01嵌入式系统概述
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嵌⼊式系统课后答案嵌⼊式系统2011作业(⾮标准答案,仅供参考)第1章嵌⼊式系统概述 1、什么是嵌⼊式系统?答:嵌⼊式系统指的是以应⽤为中⼼和以计算机技术为基础的,并且软硬件是可裁剪的,能满⾜应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标严格要求的专⽤计算机系统。
3、根据嵌⼊式系统的复杂程度,嵌⼊式系统可分为哪4类?答:1:单个微处理器;2:嵌⼊式处理器可扩展的系统; 3:复杂的嵌⼊式系统; 4:在制造或过程控制中使⽤的计算机系统。
5、从硬件系统来看,嵌⼊式系统由哪⼏部份组成?画出简图。
答:P11图1-42.2 回答下列关于ARM 编程模式的问题(1)在该模式下有多少通⽤寄存器(2)CPSR 的作⽤是什么(3)Z 位的作⽤是什么(4)程序计数器保存在何处答(1)31个通⽤寄存器(2)为状态寄存器,保存当前的状态,可以在任何模式下访问(3)Z=1 运算结果为0 Z=0 运算结果不为0 (4)R15(PC)2.3 下列的arm 条件码的含义是什么(1)EQ (2)NE (3)MI (4)VS (5)GE (6)LT 答(1)z 置位相等 (2)z 清零不相等 (3)n 置位负数 31个通⽤寄存pc ,6个状~R7不分组,R8~R14按模式分组,R15为程序计数器,CPSR 为状态寄存器,SPSR 为保存程序状态寄存器。
R13为堆栈指针寄存器,R14为链接寄存器。
CPSR 在各种模式下多可以访问,⽽在⽤户模式及系统模式下SPSR 不可以被访问。
2.6若寄存器R1=0x01020304,分别按照⼤端模式和⼩端模式存储在0x30000字单元中,试分别写出两种模式下内存存储内容,并标出内存地址答⼤端模式 0x30000 01 0x30001 02 0x30002 03 0x30003 04 ⼩端模式 0x30000 04 0x30001 030x30002 02 0x30003 012.7 ARM 存储器的存储周期有⼏种类型?对应于Cache 访问和存储器访问是何存储周期?答:ARM 存储器有4种存储周期:空闲周期,⾮顺序周期,顺序周期,协处理器寄存器传送周期。
第1章嵌入式系统概述(1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。
答:键盘、鼠标、扫描仪。
(2)什么叫嵌入式系统?答:嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
(3)什么叫嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?答:嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
分为3类:1.注重尺寸、能耗和价格;2.关注性能;3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。
(4)什么是嵌入式操作系统?为何要使用嵌入式操作系统?答:嵌入式操作系统是操作系统的一种类型,是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。
原因:1.提高了系统的可靠性;2.提高了开发效率,缩短了开发周期。
3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
第2章 ARM7体系结构1.基础知识(1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么?答:T:高密度16位Thumb指令集扩展;D:支持片上调试;M:64位乘法指令;I:Embedded ICE硬件仿真功能模块。
(2)ARM7TDMI采用几级流水线?使用何种存储器编址方式?答:3级;冯·诺依曼结构。
(3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别?答:ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上;ARM处理器状态体现在不同指令的使用上。
(4)分别列举ARM的处理器模式和状态?答:ARM的处理器模式:用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式;ARM的处理器状态:ARM状态、Thumb状态。
(5)PC和LR分别使用哪个寄存器?答:PC:R15;LR:R14。
(6)R13寄存器的通用功能是什么?答:堆栈指针SP。
(7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态?答:位31~28:N、Z、C、V,条件代码标志位;27~8:保留位;7~0:I、F、T、M4~0,控制标志位。
(8)描述一下如何禁止IRQ和FIQ的中断。
答:当控制位I置位时,IRQ中断被禁止,否则允许IRQ中断使能;当控制位F置位时,FIQ 中断被禁止,否则允许FIQ中断使能。
嵌入式系统概述嵌入式系统是一种专门设计用于控制某个特定任务的计算机系统。
它通常以微处理器为核心,集成了软件和硬件组件,用于实时控制、监测和交互。
由于嵌入式系统直接嵌入在所控制的设备中,因此它们的体积小、功耗低,并且具有高度的可靠性和实时性。
本文将从嵌入式系统的定义、应用领域以及未来发展的趋势等几个方面对嵌入式系统进行概述和介绍。
1. 嵌入式系统的定义嵌入式系统是一种被嵌入在目标设备中的计算机系统,其目的是实现特定任务或控制设备的功能。
与传统计算机系统相比,嵌入式系统往往具有更小的体积、更低的功耗和更高的可靠性。
它们用于各种领域,包括消费电子、医疗设备、汽车、航空航天和工业控制等。
2. 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于各个领域,以下是几个典型的应用领域:2.1 消费电子嵌入式系统在消费电子产品中发挥着重要作用,如智能手机、平板电脑和智能家居设备等。
这些设备需要处理复杂的任务,如多媒体播放、图形处理和无线通信等。
2.2 医疗设备医疗设备中的嵌入式系统用于监测和控制患者的生命体征,并协助医生进行诊断和治疗。
这些设备对实时性和可靠性的要求非常高,如心电图仪、血压仪和呼吸机等。
2.3 汽车现代汽车中的嵌入式系统功不可没,它们控制着车辆的引擎、安全系统和娱乐系统等。
嵌入式系统在实时监测车辆性能、提升安全性能和提供导航服务等方面发挥着重要作用。
2.4 航空航天航空航天领域依赖于高度可靠的嵌入式系统来驱动和控制飞机、卫星和导弹等。
这些系统必须具有高度的安全性和实时性,以确保飞行器的稳定性和准确性。
2.5 工业控制工业控制中的嵌入式系统用于监控和控制生产过程。
它们可以实现自动化的生产线,并提高效率和质量。
嵌入式系统在工业领域中的应用非常广泛,如机器人、传感器和自动化仪表等。
3. 嵌入式系统的未来发展趋势随着科技的不断发展,嵌入式系统也在不断演进和改进。
以下是嵌入式系统未来的发展趋势:3.1 物联网物联网是未来嵌入式系统的一个重要方向。
嵌入式的原理及应用一、嵌入式系统的概述嵌入式系统是指嵌入在其他设备或系统中的计算机系统,用于控制、监控和执行特定功能。
它通常有特定的硬件和软件,包括处理器、存储器、输入输出接口等,可按需定制,广泛应用于各个领域,如家电、汽车、医疗设备等。
二、嵌入式系统的原理嵌入式系统的设计和开发需要考虑以下几个主要原理:1.硬件设计原理:嵌入式系统的硬件设计需要考虑功耗、体积、成本等因素。
通常使用低功耗、高集成度的处理器,采用紧凑的电路板设计,以及选择适当的外设和接口。
2.软件设计原理:嵌入式系统的软件设计需要实现所需功能,并具有实时性、高效性和可靠性。
采用适当的算法和数据结构,充分利用系统资源,并进行合理的任务调度和优化。
3.实时性原理:嵌入式系统往往需要对外部环境做出及时响应。
因此,实时性是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。
通过合理的任务调度和响应机制,保证系统能够在规定的时间内完成任务。
4.通信原理:嵌入式系统通常需要与其他设备或系统进行通信,实现数据的传输和交互。
通信原理包括选择合适的通信协议和接口,进行数据格式的定义和处理,确保数据的可靠传输和正确解析。
三、嵌入式系统的应用嵌入式系统在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的嵌入式系统应用:1.家电:智能家居系统中的智能电视、空调、冰箱等家电产品都采用嵌入式系统,实现远程控制、定时操作等功能。
2.汽车:现代汽车中的驾驶辅助系统、车载娱乐系统等都是嵌入式系统。
它们可以实时监控车辆状态、提供导航服务、支持蓝牙连接等。
3.医疗设备:医用仪器设备中的心电图机、血压计等都采用嵌入式系统,用于测量、监控和诊断。
4.工业控制:工业自动化领域中的PLC(可编程逻辑控制器)、机器人等都是嵌入式系统,用于控制和监控生产过程。
5.智能穿戴设备:智能手表、智能手环等都是嵌入式系统,可以实时监测健康状况、接收消息等。
6.军事装备:导弹控制系统、雷达系统等军事装备都采用嵌入式系统,用于指挥和控制作战。
第一章嵌入式系统概述1.嵌入式系统的概念从技术的角度概念:以应用为中心、以运算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、靠得住性、本钱、体积、功耗严格要求的专用运算机系统。
从系统的角度概念: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路的运算机系统。
术语嵌入式反映了这些系统一般是更大系统中的一个完整的部份,称为嵌入的系统。
嵌入的系统中能够共存多个嵌入式系统。
2.嵌入式处置器的分类①嵌入式微处置器;②嵌入式微控制器;③嵌入式DSP处置器;④嵌入式片上系统(SOC)3.嵌入式操作系统的大体概念及特点一般实时操作系统应用于实时处置系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统,而且提供了开发、调试、运用一致的环境。
嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高的实时控制系统,而且应用程序的开发进程是通过交叉开发来完成的,即开发环境与运行环境是不一致。
嵌入式实时操作系统具有规模小(一般在几K~几十K 内)、可固化利用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点4.实时操作系统的大体概念及特点总的来讲实时操作系统是事件驱动的,能对来自外界的作用和信号在限定的时刻范围内作出响应。
它强调的是实时性、靠得住性和灵活性, 与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用, 由它来管理和协调各项工作,为应用软件提供良好的运行软件环境及开发环境。
从实时系统的应用特点来看实时操作系统能够分为两种:一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统IEEE 的实时UNIX分委会以为实时操作系统应具有以下的几点:异步的事件响应;切换时刻和中断延迟时刻肯定;优先级中断和调度;抢占式调度;内存锁定;持续文件;同步;5.操作系统的内核有哪两种,各自的特点①非占先式内核:非占先式内核要求每一个任务自我舍弃CPU 的所有权。
非占先式调度法也称作合作型多任务,各个任务彼此合作共享一个CPU。
异步事件仍是由中断服务来处置。
中断服务能够使一个高优先级的任务由挂起状态变成就绪状态。
嵌入式系统设计嵌入式系统设计是一门涉及硬件和软件的综合学科,其目标是开发出能够嵌入在其他系统中运行的高效、可靠的系统。
本文将介绍嵌入式系统设计的基本概念、设计流程以及常见的嵌入式系统应用。
第一节:嵌入式系统设计概述嵌入式系统是指被嵌入在其他设备或系统中的计算机系统。
与通用计算机系统相比,嵌入式系统通常具有小巧、低功耗、低成本以及特定功能等特点。
嵌入式系统常见于家电、汽车、电子设备等各个领域。
嵌入式系统设计包括硬件设计和软件设计两个主要方面。
硬件设计主要涉及电路设计、选择合适的处理器和传感器等;而软件设计则包括嵌入式操作系统的选择和驱动程序的开发等。
嵌入式系统设计需要工程师具备深厚的硬件和软件知识。
第二节:嵌入式系统设计流程1. 确定需求:了解系统的功能需求和约束条件,包括性能要求、成本限制和电源要求等。
2. 系统架构设计:确定系统的整体架构,包括硬件和软件的设计组件、接口标准和数据流程等。
3. 硬件设计:根据系统需求和架构设计,进行电路设计、PCB布局、传感器和接口的选择等。
4. 软件设计:选择合适的嵌入式操作系统,编写驱动程序和应用程序,实现系统功能。
5. 集成和测试:将硬件和软件组合在一起进行系统集成,进行功能测试和性能验证。
6. 优化和调试:根据测试结果进行优化,解决可能存在的问题和bug。
第三节:嵌入式系统应用1. 汽车电子:现代汽车中包含大量的嵌入式系统,如发动机管理系统、安全气囊系统和娱乐系统等。
2. 智能家居:随着物联网的发展,嵌入式系统在智能家居中的应用越来越广泛,如智能照明系统和智能家电控制系统等。
3. 医疗设备:嵌入式系统在医疗设备中发挥着重要作用,如心脏起搏器和体温监测仪等。
4. 工业控制系统:嵌入式系统在工业领域中用于自动化控制和监视,例如工厂自动化系统和智能仓储系统。
结论嵌入式系统设计是一门综合性学科,涉及硬件和软件的设计。
从需求确定到系统优化,设计流程严谨且复杂。
嵌入式系统应用广泛,涵盖了汽车、智能家居、医疗设备和工业控制系统等众多领域。
嵌⼊式复习题嵌⼊式系统原理与设计第⼀章嵌⼊式系统概述1、什么是嵌⼊式系统?嵌⼊式系统和普通⼈的⽣活⾮常紧密,如⽇常⽣活中使⽤的⼿机、微波炉、有线电视机顶盒等,都属于嵌⼊式系统。
与通常使⽤的PC机相⽐,嵌⼊式系统的形式变化多样、体积⼩,可以灵活地适应各种设备的需求。
因此,可以把嵌⼊式系统理解为⼀种为特定设备服务的,软件硬件可裁剪的计算机系统。
嵌⼊式系统的英⽂名称是Embedded System。
⽬前被我国科学家普遍认同的定义是:嵌⼊式系统是以应⽤为中⼼,以计算机技术为基础,软硬件可裁减,对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专⽤计算机系统。
2、嵌⼊式系统具有哪些特点?嵌⼊式系统通常是⾯向特定应⽤的嵌⼊式CPU,与通⽤型的最⼤不同就是嵌⼊式CPU⼤多⼯作在为特定⽤户群设计的系统中,执⾏的是带有特定要求的预先定义的任务,如实时性、安全性、可⽤性等。
它通常具有低功耗、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,从⽽有利于嵌⼊式系统设计趋于⼩型化,移动能⼒⼤⼤增强,跟⽹络的耦合也越来越紧密。
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的产物。
这⼀点就决定了它必然是⼀个技术密集、资⾦密集、⾼度分散、不断创新的知识集成系统;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,⼒争在同样的硅⽚⾯积上实现更⾼的性能,这样才能在具体应⽤中对处理器的选择更具有竞争⼒。
由于嵌⼊式系统通常需要进⾏⼤量⽣产,所以单个的成本节约,能够随着产量进⾏成百上千的放⼤。
3、嵌⼊式系统与通⽤计算机相⽐有哪些区别?嵌⼊式系统通常是⾯向特定应⽤的嵌⼊式CPU,与通⽤型的最⼤不同就是嵌⼊式CPU⼤多⼯作在为特定⽤户群设计的系统中,执⾏的是带有特定要求的预先定义的任务,如实时性、安全性、可⽤性等。
它通常具有低功耗、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,从⽽有利于嵌⼊式系统设计趋于⼩型化,移动能⼒⼤⼤增强,跟⽹络的耦合也越来越紧密。