嵌入式系统原理及应用

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

《嵌入式系统原理和应用》教学大纲

1 / 9 《嵌入式系统原理与应用》教学大纲

一、课程基本信息

课程代码 3054053 课程类别 基础课○ 专业课○专业基础课○

专业选修课● 公共选修课○ 中文名称 嵌入式系统原理与应用

面向对象 计算机科学与技术专业 开课单位 计算机教研室

总学时 51(理论: 42 实验实习: 9) 学 分 3

先修课程 计算机组成原理、微机原理与汇编语言 后续课程 操作系统

二、课程性质、地位和任务

嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。

三、课程基本要求

通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习， 使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础 。

四、课程内容

第一章 嵌入式系统导论

教学内容：

1.1嵌入式系统概述

1.2嵌入式系统的实时性与可靠性 《嵌入式系统原理和应用》教学大纲

2 / 9 1.3嵌入式系统的应用领域和发展趋势

教学目的：

掌握嵌入式系统的特点、与通用计算机系统的区别、影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素、了解嵌入式系统的发展趋势

教学重点：

嵌入式系统的特点、与通用计算机系统的区别、影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素

教学难点：

影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素

教学方法：

常用Cortex-M汇编指令

附录1列出了常用的Cortex-M汇编指令，包括：数据操作指令、转移指令、存储器数据传送指令、

异常及其他指令等，上述每一类指令都按照16位指令和32位指令分别讲解。

1. 数据操作指令

表1.1 16位数据操作指令 指令名称 指令格式 指令功能 ADC（带进位加法） ADC , Rd+= Rm+C ADD , , # Rd=Rn+imm3 ADD , # Rd+=imm8 ADD , , Rd=Rn+Rm ADD , Rd+=Rm ADD , PC, #*4 Rd=PC+imm8*4 ADD , SP, #*4 Rd=SP+imm8*4 ADD , SP, #*4 Rd=SP+imm7*4 ADD（加法）

ADD SP, SP,#*4 SP+=imm7*4 AND（按位与） AND , Rd &= Rm

ASR , , # Rd = Rm算术右移imm5 ASR（算术右移） ASR , Rd= Rd算术右移寄存器Rs数个位数

BIC（按位清零） BIC , Rd &= ~Rs

CMN（负向比较） CMN , 将Rm取二进制补码后再与Rn比较

CMP , # Rn 与8位立即数比较，并根据结果更新

标志位的值 CMP（比较） CMP , Rn与Rm比较，并根据结果更新标志位

的值

EOR（异或） EOR , Rd^=Rm LSL , , # Rd= Rm<, Rd<<= Rs

LSR（逻辑右移） LSR , , # LSR , Rd= Rm>>imm5 Rd>>= Rs MOV , # Rd=(U32) imm8 MOV（传送） MOV , Rd= Rm MUL（乘法） MUL , Rd*=Rm

MVN（取按位取反值） MVN , Rd= ~Rm

NEG（取补码值） NEG , Rd= ~Rm + 1

ORR（按位或） ORR , Rd|= Rm

单片机的原理及应用

单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成电路，具有处理器核心、存储器和各种外设接口，被广泛应用于各个领域。本文将介绍单片机的原理以及一些常见的应用。

一、单片机的原理

单片机作为一种嵌入式系统，其原理是通过将处理器、存储器和外设集成在一个芯片上，形成一个完整的计算机系统。这种集成能力使得单片机具备了较高的性能和灵活性。具体来说，单片机的原理包括以下几个方面：

1. 处理器核心：单片机内部搭载了一个或多个处理器核心，常见的有8位、16位和32位处理器核心。处理器核心负责执行指令集中的指令，对输入信号进行处理并控制外设的工作。

2. 存储器：单片机内部包含了程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据。这些存储器的容量和类型不同，可以根据实际需求进行选择。

3. 外设接口：单片机通过外设接口与外部设备进行通信。常见的外设接口包括通用输入输出（GPIO）、串行通信接口（UART、SPI、I2C）、模拟数字转换器（ADC）等。外设接口使单片机能够与其他硬件设备进行数据交互。 4. 时钟系统：单片机需要一个稳定的时钟信号来同步处理器和各个外设的工作。时钟系统通常由晶振和计时电路组成，产生稳定的时钟信号供单片机使用。

二、单片机的应用

单片机作为一种高性能、低成本、小体积的集成电路，广泛应用于各个领域。以下是一些单片机的常见应用：

1. 家电控制：单片机可以作为家电控制系统的核心，通过与传感器、执行器等外部设备的连接，实现对家电的智能控制。例如，通过使用单片机可以实现空调、电视、洗衣机等家电的远程控制和定时控制等功能。

2. 工业自动化：单片机在工业自动化中发挥着重要的作用。它可以用于控制和监控工业设备，实现自动化生产。例如，生产线上的温度、压力、速度等参数可以通过单片机进行实时采集和控制。

3. 智能交通：交通系统中的信号灯、执法摄像头等设备可以利用单片机进行控制和管理。通过单片机，可以实现交通信号的智能优化、车辆识别等功能，提高交通效率和安全性。