嵌入式系统原理复习

嵌入式系统原理复习嵌入式系统原理复习嵌入式系统原理复习资料仅供参考文件编号：2022年4月嵌入式系统原理复习版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：《嵌入式系统原理》复习提纲嵌入式系统概述嵌入式系统定义、特点。定义：嵌入式系统是以应用为中心，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。特点：1.极其关注成本2.时实性有较强要求3.一般采用嵌入式系统或实时系统4.软件故障造成的后果较通用计算机要强5.多为低功耗6.系统资源较通用计算机比是非常少的7.在ROM里存入所有程序的目标代码8.采用多种处理器和处理器结构9.有专门的开发工具和方法10.软件固件化11.还具有隐式应用形态，高可靠性等特点。嵌入式系统的基本构成。基本构成：硬件和软件硬件：嵌入式核心芯片：是构成系统的核心部件，系统工程中的其它部件均在它的调度和控制下工作。存储器系统：集成在片内，与系统中的逻辑和混合信号一起组成了单一芯片的基本组成部分。外部接口：输入设备、输出设备、外存储设备以及专用外部接口。软件：嵌入式操作系统和应用软件：嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，在实时高效性、硬件相关性、软件固化性等有突出表现。应用软件是为某种特定功能而开发的软件，具有高效低耗，存在操作系统依赖性。BSP:板级支持包，是介于主板硬件和操作系统之间的一层，一般算是操作系统的一部分。主要实现对操作系统支持，使之能与硬件更好的工作。举例说明嵌入式系统的应用及未来发展趋势应用：1.工业控制2.交通管理3.家电信息4.家庭智能管理系统网络及电子商务6.工程环境和自然7.机器人未来发展趋势：为设备网络通信提供标准接口支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗、低成本。提供精巧的人机界面嵌入式网络嵌入式系统设计方法嵌入式系统的设计方法有哪些，他们有何异同点。传统的开发方法和协同开发方法传统的开发方法：先需求分析总体设计，系统划分为硬件子系统和软件子系统，然后两个子系统都开发好之后就可以进行系统集成、测试、验证。如果系统功能正确就完成开发。特点：缺乏统一的软硬开发方法，开发周期长，硬件开发具有盲目性，没有充分的利用软硬件的资源。协同开发方法：先系统描述，软硬件划分，协同仿真测试和验证，最后系统集成和实现特点：采用并行设计和协同设计的思想，提高了效率、缩短了周期。采用统一的工具描述，合理划分软/硬件，在性能、成本、功耗上权衡折中，获得理更优化的设计。支持多领域专家协同开发。嵌入式处理器嵌入式处理器的分类有哪些，各自的作用和使用领域是什么。嵌入式微处理器嵌入式微控制器数字信号处理器嵌入式片上系统简述ARM处理器的工作状态。用户模式，FIQ模式、IRQ模式、系统模式、终止模式、管理模式、未定义。简述使用多处理器结构需要考虑的几个问题。节点间通信任务调度策略CACHE一致性系统的异构性问题嵌入式系统的存储器解释下列概念：RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH。RAM：随机存取存储器，是可读可写的存储器ROM:只读存储器，存储器的内容只能读出不能写入。PROM：一次可编程只读存储器。EPROM:光擦除电可编程只读存储器。EEPROM:电擦除电可编程只读存储器。FLASH:唯一具有大容量、非挥发、低价格、可可在线编程和较高速几个特性共存的存储器。存储器的主要功能是什么如何衡量存储器的性能。存储器是具有记忆功能的部件，用来存储程序和数据，是构成嵌入式系统硬件的重要组成部分。性能的衡量：1.存储容量2.存取速度3.价格4.功耗5.可靠性比较SRAM和DRAM。SRAM:采用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息是不会丢失的。静态存储器的速度快，集成度低、价格贵。DRAM：利用MOS电容存储电荷来保存信息，使用时需要不断充电才能使信息保持。动态存储器的集成度高，但速度慢。比较RAM和ROM。RAM:是可读、可写的存储器。CPU对RAM单元的读出和写入时间是一样的，与物理位置无关，主要用作主存，也可用作高速缓冲存储器。ROM：是只读存储器，主要用来存放不需要改变的信息。主要存放某些系统程序，子程序，或用作函数发生器、字符发生器以及微程序控制器中的控制存储器。嵌入式系统的CACHE主要有哪些特点为什么说其低功耗设计非常重要容量相对较小：由于嵌入式系统对芯片面积和功耗都要求较高，因此CACHE的容量不能太大。组相联CACHE：因为CACHE的容量有限，为提高命中率，需要使用组相联CACHE结构。分离CACHE：支持数据CACHE和指令CACHE，具有更高的指令和数据处理能力。嵌入式系统的存储器主要有哪些部分构成如何选择不同的存储器。嵌入式存储器主要由高速缓存（CACHE），RAM,ROM,EPROM,EEPROM,FLASH.选择原则：1．内部/外部存储器2.引导存储器3.配置存储器4.程序存储器5.数据存储器6.串行/并行存储器7.易失/非易失存储器和FLASH和FRAM.嵌入式系统的外围设备和I/O接口I²C总线是什么它如何解决多个设备同时发送的冲突它与I²S的区别。I²C：由一条串行数据线和串行时钟线连接处理器和外设IC器件。I²C具有多主控制能力，能对发生在SDL线上的总线竞争作出仲裁，其仲裁原则是：当多个主器件同时想占用总线时，如果某个主器件发送高电平，另一个发送低电平，则发送电平与此时SDL总线的的电平不符的那个器件将自动关闭其输出线。I²S将音频数据与时钟信号分离，避免时钟带来的抖动问题。仅用来处理音频数据。红外接口模块与蓝牙接口模块的区别区别：1.传输距离：1M10M2.传输特性：只能在特定范围内进行直接传输可以在任何角落进行传输3.安全机制：安全性低具有完整的安全机制。4传输速度：4Mbit/s1Mbit/s5.移动性：只能在静止的环境下进行传输操作可习嵌入式设备移动的时候进行传输。6.价格：8~~1640以上触摸屏主要有哪几种各自的特点是什么I/O接口的组成、功能、编址方式。组成：控制/状态/数据寄存器，地址译码器功能：1.数据缓冲和锁存2.信号转换功能3.数据格式变换功能4.接收和执行CPU命令功能5.设备选择功能6.中断管理功能编址方式：存储器映像法I/O地址法嵌入式最小系统的构成、扩展方式是什么。构成：处理器、内存、时钟、电源和复位。扩展方式：内部扩展：通过添加外部电路，完成处理器内部模块提供的功能。总线扩展：利用处理器的外部总线控制器扩展内存类芯片。GPIO扩展：利用引脚通过程序完成任何一种功能。综合扩展。什么是中断、异常他们的处理过程如何中断就是外设主动提出请求。异常是指微处理器内部的异常状况，或者是程序去一个非法的内部位置存取数据，也可能发生异常。当中断/异常发生的时候微处理器核心暂停所有内部工作，跳往中断向量处，到达之后交由中断服务程序处理。由于处理器不知道请求中断的是哪个外围设备，因此需要检查中断控制器，确定是谁发出中断请求，执行正确的中断服务请求。嵌入式操作系统嵌入式操作系统的特点。1.小巧性2.实时性3.可装卸4.代码固化5.弱交互6.强稳定7.统一接口什么是实时操作系统谈谈你对实时操作系统未来发展趋势的看法。实时操作系统是根据操作系统特性而言的。实时是指物理进程的真实时间，实时操作系统是指具有实时性能支持实时控制系统的计算机操作系统。它主要用来对事件实时处理，虽然事件会可能会在无法预知的时刻到达，但是软件上必须当事件发生时在有限的时间内作出响应。列举3种典型的嵌入式操作系统，并说明其主要应用领域。Vxworks：是一个运行在目标上的高性能、可裁剪的嵌入式实时操作系统。它以高性能的微内核，良好的可靠性和卓越的实时性被广泛的应用在通信，军事，航空，航天等高尖技术及实时性要求较高的领域中，如卫星通信，军事演习，弹道制导，飞机导航等。WindowsCE是微软开发的一个开放的，可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作。设计目标是：模块化及可伸缩性、实时性能好，通信能力强大，支持多种CPU.它的设计可买满足多种设备的需要，这些设备包括工