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《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：230449课程名称：嵌入式系统原理与应用英文名称：Principle and Application of Embedded System课程类别：专业课学时：72（其中实验18学时）学分：3.5适用对象: 计算机科学与技术业考核方式：考试（平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占70%）先修课程：计算机组成原理、操作系统、编译原理二、课程简介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。
The principle of embedded system is an important course of computer science and technology, which introduce the principles and the theory of embedded system.T his curriculum is tied closely with not only hardware but also embedded operating system and embedded software. It introduce the conception of embedded system, components of software and hardware, developing progresses and designing methods of embedded programming which based on the 32bit arm processor and operating system of opened linux.The knowledge of this course would be solid foundation for the student who would be engaged in researching or developing about embedded system.三、课程性质与教学目的嵌入式系统原理与应用课程的性质：该课程是计算机科学与技术专业的专业课。
嵌入式系统原理及应用arm嵌入式系统原理及应用ARM嵌入式系统是一种专门的计算机系统，旨在执行特定任务。
它通常被设计为嵌入到其他设备或系统中，以实现特定的控制功能。
这些设备可以是家用电器、汽车、工业机器人、智能手机等。
嵌入式系统通常要求具有可靠性高、成本低、功耗低等特点，以满足实时要求。
ARM架构是一种最常用的嵌入式系统架构。
ARM起初是Acorn RISC Machine 的简称，后来改称为Advanced RISC Machine。
ARM架构的特点是精简指令集和低功耗设计。
它采用简单的指令集和流水线技术，可以在低功耗的同时提供高性能和高效率的计算能力。
ARM处理器广泛应用于各种嵌入式系统中。
它的应用领域包括智能手机、平板电脑、数字电视、游戏机、路由器、无线通信设备等。
ARM处理器的主要特点是功耗低、性能高、集成度高、可扩展性好。
在智能手机和平板电脑领域，ARM 处理器几乎占据了绝对的市场份额。
嵌入式系统的原理包括硬件和软件两个方面。
硬件方面，嵌入式系统通常由处理器、存储器、输入输出设备和外围接口组成。
其中，处理器是系统的核心，负责处理数据和执行指令。
存储器通常包括闪存、RAM和ROM，用于存储程序和数据。
输入输出设备用于和外部环境进行交互，如键盘、显示器、传感器等。
外围接口用于连接其他设备和系统。
软件方面，嵌入式系统的开发过程包括系统设计、程序开发、测试和调试等阶段。
开发嵌入式软件需要考虑资源有限、实时要求、可靠性等特点。
常用的嵌入式软件开发工具包括编译器、调试器、仿真器等。
编程语言上，C语言是最常用的嵌入式软件开发语言，它有较高的效率和可移植性。
嵌入式系统的应用非常广泛。
在家电领域，嵌入式系统被应用于空调、洗衣机、电视等产品中，实现智能控制和便捷操作。
在汽车工业中，嵌入式系统被用于发动机控制、车载导航、安全系统等领域。
在工业自动化中，嵌入式系统被应用于机器人、传感器、PLC控制器等设备中，实现自动化生产和监测。
ARM嵌入式技术原理与应用第一章嵌入式系统介绍1.1 嵌入式系统（Embedded system）嵌入式系统有时也称为嵌入式计算机系统，指的是专用计算机系统。
个人电脑≠嵌入式系统（通用）（专用，嵌入到对象体中）嵌入式系统的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
以上定义突出了它的“嵌入性”和“专用性”，将其与通用计算机区分开。
1.2 嵌入式系统的特点①嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各行业的具体应用相结合的产物。
②嵌入式系统通常是面向用户、面向产品、面向特定应用的。
嵌入式系统CPU都具有功耗低、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，从而使整个系统设计趋于小型化，移动能力日益增强，与网络的关系也越来越密切。
③嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体产品同步进行的。
因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生存周期。
④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中，而不是存储于磁盘等载体中。
⑤嵌入式系统本身并不具备在其上进一步开发的能力。
1.3 嵌入式系统发展历程嵌入式计算机系统与通用计算机系统目前属于计算机技术的两大分支。
嵌入式系统的发展大致经历了4个阶段：第一阶段：单片微型计算机（SCM）阶段，即单片机时代。
这一阶段的嵌入式系统硬件是单片机，软件停留在无操作系统阶段，采用汇编语言实现系统的功能。
这阶段的主要特点是：系统结构和功能相对单一、处理效率低、存储容量也十分有限，几乎没有用户接口。
第二阶段：微控制器（MUC）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展对象系统要求的各种外围电路和接口电路，突显其对象的智能化控制能力。
这一阶段主要以嵌入式微处理器为基础、以简单操作系统为核心，主要特点是硬件使用嵌入式微处理器，微处理器的种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；软件采用嵌入式操作系统，这类操作系统有一点的兼容性和扩展性；这个阶段的嵌入式产品的应用软件比较专业化，用户界面不够友好。
基于arm的嵌入式系统原理及应用嵌入式系统是以特定功能为目标的计算机系统，通常被嵌入到其他设备中，以完成特定的任务。
它主要由处理器、存储器、输入输出接口和软件等组成。
ARM（Advanced RISC Machine）是一种基于精简指令集（RISC）的处理器架构，由ARM Holdings开发并广泛应用于嵌入式系统中。
ARM处理器最初是为低功耗应用而设计的，但随着技术的发展，现在已经应用于各种规模的嵌入式系统，并且在手机、平板电脑、智能电视以及汽车电子等领域得到了广泛应用。
ARM嵌入式系统的原理在于其简单的指令集和灵活的架构。
ARM处理器由寄存器、数据通路和控制逻辑组成。
寄存器用于临时存储数据，数据通路用于数据的运算和处理，控制逻辑用于控制指令的执行顺序。
ARM处理器采用低功耗的设计，具有较高的性能和较低的成本，能够满足不同嵌入式应用的需求。
ARM嵌入式系统的应用非常广泛。
在消费电子领域，ARM处理器被广泛应用于手机、平板电脑、智能电视等设备，其低功耗和高性能的特点使得这些设备能够满足用户对性能和续航能力的需求。
在工业控制领域，ARM嵌入式系统可以应用于自动化设备、仪器仪表等设备，主要用于控制和监测系统的运行状态。
在汽车电子领域，ARM嵌入式系统可以应用于车载娱乐系统、导航系统、智能驾驶系统等，提供各种功能和服务。
此外，ARM嵌入式系统还应用于医疗设备、安防系统等领域。
ARM嵌入式系统的优点有：1. 低功耗：ARM处理器采用低功耗的设计，能够在保证性能的同时降低能耗，延长设备的续航能力。
2. 高性能：由于ARM处理器的设计简单，它可以在较低的时钟频率下实现较高的性能，并且其指令集对于控制流程和数据处理非常有效。
3. 灵活性：ARM处理器具有较好的可扩展性和可配置性，可以根据不同应用的需求进行定制和优化。
4. 低成本：ARM处理器的设计和制造成本相对较低，适合大规模生产和应用。
然而，ARM嵌入式系统也存在一些挑战和限制。
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----WangYiwei由于我正在学习“嵌入式系统原理与应用——基于ARM微处理器和Linux操作系统”这门课程，网络上找不到课后习题答案。
因此本人通过认真地做习题，不懂百度，查阅相关书籍等途径，整理了一份答案，可供各位参考。
注意：答案并不一定完全正确，有异议的答案欢迎提出来大家一起探讨。
1.8 练习题P141.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。
arm嵌入式技术原理与应用嵌入式技术是指将计算机技术与各种电子设备相结合，形成一种特定功能的集成系统。
其中，ARM（Advanced RISC Machines）架构是一种广泛应用于嵌入式系统中的处理器架构，具有低功耗、高性能和可扩展性等特点。
ARM嵌入式技术的原理和应用主要包括以下几个方面：1. ARM架构的特点：ARM架构采用精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）的设计理念，指令集简单、指令长度固定，并且具有高效的流水线结构和高速的总线、缓存系统。
这些特点使得ARM处理器在低功耗和高性能之间找到了一个平衡点。
2. ARM处理器核心：ARM处理器包含一个或多个处理器核心，每个处理器核心可以独立工作，也可以集成在多核处理器中。
处理器核心通常由寄存器文件、运算单元、控制单元等组成，其中寄存器文件用于存储数据和指令，运算单元用于执行运算操作，控制单元用于控制程序的流程。
3. 嵌入式操作系统：ARM嵌入式系统通常需要运行一个嵌入式操作系统，如Linux、FreeRTOS等。
嵌入式操作系统负责管理系统资源、调度任务、提供驱动程序接口等功能，为应用程序提供一个高效、可靠的运行环境。
4. 应用领域：ARM嵌入式技术广泛应用于各种电子设备中，如智能手机、平板电脑、智能家居、工业控制等领域。
在智能手机领域，ARM处理器的低功耗和高性能使得其能够满足手机的多媒体处理、游戏运行等高要求；在工业控制领域，ARM嵌入式系统可以实现实时控制、数据采集和通信等功能。
综上所述，ARM嵌入式技术通过ARM架构的特点和处理器核心的设计，实现了低功耗和高性能的平衡，得到了广泛的应用。
同时，嵌入式操作系统的支持也为ARM嵌入式系统提供了一个可靠的运行环境，使其能够满足各种应用需求。
