嵌入式系统设计与应用复习资料

（嵌入式技术）复习资料一、选择题1: 嵌入式系统是一类特殊的计算机系统。

下列产品中不属于嵌入式系统的是（）。

A: 电饭煲B: 路由器C: 巨型机D: POS机2: 嵌入式系统硬件的核心是CPU。

下面关于嵌入式系统CPU特点的叙述中，错误的是（）。

A: 支持实时处理B: 低功耗C: 字长在16位以下D: 集成了测试电路3: 下面关于微控制器的叙述中，错误的是（）。

A: 微控制器将整个计算机硬件的大部甚至全部电路集成在一块芯片中B: 微控制器品种和数量最多，在过程控制、机电一体化产品、智能仪器仪表、家用电器、计算机网络及通信等方面得到了广泛应用C: 微控制器的英文缩写是MCUD: 8位的微控制器现在已基本淘汰4: 片上系统（SoC）也称为系统级芯片，下面关于SoC叙述中错误的是（）。

A: SoC芯片中只有一个CPU或DSPB: SoC芯片可以分为通用SoC芯片和专用SoC芯片两大类C: 专用SoC芯片可分为定制的嵌入式处理芯片和现场可编程嵌入式处理芯片两类D: FPGA芯片可以反复地编程、擦除、使用，在较短时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至芯片的制作5: 数码相机是嵌入式系统的典型应用之一。

下面关于数码相机的叙述中，错误的是（）。

A: 它由前端和后端两部分组成，前端负责数字图像获取，后端负责数字图像的处理B: 后端通常是以嵌入式DSP作为核心的SoC芯片，DSP用于完成数字图像处理C: 负责进行数码相机操作控制（如镜头变焦、快门控制等）是一个32位的MCUD: 高端数码相机配置有实时操作系统和图像处理软件6: 电子书阅读器中存储的一本中文长篇小说，大小为128KB，文件格式为. txt，试问该小说包含的汉字大约有多少万字？（）A: 6万字B: 12万字C: 25万字D: 40万字7: 数字视频信息的数据量相当大，通常需要进行压缩处理之后才进行传输和存储。

目前数字有线电视所传输的数字视频采用的压缩编码标准是（）。

选择题30分，15题填空题10分判断题10分名词解析，20分，5题RISC（reduced instruction set computer，精简指令集计算机）是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80 年代的MIPS主机（即RISC 机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。

RTOS 实时操作系统（Real-time operating system）实时系统能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。

Kernel内核操作系统内核操作系统内核是指大多数操作系统的核心部分。

它由操作系统中用于管理存储器、文件、外设和系统资源的那些部分组成。

CISC:：Complex Instruction Set Computer 复杂指令系统计算机ISR：Interrupt Service Routines 中断服务程序IP是英文Internet Protocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。

Non-preemptive非抢占式JTAG是英文“Joint Test Action Group（联合测试行为组织）”的词头字母的简写，该组织成立于1985 年，是由几家主要的电子制造商发起制订的PCB 和IC 测试标准。

Scheduler：调度程序,日程安排程序IDE：Integrated Development Environment 集成开发环境简答题30分，5题1.从底层硬件到上层应用软件，试分析嵌入式计算机系统的组成主要成分分为哪几个部分，并写出各部分所完成的功能。

答：⑴硬件层；⑵中间层（嵌入式系统初始化，硬件相关的驱动程序）；⑶软件层（操作系统、文件系统、GUI，网络及通用组件）；⑷功能层。

2.BootLoader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是操作系统内核运行的一段小程序，负责整个系统的移植和引导加载任务。

嵌入式系统设计原理及应用复习题答案自制版（电子科大）说课材料嵌入式系统设计原理及应用复习题答案自制版(电子科大)考试题型：填空题、选择题、简答题、计算题、设计题考试方式：开卷第0章绪论l、什么是数字系统设计技术？在解决了对不同目标信息的数字化编码、数字化传输、数字化解码的基本理论、算法定义和协议规范之后，对其如何进行系统的构成，如何以最优化的性能（如速度）、最低廉的成本（如芯片而积、集成密度等）来实现该系统的技术。

2、什么是集成电路IC?集成电路(IC)是指通过一系列特定的加工工艺，将多个晶体管、电阻、电容等器件，按照一定的电路连接集成在一块半导体单品片（如Si或GaAs）或陶瓷等基片上，作为一个不可分割的整体完成某一特定功能的电路组件3、什么是集成电路IP?集成电路IP是经过预先设计、预先验证，符合产业界普片认同的设计规范和设计标准，具有相对独立功能的电路模块或予系统。

其具有知识含量高、占用芯片而积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，可以复用(Reuse)于SOC、SOPC或复杂ASIC设计中。

4、什么是sOc?SOC，即嵌入式系统发展的最高形式—一片上系统。

从狭义角度讲，它是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上；从广义角度讲，SOC是一个微小型系统，5、光刻的基本原理。

光刻是以某种波长的光为曝光光源，透过掩模版（由不透光的图形组成），照射在涂有光刻胶（光致抗蚀剂）的被加工材料表面上，利用光刻胶的感光性和抗蚀性，经过化学显影，制作出与掩模版图形一致的光刻胶图形。

光刻是复制微细图形的最有效手段之一，是芯片制作的核心技术。

掩模版是一种玻璃板，加了一个反射金属层。

光刻胶是一种光敏组织聚合物，性质与胶卷类似，光能改变它的化学性质。

第1章嵌入式系统基础知识4、嵌入式系统的定义和特点是什么？分别从技术角度和系统角度给出嵌入式系统的定义技术角度：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、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。

嵌入式系统设计与应用复习资料（一） .单项选择题：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、联想 T400 笔记本计算机C、联想 S10 上网本D、联想 OPhone手机2. 软硬件协同设计方法与传统设计方法的最大不同之处在于（ B ）。

A、软硬件分开描述B、软硬件统一描述C、协同测试D、协同验证3. 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4. 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5.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B 接口移动硬盘最合适的传输类型为（B）。

A、控制传输B、批量传输C、中断传输D、等时传输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、 LED8.下面哪个操作系统是嵌入式操作系统。

（ B ）A、 Red-hat LinuxB、μ CLinuxC、 Ubuntu LinuxD、SUSE Linux9.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11.在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（C）时完成。

A、需求分析B、系统集成C、体系结构设计D、软硬件设计12.下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（B）。

A、嵌入式微处理器B、微控制器C、 DSPD、以上都不合适13.关于 ARM子程序和 Thumb子程序互相调用描述正确的是（ B ）。

第一章嵌入式系统概述1．嵌入式系统是什么？目前，对嵌入式系统的定义多种多样:IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义为：用于对机器和设备进行控制，监视或者辅助操作的装置。

从技术的角度定义：以应用为中心，以计算机为基础，并且软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。

从系统的角度定义：嵌入式系统是完成复杂功能的硬件和软件，并使之紧密耦合在一起的计算机系统。

嵌入式系统是指嵌入式操作系统和功能软件集成在以微控制器或微处理器为核心的微型计算机硬件体系中所形成的简单便捷，稳定可靠，机电一体化产品整体。

简单地说，嵌入式系统是软件体系和硬件体系紧密结合的一体化系统。

2．嵌入式系统由哪几个部分组成？嵌入式系统由硬件平台和系统软件组成。

硬件平台指嵌入式处理器和与之通过接口连接的外围硬件平台。

系统软件指实时操作系统和用户应用软件。

3．嵌入式微(?)处理器有几种类型？各有什么特点?嵌入式微处理器（EMPU）：比较适合于大容量的数据计算和处理，具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。

与嵌入式控制器相比，速度快，运算功能强大，可对各类数据进行快速处理。

嵌入式微控制器（EMCU）：比较适合于基于逻辑运算和简单数据计算结果的控制，最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降，可靠性提高。

嵌入式DSP（EDSP）：对系统结构和指令的某些部分进行了特殊设计，使之适合于执行DSP 算法，编译效率较高，指令执行速度也较快。

总而言之，就是运算速度快。

嵌入式片上系统（ESOC）：根据应用系统设计者定义，可以在一个硅片上集成一个更为复杂的系统。

整个嵌入式系统的大部分尽可集成到一块或几块芯片上，应用系统电路板将变得很整洁，对于减少体积和功耗，提高可靠性十分有益。

4．你能列举几种熟悉的操作系统吗？µCOS-Ⅱ，µCLinux，WinCE，VxWorks，TRON，µITRON，eCos，Nucleus，OSE等。

ARM内核属于RSIC结构还是CSIC结构?基于ARM内核的片上系统程序存储空间、数据存储空间、I/O外设空间是如何编址的?答：(1)ARM内核是属于精简指令集（RSIC）结构。

80x86等处理器属于复杂指令集(CSIC)结构.（2）基于ARM内核的SOC系统的程序存储空间、数据存储空间统一编址，属于冯诺依曼体系结构，在ARM体系结构中没有独立的I/O外设空间，是用主存储器空间映射I/O外设空间。

简述ARM处理器中断异常处理的基本流程，哪些处理功能是硬件自动完成的，哪些功能必须由程序员编写的代码完成的，中断处理程序如何中断前保护程序上下文，返回如何处理，若要实现硬件中断嵌套，中断服务程序又如何处理？答案：在ARM教科书中自己归纳。

ARM处理器为什么要设计7种工作模式？每种工作模式的主要用途是什么？答案：在ARM教科书中自己归纳。

用ARM32位高效效带条件码指令实现下两行C语言程序功能if(R0==10) {R1=7;}else {R1=8;}答：CMP R0,#10MOVEQ R1,#7;MOVNE R1,#8;举例说明ARM体系结构的存储器影射I/O端口的基本软件操作方式,写出相应C语言代码和汇编代码，并对其关键语法作详细说明。

//(1)ARM外设寄存器宏定义及C语言寄存器操作代码#define IOREG (*((volatile unsigned long *) 0xE0028000))#define IOPORT_ADDR 0xE0028000long int data;IOREG=data;//输出操作data=IOREG;//读入操作//(2)C语言I/O函数操作代码#define outp32(port,data) (*((volatile long *)port))=data#define inp32(port) (*((volatile unsigned long *)port))outp32(IOPORT_ADDR,data);data = inport(IOPORT_ADDR);;(3)汇编语言输入输出操作方法IOREG_ADDR EQU 0xE0028000DATA_MAP EQU 0x0000ff0f;I/O输出ldr r0,=IOREG_ADDRldr r1,=DATAstr r1,[r0] ;I/O REG写;I/O输入ldr r0,=IOREG_ADDR ;装入32位地址伪指令ldr r1,[r0] ;I/O REG读简述操作系统的主要功能，嵌入式OS与通用OS主要区别，目前流行的嵌入式OS有哪些？(1) 操作系统主要包括下列3个主要功能组成部分：多任务调度与管理系统，文件管理系统，内存、外设等硬件资源分配管理与系统，网络通信协议栈；(2)主要区别：嵌入式操作系统的可靠性、可裁剪性、实时事件响应速度等性能指标，要比传统OS要求高得多。

嵌入式复习大纲第一章1、嵌入式系统定义及概念：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、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统2、嵌入式系统的特点：（3个）1)嵌入式系统通常是面向特定应用的；2)嵌入式系统功耗低、体积小、集成度高、成本低；3)嵌入式系统具有较长的生命周期；4)嵌入式系统具有固化的代码；3、嵌入式处理器的分类：1)嵌入式微处理器（EMPU）；2)嵌入式微控制器（EMCU）；3)嵌入式DSP处理器（EDSP）；4)嵌入式片上系统（ESoC）。

4、嵌入式系统的组成：由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。

（1）硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）（2）硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层，该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。

BSP具有以下两个特点。

（3）系统软件层由实时多任务操作系统、、文件系统、图形用户接口、网络系统及通用组件模块组成。

5、嵌入式操作系统：嵌入式实时操作系统µC/OS-II、嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks、pSOS、等，以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等6、嵌入式系统的设计方法：（需交叉编译和调试环境）（1）系统定义与需求分析（2）系统设计方案的初步确立（3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证（4）完善初步方案、初步方案实施（5）软硬件集成测试（6）系统功能性能测试及可靠性测试第二章1、ARM的CISC、RISC ARM7~ARM9（1）CISC特点：复杂指令、各种类型的内存寻址方式、微程序结构、效率高（2）RISC特点：固定指令长度、指令流水线处理、简化内存管理、硬件接线式控制、单周期执行、复杂度存于编译程序内（3）冯诺依曼结构：输入输出设备、运算器、控制器、存储器主要贡献：提出并实现了“存储程序”的概念2、ARM7：采用3级流水线结构，采用冯诺依曼结构（程序存储与数据存储统一编址）ARM9：采用5流水线结构，采用哈弗体系结构（程序存储器与数据存储器分开独立编址）ARM10：采用6流水线结构，采用哈弗体系结构ARM11：采用8流水线结构，采用哈弗体系结构3、ARM体系结构的技术特征：（1）单调周期操作（2）采用加载/存储指令结构（执行速度快）（3）固定32位指令（结构简单、效率高）（4）地址指令格式（三地址指令格式，优化代码）（5）指令流水线技术（提高执行效率）4、ARM的三种工作状态，如何标记？（1）ARM状态：32位，ARM状态下执行字对准的32位ARM指令；（2）Thumb状态：16位，Thumb状态下执行半字对准的16位Thumb指令。

嵌⼊式复习资料（精）第⼀章嵌⼊式系统基础知识1.嵌⼊式系统基础知识计算机系统的两个发展分⽀通⽤计算机与嵌⼊式计算机嵌⼊式系统的⼀般定义、IEEE定义⼀般定义：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、功耗和应⽤环境有特殊要求的专⽤计算机系统。

是将应⽤程序、操作系统和计算机硬件集成在⼀起的系统。

（技术⾓度）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起的计算机系统。

（系统⾓度）⼴义定义：任何⼀个⾮计算机的计算系统。

IEEE（国际电⽓和电⼦⼯程师协会）定义：嵌⼊式系统是“⽤于控制、监视或者辅助操作的机器、设备或装置”。

嵌⼊式系统4个组成部分嵌⼊式微处理器、外围硬件设备、嵌⼊式操作系统、⽤户应⽤程序嵌⼊式系统的三个基本要素嵌⼊性、专⽤性、计算机系统嵌⼊式系统的软硬件特点硬件⽅⾯：稳定性、低功耗、体积受限、看门狗电路、成本低、系统资源少软件⽅⾯：实时性、可裁剪性、精简性、⼈机界⾯要求不⾼嵌⼊式系统的硬件架构以嵌⼊式处理器为中⼼，配置存储器、I/0设备、通信模块以及电源等必要的辅助接⼝组成。

嵌⼊式系统的硬件核⼼嵌⼊式微处理器嵌⼊式处理器的种类嵌⼊式微处理器、嵌⼊式微控制器、嵌⼊式DSP、嵌⼊式SOCS0CSOC是指在单芯⽚上集成数字信号处理器、微控制器、存储器、数据转换器、接⼝电路等电路模块，可以直接实现信号采集、转换、存储、处理等功能。

2.嵌⼊式系统硬件嵌⼊式微处理器的体系结构冯诺依曼结构：单⼀的程序和数据总线。

哈佛结构：独⽴的程序和数据总线。

RISC(精简指令集计算机)的概念及思想精华1979年，美国加州伯克利分校提出了RISC的概念，基本思想是尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单，能在⼀个节拍内执⾏完成的指令，⽽把较复杂的功能⽤⼀段⼦程序实现。

RISC思想的精华就是通过简化计算机指令功能、简化计算机指令格式，使指令的平均执⾏周期减少，同时⼤量使⽤通⽤寄存器来提⾼计算机的⼯作主频，提⾼程序的速度。

嵌入式系统复习资料1、嵌入式系统的概念：从技术的角度定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

从系统的角度定义：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起的计算机系统。

术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。

嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。

2、嵌入式处理器分类：嵌入式微处理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP处理器；嵌入式片上系统（SOC）3、常见的嵌入式操作系统：—嵌入式Linux —Win CE —VxWorks —OSE —Nucleus —Android4、四大处理器内核厂家：MIPS处理器内核，ARM处理器内核，PowerPC，68K/COLDFIRE。

5、ARM体系结构的技术特征：（1）单周期操作。

（2）采用加载/存储指令结构。

（3）固定的32位长度指令。

（4）3地址指令格式。

（5）指令流水线技术。

6、异常返回执行的操作:（1）恢复原来被保护的用户寄存器。

（2）将SPSR_mode寄存器值复制到CPSR中，使得CPSR从相应的SPSR中恢复，以恢复被中断的程序工作状态。

（3）根据异常类型将PC值恢复成断点地址，以执行用户原来运行着的程序。

（4）清除CPSR中的中断禁止标志I和F，开放外部中断和快速中断。

7、ARM数据类型：ARM微处理器中支持字节（8位）、半字（16位）、字（32位）3种数据类型，其中字需要4字节对齐（地址的低两位为0）、半字需要2字节对齐（地址的最低位为0）。

每一种又支持有符号数和无符号数，因此认为共有6种数据类型。

8、ARM流水线的好处：可以减小有效关键路径，从而提高系统的时钟速度或采样速度，或者可以在同样的速度下降低功耗。

9、寄存器寻址和指令系统：1、立即寻址。

ADC R0 ，R0 ，# 1000 ；R0←R0 + 1000 + C2、寄存器寻址。