杭电嵌入式系统名试题

名词解释：Embedded System：嵌入式系统，是构筑在机器内部的，通常是为了控制机器的行为，或是嵌入在其它系统中的一种专用计算机系统。

MCU：微控制单元(Micro Controller Unit) ，又称单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD 驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

SOC：片上系统(System on Chip)，指的是在单个芯片上集成一个完整的系统，对所有或部分必要的电子电路进行包分组的技术。

DSP：DSP芯片也称数字信号处理器(Digital Signal Processor)，是一种具有特殊结构的微处理器。

DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP 指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。

JTAG：是一种用于芯片内部测试的接口，基本原理是在器件内部定义一个TAP（Test Access Port；测试访问口）通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。

JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。

标准的JTAG 接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。

ICE：在线仿真器(In-Circuit Emulator)，是最直接的仿真调试方法，ICE提供自己的处理器和存储器，不再依赖目标系统的处理器和内存。

ICE的处理器一般与目标处理器相同，和目标系统通过连接器组合在一起。

该系统在调试时使用ICE的处理器、目标板上的存储器、I/O端口也可以使用ICE上的存储器，完成调试之后，再使用目标板上的处理器实时运行目标代码。

RISC：精简指令集，是计算机中央处理器的一种设计模式，也被称为RISC指令集(Reduced Instruction Set Computing)。

这种设计思路对指令数目和寻址方式都做了精简，使其实现更容易，指令并行执行程度更好，编译器的效率更高。

CISC：复杂指令集，也称为CISC指令集(Complex Instruction Set Computer)。

这种设计思路中为提高运算速度而加入很多指令，并以各种寻址方式对地址长度进行压缩，减少了内存访问数量，简化编译器结构。

ARM：全称为Advanced RISC Machine，是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的第一款RISC微处理器，同时支持32位和16位指令集。

Cortex-M3：Cortex-M3是一个32位处理器内核，采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，从而使数据访问不再占用指令总线，提升了性能。

完全基于硬件进行中断处理，最多可减少12个时钟周期数，在实际应用中可减少70%中断。

WatchDog：看门狗，是一个定时器电路，定期的查看芯片内部的情况，一旦发生错误就向芯片发出重启信号，在程序的中断中拥有最高的优先级。

ISR：中断服务程序(Interrupt Service Routine)，不需要其他程序或主程序的调用，当中断源事件发生时，中断服务程序会自动运行，处理事件。

事件处理完成后即退出。

中断：是一种使设备与CPU之间进行通信的技术。

典型的有如服务请求，任务完成提醒等，通常被分为同步中断和异步中断两大类。

同步中断是指当指令执行时由CPU控制单元产生的中断，而异步中断来自外部，是由其他硬件设备依照CPU时钟随机产生的中断信号。

中断向量表：CPU在内存中建立的一张中断向量查询表，存放中断服务程序的入口地址。

RTOS：RTOS(Real Time Operation System)，即实时操作系统，是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。

可重入函数/不可重入函数：可重入函数即可以被中断的函数，可以在这个函数执行的任何时刻中断它，转入OS调度下去执行另外一段代码，而返回控制时不会出现什么错误；不可重入函数由于使用了一些系统资源，所以若被中断，可能会出现问题，这类函数是不能运行在多任务环境下的。

临界区：指访问共用资源的程序片段，而共用资源具有无法同时被多个线程访问的特性。

当有线程进入临界区段时，其他线程或进程必须等待。

硬实时/软实时：实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，否则操作系统将因错误结束；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。

porting(移植)：指从使用一个操作环境转移到使用另一个操作系统的过程。

移植过程中需要确保新的特性被使用，旧的设置不需要改变。

context(上下文)：对于代码中某个值来说，上下文是指这个值所在的局部(全局)作用域对象。

相对于进程而言，上下文就是进程执行时的环境，具体来说就是各个变量和数据，包括所有的寄存器变量、进程打开的文件、内存（堆栈）信息等。

MAC：即介质访问控制层(Media Access Control)，它定义了数据帧在介质上的传输方式、物理寻址和逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）。

线路控制、出错通知（不纠正）、帧的传递顺序和可选择的流量控制也在这一子层实现。

PHY：指物理层(Physical Layer)，定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。

DMA：直接存储器访问(Direct Memory Access)，可以实现数据在外设与存储器、存储器与存储器之间的快速转换，且不需要CPU的干预。

DCS：分布式控制系统(Distributed Control System)，由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

SCADA：数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And Data Acquisition)，是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

YAFFS：YAFFS（Yet Another Flash File System）是第一个专门为NAND Flash存储器设计的嵌入式文件系统，适用于大容量的存储设备，是基于日志的文件系统，提供磨损平衡和掉电恢复的健壮性。

GUI：图形用户接口（Graphical User Interface）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。

HMI：人机接口(Human Machine Interface)，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。

1.简单题在进行嵌入式存储系统设计时，如何在SRAM、DRAM、FLASH、EEPROM等存储方案中进行选择？SRAM：无需刷新，读写速度快；功耗大，集成度低，成本高；DRAM：须定时刷新，读写速度慢于SRAM；功耗小，集成度高，价格较低；FLASH：用于存储程序，按扇区进行擦除/写入，运行中不能修改；EEPROM：用于存储数据，运行中可以修改，按字节操作。

比较Nand Flash、Nor Flash之间的区别。

Nor Flash：可以在芯片内执行程序，传输效率高；工艺复杂，价格贵，写入和擦出速率低；Nand Flash：写入/擦除速率快，存储容量大，便宜；无法寻址直接运行程序，只能存储数据，易出现坏区。

嵌入式系统硬件的时钟（Clock）的作用是？简要介绍下常见的时钟设计方案。

作用：基准时间、工作协同；HSE：高速外部时钟HSI：高速内部时钟PLL：锁相环STM32的CLOCK SOURCE可以配置成哪些？（新增）1、HSI高速内部时钟；2、HSE高速外部时钟；3、LSI低速内部时钟；4、LSE低速外部时钟；5、PLL锁相环倍频输出。

MCU和外围器件连接时常用的总线有哪些？分别做简要介绍。

SPI：是一种全双工同步串行接口标准，通信双方使用4根线，分别为：片选信号、I/O时钟、串行输入、串行输出；I2C：是一种双向二线制同步串行总线，由1根串行数据线SDA和1根串行时钟线SCL组成；UART：是一种通用异步串行数据总线，可双向通信，全双工传输和接收。

在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信。

如何理解UART异步传输和IIC/SPI同步传输方式之间的差异。

异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输；异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧；异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序；异步传输相对于同步传输效率较低。

/*以自己使用的手机/PC为例，了解下它的硬件构成部件及其主要指标。

*/微控制器（MCU）的中断处理过程是怎样的？中断请求->MCU响应->判断是否屏蔽->优先级比较->中断现场保护->ISR处理->现场恢复->执行下一条指令前后台系统中设备服务的最差响应时间是在什么情况下产生的？前后台系统认为所有任务具有相同的优先级别，且任务的执行又是通过FIFO队列排队，所以当实时性要求较高的任务排在队尾时，产生最差响应时间。

C语言关键字volatile有什么含意?并给出三个不同的例子。

当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据。

(1)并行设备的硬件寄存器(2)一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(3)多线程应用中被几个任务共享的变量写一段C语言代码，将寄存器（地址为：0x2000FCB0）的Bit2清零、Bit3置1，其它位保持原有值不变。

unsigned char a = 0x2000FCB0;a &= ~(1<<2);a |= (1<<3);下面的ISR存在什么问题？(3)ISR不适合做浮点运算；(4)ISR不应有重入和性能问题，因此不应使用printf()函数。

列举常见的RTOS。

（不少于5个）QNX、RTLinux、uC/OS-II、Nucleus Plus、VRTX、VxWorks、eCosRTOS常用的任务调度策略有哪些？分别做简要介绍。

(1)基于优先级的调度策略：每个进程根据其重要程度的不同被赋予不同的优先级，每次调度时，总选择优先级最高的进程开始执行。

(2)基于时间片的调度策略：各进程按时间片运行，当一个时间片用完后，便停止该进程的执行而重新调度。