其升级换代也是和具体的产品同步进行的。 嵌入式系统的软 硬件设计着重于高效率性。在最大限度满足应用需求的前提下，降低成本是必须要 考虑的主要问题。 嵌入式系统软件一般都固化在存储器芯片中。 (3) (4) 5、 用 答:（ 1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （） 2、 答： 3、嵌入式操作系统的作用是什么?
计算机导论 第1章计算机基础知识 教学目标 1.了解信息技术的相关概念 2.了解计算机的发展历程、特点、应用和分类 3.掌握计算机系统的组成（重点） 4.掌握信息在计算机中的表示形式（重点、难点） 第一节计算机概述 一、什么是计算机？ 计算机是一种能够接收和存储信息，并把存储在内部的程序对输入信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化设备。 巴比奇在马洪发明的逻辑演示器的影响下，于1822年开始设计差分机（difference engine），其目标是能计算具有20位有效数字的6次多项式的值。这是第一台可自动进行数学变换的机器，因此他被称为“计算之父”。
计算理论的奠基人（图灵） ●Alan Turing（1912~1954）1936年上研究生时发表的一篇论文中提出了图灵机 （Turing Machine），奠定了计算机的理论基础。 ●第二次世界大战中，Turing 领导的小组制造出了破译德军 Enigma 密码的计算机，并成功地完成了任务。 ●Turing 与Church 合作给出了数学证明，断言未来计算机能 够象人那样具有思维能力（因而汉语中有了“电脑”）。 ●计算机学科的最高荣誉是ACM（美国计算机学会）图灵奖。 ●图灵测验： 一个人在不接触对象的情况下，进行一系列的提问，如果他根据这些回答无法 判断对象是人还是机器，则这种计算机具有与人相当 的智力。 世界上第一台电子数字计算机 ●1946年，在宾夕法尼亚大学Moore 学院， J. Eckert 和J. Mauchly 为实现弹道计算研制成功了 ENIAC（“电子数字积分计算机”，Electronic Numerical Integrator and Computer），它用了19000 个电子管， 重30 吨，耗电200 千瓦。 ●现在所谓的计算机就是电子数字计算机。 计算机体系结构的创始人（冯·诺依曼） ●1946年，John von Neumann（1903~1957）
计算机三级《嵌入式系统开发》简答题练习计算机三级《嵌入式系统开发》简答题练习 1.简述典型嵌入式系统的组成。 答：典型的嵌入式系统由2部分组成; 嵌入式硬件：包括处理器、存储器、总线、外部设备、IO端口、以及各种控制器; 2.简述影响嵌入式软件调试的因素。 答：影响嵌入式软件调试的因素主要包括3个： 硬件缺陷; 编译器自动优化; 外界环境干扰。 3.简述处理机管理中调度的作用和目的。 答：通过在进程之间切换CPU来提高计算机的实际使用效率;其 目的就是在任何时候都使得有一个进程在运行，从而使CPU使用率 最大化。 4.简述嵌入式程序优化遵循的原则。 答：嵌入式程序优化遵循三个原则： 等效原则 有效原则 经济原则 5.简述BootLoader的功能。
答：BootLoader主要有3个功能： 初始化目标硬件设备;控制启动过程;下载并执行操作系统映像。 6.简述GDB调试器提供的基本功能。 答：GDB调试器提供4个基本功能： 启动程序;在断点处暂停程序;在程序暂停时，可以检查程序中所发生的事情;动态改变程序的执行环境。 7.简述嵌入式操作系统的主要功能。 答：嵌入式操作系统由4个主要功能： 处理机管理;同步;内存管理;文件系统。 8.简述指令集模拟器按体系架构的分类及分类的含义。 答：指令集模拟器按体系架构分2类： 同构模拟器，指在某种体系架构的处理器之上，使用软件模拟出另一个与自己相同的虚拟机。 异构模拟器，在一种体系架构的处理器之上，模拟另外一种处理器的执行。、 9.简述嵌入式系统的发展阶段。 答：嵌入式系统有4个发展阶段： 无操作系统阶段; 简单操作系统阶段; 实时操作系统阶段; 面向internet阶段; 10.简述线程的优点。 答：线程主要优点有4个：
1. 嵌入式系统的应用极其广泛，下列设备：①洗衣机、②电饭煲、③服务器、 ④平板扫描仪、⑤路由器、⑥机顶盒、⑦巨型机、⑧POS机中，属于嵌入式系统应用的是： A) 除④和⑤之外 B)除③和⑦之外 C) 除⑤和⑦之外 D) ①～⑧全部都是 2. 嵌入式系统的软件大多存储在非易失性存储器中，即使断电也不会消失。目前嵌入式系统使用最多的非易失性存储器是： A) Mask ROM B) Flash memory C) SRAM D) SSD 3. 下图是数字信号处理器（DSP）的典型应用方式，其中的①、②和③分别是： A) 模拟信号、DSP、数字信号 B) 模拟信号、DSP、模拟信号 C) 数字信号、DSP、数字信号 D) 数字信号、DSP、模拟信号 4. 片上系统（或系统级芯片）是目前广泛使用的一种嵌入式处理芯片，下面有
关叙述中错误的是： A) 其英文缩写是SOC或SoC，它是电子设计自动化水平提高和大规模集成电路制造技术发展的成果 B) 它已成为集成电路设计的发展趋势，现在许多嵌入式处理芯片都是片上系统 C) 芯片中既包含处理器又包含存储器及外围电路，单个芯片就能实现数据的采集、转换、存储、处理和I/O等多种功能 D) 智能手机已经广泛采用片上系统，平板电脑大多还使用传统的Intel处理器 5. 在嵌入式系统（如数码相机）中，获取数字图像的过程 大体分为四步，如下图所示，正确的处理步骤是： A) 取样、扫描、分色、量化 B) 分色、量化、扫描、取样 C) 扫描、分色、取样、量化 D) 扫描、量化、取样、分色 6. 数字音频的比特率（码率）指的是每秒钟的数据量，它与取样频率、量化位数、声道数目、使用的压缩编码方法等密切相关。假设数字音频的比特率为 32kb/s，其量化位数为8位，单声道，采用压缩编码，压缩比为2，那么取样频率是：
第一题单项选择题 1、ADDS R0,R1,R2执行完成后，不会对CPSR中的哪一位产生影响( B)？ A、N B、C C、V D、F 2、FD表示( B )。 A、满递增堆栈 B、满递减堆栈 C、空递增堆栈 D、空递减堆栈 3、已知R0=0xFFFFFC0F，则执行MVN R1，R0后，R1的值为（C ）。 A、0xFFFFFFFF B、0xFFFFFFF0 C、0x3F0 D、0x3F 4、在Linux中使用ls命令显示当前目录的所有内容应使用（A）参数？ A、-l B、-a C、-d D、-i 5、在EMBEST IDE开发环境中，程序的默认入口地址为（ C ）。 A、0x C000 B、0x 1C00 C、0x 8000 D、0x 0 6、已知R0=0x1000，R1=0x2000则执行CMP R0，R1后，R0的值为（B） A、0x2000 B、0x1000 C、0xFFFFF000 D、0xFFFFEFFF 7、已知R1=0x2F，则执行mov R0，R1，ASL #2后，R0的值为（D ）。 A、0xBC B、0xBF C、0x2F0 D、0x2F 8、在Linux中查看文件前10行内容的命令是（ D）。 A、less B、cat C、tail D、head 9、已知R0=0xFC，则执行BIC R0，#0x3C后，R0的值为（ D ）。 A、0x18 B、0x24 C、0xC0 D、0x30 10、已知R0*R1=0x1C2F3E4D5C6B，则执行SMULL R2，R3，R0，R1后，R2和R3的值分别为（D）。 A、R2=0x1C2F3E4D R3=0x5C6B B、R2=0x5C6B R3=0x1C2F3E4D C、R2=0x1C2F R3=0x3E4D5C6B D、R2=0x3E4D5C6B R3=0x1C2F 11、EMPU是( B )。 A、嵌入式微控制器 B、嵌入式微处理器 C、片上系统 D、嵌入式数字信号处理器 12、以下不属于CPSR的条件码标志位的是(A)。 A、Ｆ B、Ｎ C、Ｚ D、Ｃ 13、S3C44B0X的内核工作电压是( B )。 A、3.0V B、2.5V C、3.5V D、 1.5V 14、Linux中删除目录的命令是（B）。 A、rm B、 rmdir C、mkdir D、del 15、能实现ARM处理器在两种工作状态之间进行切换的命令是( D )。 A、B B、 BL C、 BLX D、BX 16、若CPSR寄存器的低5位（4-0）的值为10010，则ARM处理器工作于（B） 模式。 A、FIQ B、IRQ C、USER D、SVC
简答题与应用题: 1、什么是嵌入式系统？主要有什么特点？ 答：以应用为中心，以计算机技术为基础的，并且软件硬件是可剪裁的，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。他可以实现对其他设备的控制、监视或者管理等功能。 与通用的计算机系统相比，特点为： （1）面向特定应用，一般都有实时要求； （2）集先进性的计算机技术、半导体工艺、电子技术和通信网络技术于一体的并且在不断创新的知识集成系统； （3）嵌入式系统是和具体应用对象有机结合在一起，因而其升级换代也是和具体的产品同步进行的。 （4）嵌入式系统的软硬件设计着重于高效率性。在最大限度满足应用需求的前提下，降低成本是必须要考虑的主要问题。 （5）嵌入式系统软件一般都固化在存储器芯片中。 2、嵌入式系统有哪几个部分？ 答：嵌入式系统通常由嵌入式处理机、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件等几大部分组成。3、嵌入式操作系统的作用是什么？ *实际是一组软件模块集合 满足多任务处理、稳定运行、安全可靠、占用系统资源少、特有的实时事件处理、便于维护和管理、简洁良好的用户界面 4、什么是Linux？什么是嵌入式Linux？ 答：严格来讲，Linux是指由Linux本人维护并不断更新的内核。 一个嵌入式Linux系统指的是一个基于Linux内核的，但不包含有关这个内核的任何专业的库或是用户工具的嵌入式系统。 5、用Linux内核构建嵌入式操作系统有什么优势（优良特性）？ 答：（1）程度代码是可以获取的，可靠度高； （2）有完整的源码，软件丰富并且免费； （3）得到众多硬件生产家的广泛支持；包括cpu、计算机外围设备 （4）完善的通信协议、软件标准和文件管理机制； （5）提供完全免费且优秀的开发工具； （6）广泛的社群支持 （7）无需购买licence，是免费的； （8）不依赖特定厂商、供应商； （9）成本相对低廉。 6、RTOS（嵌入式操作系统）强调的实时是什么概念？与中断的关系？ 答：实时指的是特定操作所消耗的时间（以及空间）的上限是可预知的。操作系统能够在规定响应时间内完成客户服务程序。中断程序响应中断并完成是在固定时间内。 7、什么是实时Linux？涉及到哪些软硬件内容？ 答：实时Linux（RT-Linux）通过在Linux内核与硬件中断之间增加一个精巧的可抢先的实时内核,把标准的Linux 内核作为实时内核的一个进程与用户进程一起调度,标准的Linux内核的优先级最低,可以被实时进程抢断。正常的Linux进程仍可以在Linux内核上运行,这样既可以使用标准分时操作系统即Linux的各种服务, 又能提供低延时的实时环境。它在硬件上涉及到硬件中断，软件上涉及到对高优先级的实时硬件中断的快速响应。能在规定的时间内完成对突发事件的处理的Linux系统； 软件：中断服务程序、进程调度程序，硬件：嵌入式系统所采用的中断管理硬件。 8、试简要说明Linux内核构成，并简要说明各部分的功能？ 答： MMU：内存管理单元，完成地址映射（应用虚拟地址方式） VFS：虚拟文件管理系统，提供了统一管理计算机资源的途径。使统一规范计算机资源的使用格式成为可能，方
第1章嵌入式系统导论 1.嵌入式系统的概念： 是以现代计算机技术为基础，以应用为中心，可以根据系统或用户需求（功能、可靠性、成本、体积、功耗、环境等），灵活裁剪软硬件模块的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的分类及分类依据： 嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。前者是整个系统的物理基础，它提供软件运行平台和通信接口；后者实际控制系统的运行。 硬件：嵌入式微处理器、外围电路、外围硬件设备。 软件：BootLoader 、嵌入式操作系统、用户的应用程序等。 3.几种典型嵌入式操作系统：（1） uC/OS II （2）uCLinux （3）Windows CE （4）嵌入式Linux 等 4.任务调度： 任务的调度有三种方式：可抢占式、不可抢占式和时间片轮转。 【不可抢占式调度是指一个任务一旦获得CPU就独占其运行，除非由于某种原因使它决定放弃CPU的使用权； 可抢占式调度是基于任务优先级的，当前正在运行的任务可以随时让位给优先级更高的处于就绪态的其他任务； 当两个或两个以上任务有同样的优先级时，不同任务轮转使用CPU，直到系统分配的CPU时间片用完，这就是时间片轮转调度。】 目前，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的任务采用基于优先级的可抢占式调度法，对相同优先级的任务则采用时间片轮转调度法。 5.针对有内存管理单元（MMU，Memory Management Unit）的处理器而设计的一些桌面操作系统，如Windows、Linux，使用了虚拟存储器的概念。 6.计算机的发展： 冯诺依曼架构：将指令和数据存放在同一存储空间中，统一编址，指令和数据通过同一总线访问。 哈佛结构（冯诺依曼架构的扩展）：主要特点是程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编制、独立访问。CortexM3