第5章开发环境与技术 嵌入式系统设计教程(第2版)
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一1.2 以集成电路级别而言,计算机系统的三个主要组成部分是什么?中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片1.3 阐述摩尔定律。
每18个月,芯片的晶体管密度提高一倍,运算性能提高一倍,而价格下降一半。
1.5 什么是SoC?什么是IP核,它有哪几种实现形式?SoC:系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等,从应用开发角度出发,其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。
IP核:满足特定的规范和要求,并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。
它有软核、硬核和固核三种实现形式。
1.8 什么是嵌入式系统?嵌入式系统的主要特点有哪些?概念:以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统,即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。
特点:1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。
2、嵌入式系统式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。
3、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。
4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键,对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。
①软件要求固体化,大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中;②要求高质量、高可靠性的软件代码;③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。
5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起,它的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,就具有较长的生命周期。
6、嵌入式系统本身不具备自开发能力,设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
二2.2 完成下列逻辑运算(1)101+1.01 = 110.01(2)1010.001-10.1 = 111.101(3)-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1(4)10.1101-1.1001 = 1.01(5)110011/11 = 10001(6)(-101.01)/(-0.1) = 1010.12.3 完成下列逻辑运算(1)1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101(2)1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001(3)1010 1011⊕0001 1100 = 1011 01112.4 选择题(1)下列无符号数中最小的数是( A )。
嵌入式系统课程设计计划具体内容、进度安排及要求(附课表,包含指导、答疑、上机的时间、地点,指导教师,学生班级,分组情况等)一、内容及要求:通过本次课设,使学生了解嵌入式系统的特点,进一步理解和巩固课堂所学的嵌入式系统的基本理论和知识。
掌握嵌入式系统的基本设计与分析方法,从而达到理论与实际相结合,并为今后从事嵌入式系统设计及其相关领域的各项工作打下坚实的基础。
具体要求如下:1、掌握嵌入式系统的硬件设计原理。
2、掌握嵌入式linux操作系统下的C语言应用程序设计技术3、掌握嵌入式linux操作系统驱动程序设计技术4、掌握嵌入式linux操作系统的移植技术5、掌握嵌入式linux操作系统的交叉编译与动态调试技术具体内容如下:(1)熟悉嵌入式硬件系统基础知识及基于Linux的应用开发环境的建立和程序设计方法熟悉嵌入式硬件系统基础知识,熟悉嵌入式操作系统Linux的特点,了解Linux的主要模块及各自的功能。
掌握虚拟机VMW ARE的使用方法,掌握通过交互式的环境来设计和定制内核、选择系统特性,然后进行编译和调试的全过程。
了解BSP在嵌入式系统中位置及其作用。
掌握在嵌入式操作系统Linux上搭建嵌入式应用开发环境的方法,熟悉Bootloader的使用方法。
(2)嵌入式操作系统Linux平台的编译移植搭建安装嵌入式实验开发平台的BSP。
根据嵌入式实验开发平台的特点和系统需求,利用VMARE环境配置Linux操作系统的特性和功能, 熟悉Bootloader的使用方法,使用TOOLCHAIN进行交叉编译、链接生成操作系统内核,生成系统映像文件ZImage。
下载并运行编译好的Linux系统内核。
对文件系统同样进行相关编译移植下载至嵌入式开发平台上。
(3)嵌入式数据库SQLITE与UI开发工具QT的掌握。
(4)根据所学理论知识和嵌入式硬件开发平台的具体情况,设计一个具有一定规模较复杂功能的嵌入式系统(如嵌入式系统设备驱动程序),一般来讲需要2个学生共同完成.(5)编写课设报告。
嵌入式系统设计课程大纲第一章:课程介绍(100字)本章主要介绍嵌入式系统设计课程的目的、重要性以及学习该课程的基本要求。
通过本章的学习,学生将对嵌入式系统设计的概念有一个明确的认知。
第二章:嵌入式系统基础知识(200字)本章将重点介绍嵌入式系统的基本概念、发展历程以及其在各个领域中的应用。
同时,将深入讲解嵌入式系统设计所需的硬件和软件基础知识,包括单片机、传感器、通信接口等概念和原理。
第三章:嵌入式系统设计流程(250字)本章将详细介绍嵌入式系统设计的流程及其各个环节的具体要求。
包括需求分析、系统设计、软硬件开发、测试调试等阶段,以及各个阶段所需的工具和方法。
第四章:嵌入式系统开发工具和环境(200字)本章将介绍常用的嵌入式系统开发工具和环境,包括集成开发环境(IDE)、仿真器、调试器等。
学生将学习如何选择和使用适合项目需求的工具,并掌握相关的调试技巧。
第五章:嵌入式系统通信协议(150字)本章将介绍嵌入式系统中常用的通信协议,包括串口通信、SPI、I2C、CAN等。
学生将学习各种通信协议的原理、特点以及在实际项目中的应用场景。
第六章:嵌入式系统电源管理(150字)本章将重点介绍嵌入式系统中电源管理的原理和方法。
学生将学习如何有效地管理系统电源,以提高系统的稳定性和节能效果。
第七章:嵌入式系统安全性设计(200字)本章将介绍嵌入式系统安全性设计的重要性以及相关的技术要求。
学生将学习如何设计安全可靠的嵌入式系统,包括访问控制、数据加密等方面的知识。
第八章:嵌入式操作系统(150字)本章将介绍常用的嵌入式操作系统,包括实时操作系统(RTOS)、Linux嵌入式系统等。
学生将学习这些操作系统的原理、特点和适用场景,以及如何进行系统移植和调试。
第九章:嵌入式系统性能优化(200字)本章将讲解如何对嵌入式系统进行性能优化,包括系统响应时间的优化、功耗优化以及资源利用率的提高。
学生将学习相关的优化技术和方法,并通过实践项目进行实际应用。
第一章思考与练习1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。
答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒2、什么叫嵌入式系统嵌入式系统: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。
3、什么叫嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?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。
嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip)4、什么是嵌入式操作系统?为何要使用嵌入式操作系统?是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序,首先,嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。
其次,提高了开发效率,缩短了开发周期。
再次,嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力。
第二章1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段?各自的具体任务是什么?项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。
识别需求阶段的主要任务是确认需求,分析投资收益比,研究项目的可行性,分析厂商所应具备的条件。
提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。
执行项目阶段细化目标,制定工作计划,协调人力和其他资源;定期监控进展,分析项目偏差,采取必要措施以实现目标。
结束项目阶段主要包括移交工作成果,帮助客户实现商务目标;系统交接给维护人员;结清各种款项。
2、为何要进行风险分析?嵌入式项目主要有哪些方面的风险?在一个项目中,有许多的因素会影响到项目进行,因此在项目进行的初期,在客户和开发团队都还未投入大量资源之前,风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。
需求风险;时间风险;资金风险;项目管理风险3、何谓系统规范?制定系统规范的目的是什么?规格制定阶段的目的在于将客户的需求,由模糊的描述,转换成有意义的量化数据。
第一章嵌入式系统概论1.嵌入式系统的定义是什么?答:以应用为中心,以计算机技术为基础,硬件、软件可裁剪,功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.简述嵌入式系统的主要特点。
答:(1)功耗低、体积小、具有专用性(2)实时性强、系统内核小(3)创新性和高可靠性(4)高效率的设计(5)需要开发环境和调试工具3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域?答:嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。
4. 简述嵌入式系统的发展趋势答:(1)嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持(2)连网成为必然趋势(3)精简系统内核、算法,设备实现小尺寸、微功耗和低成本(4)提供精巧的多媒体人机界面(5)嵌入式软件开发走向标准化5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分?答:嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。
嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成,其中,硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件;软件系统包括操作系统和应用软件。
6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型,各自特点是什么?答:(1)具有强实时特点的嵌入式操作系统。
(2)具有弱实时特点的嵌入式操作系统。
(3)没有实时特点的嵌入式操作系统。
第二章嵌入式系统的基础知识1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式?各自特点是什么?答:冯诺依曼体系和哈佛体系。
冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中,其二是典型指令的执行周期包含取指令TF,指令译码TD,执行指令TE,存储TS四部分,目前应用的低端嵌入式处理器。
哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开,提供了较大的数据存储器带宽,适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。
2.在嵌入式系统中采用了哪些先进技术?答:(1)流水线技术(2)超标量执行(3)总线和总线桥3.简述基于ARM架构的总线形式答:ARM架构总线具有支持32位数据传输和32位寻址的能力,通过先进微控制器总线架构AMBA支持将CPU、存储器和外围都制作在同一个系统板中。
《嵌入式系统基础教程第2版》习题和思考题解答要点提示版本:1.00版编写完成日期:2014年12月5日机械工业出版社《嵌入式系统基础教程第2版》习题和思考题解答要点提示目录目录简单说明 (1)第1章1.9节习题和思考题 (1)第2章2.5节习题和思考题 (4)第3章3.9节习题与思考题 (5)第4章4.8节习题和思考题 (8)第5章5.6节习题与思考题 (8)第6章6.11节习题与思考题 (13)第7章7.9节习题和实验题 (18)第8章8.7节习题与思考题 (20)第9章9.6节习题和思考题 (26)结束正文共31页 (31)简单说明1,从2014年4月初开始搜集资料、编写、整理、润色和修改,到2014年12月5日结束。
2,本文档给出的习题和思考题都是《嵌入式系统基础教程第2版》图书中各章最后一节段落中列出的习题和思考题。
为了描述简单起见,在文档正文中大多数情况下我们用“第2版教程”一词来代表《嵌入式系统基础教程第2版》图书。
3,对第2版教程中的大部分习题和思考题给出了解答要点提示,但是并非所有习题和思考题都是这样。
如果习题和思考题难度较大,或者需要技术成熟的开发板调试,或者需要较长时间的实验程序编写,对这样的习题和思考题我们不直接提供解答要点提示。
4,在这个文档中的插图编号我们采用“插图x-y”的形式。
其中x表示章号,y表示这一章的插图序号,例如:插图1-1、插图5-1、等。
5,本文档的编写者就是第2版教程的三名编写者,俞建新、王健、宋健建。
第1章1.9节习题和思考题习题1-1 试说明嵌入式系统和PC系统的主要差异在哪些方面?解答要点提示本道题目的解答可以从以下7个方面着手。
(1)嵌入式系统属于专用计算机系统,应用领域比较广泛,用户对象与嵌入式产品关系密切。
而PC 系统属于通用计算机系统,主要以个人用户需要为主,兼顾企业和事业单位的业务需要。
(2)嵌入式处理器的型号比较多,研发嵌入式产品时选型的余地比较大。
嵌入式系统基础教程第2版习题解答___本文档旨在介绍《嵌入式系统基础教程第2版题解答俞建新》一书的目的和内容概述。
该教程的目的是为了帮助读者更好地理解嵌入式系统的基础知识,并提供相关题的解答。
___书籍是嵌入式系统领域的专家,他在本书中结合了自己的经验和理论知识,为读者提供了一本全面而实用的题解答手册。
本书的内容涵盖了嵌入式系统的基本原理、硬件设计、软件开发、实时操作系统和嵌入式系统应用等方面。
每个章节都包含了大量的题,通过解答这些题,读者可以进一步巩固所学的知识并提升自己的实践能力。
在本文档中,将逐章介绍每个章节的主要内容和题类型。
读者可以根据自己的需求选择相应的章节进行研究和实践。
无论是学生、从业人员还是对嵌入式系统感兴趣的人,都可以从本书中获得丰富的知识和实用的经验。
希望本文档能够帮助读者更好地掌握嵌入式系统的基础知识,并在实践中取得进一步的提升和发展。
第一章:嵌入式系统概述第二章:处理器与内存第三章:外设接口与设备驱动第四章:实时操作系统第五章:嵌入式系统设计第六章:嵌入式系统应用以下章节内容继续)。
问题:什么是嵌入式系统?解答:嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,它以特定的功能为目标,被嵌入到其他设备或系统中,常常包括硬件和软件的组合。
嵌入式系统通常具有实时性、可靠性和功耗低的特点,广泛应用于各个领域,如消费电子、汽车、医疗设备等。
问题:嵌入式系统的组成部分有哪些?解答:嵌入式系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出接口等,它们负责数据的处理和交互。
软件包括操作系统、应用程序等,它们控制硬件的运行,并实现特定的功能。
问题:嵌入式系统相比通用计算机有哪些特点?解答:相比通用计算机,嵌入式系统具有以下特点:实时性要求高:嵌入式系统通常需要对任务的响应时间做出快速的反应,因此对实时性的要求较高。
可靠性要求高:嵌入式系统常用于一些关键应用领域,如交通、医疗等,因此其稳定性和可靠性要求较高。