嵌入式系统设计作业及答案范文

嵌入式系统设计作业及答案第0章绪论1、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（如芯片面积、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）是指经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晶片（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子系统。其具有知识含量高、占用芯片面积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，能够复用(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——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,第1章嵌入式系统基础知识1、计算机系统的三大应用领域是什么？服务器市场，桌面市场，嵌入式市场2、通用计算机与嵌入式系统的对比是什么？特征通用计算机嵌入式系统形式和类型l看得见的计算机。l看不见的计算机。按其体系结构、运算速度和形式多样，应用领域广结构规模等因素分为大、泛，按应用来分。中、小型机和微机。组成l通用处理器、标准总线和l面向应用的嵌入式微处外设。理器，总线和外部接口多集成在处理器内部。软件与硬件是紧密集成在一起的。l软件和硬件相对独立。开发方式l开发平台和运行平台都是l采用交叉开发方式，开通用计算机发平台一般是通用计算机，运行平台是嵌入式系统。二次开发性l应用程序可重新编制l一般不能再编程3、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。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统系统角度：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4、嵌入式系统的特点是什么？从三要素说：嵌入式：嵌入到对象体系中，有对象环境要求专用性：软、硬件按对象要求裁减计算机系统：实现对象的智能化功能功耗限制、低成本、多速率、环境相关性、系统内核小、专用性强、不可垄断性、产品相对稳定性具有实时性5、请从嵌入式系统软件复杂程度来对嵌入式系统进行分类？循环轮询系统，有限状态机系统，前后台系统，单处理器多任务系统，多处理器多任务系统6、常见电平标准有哪些？理解电平匹配的含义。TTL：Transistor-TransistorLogic三极管结构。Vcc：5V：VOH>=2.4V；VOL<=0.5VVIH>=2V；VIL<=0.8VLVTTL(LowVoltageTTL)LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的Vcc：3.3V：VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8VVcc：2.5V：VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7VCMOS：ComplementaryMetalOxideSemiconductorVcc：5V：VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5VLVCMOS(LowVoltageCMOS)LVCMOS又分3.3V、2.5V以及更低电压的Vcc：3.3V：VOH>=3.2V；VOL<=0.1V；VIH>=2.0V；VIL<=0.7VVcc：2.5V：VOH>=2.0V；VOL<=0.1V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7VECL：EmitterCoupledLogic发射极耦合逻辑电路Vcc=0V，Vee：-5.2V：VOH=-0.88V；VOL=-1.72V；VIH=-1.24V；VIL=-1.36VPECL（PositiveECL）Vcc=5V:VOH=4.12V；VOL=3.28V；VIH=3.78V；VIL=3.64VLVPECL（lowvoltagePECL）Vcc=3.3V；VOH=2.42V；VOL=1.58V；VIH=2.06V；VIL=1.94VLVDS：LowVoltageDifferentialSignaling低压差分信号传输LVDS使用注意：能够达到600M以上，PCB要求较高，差分线要求严格等长。差分幅度输出为350mV～400mV，输入阈值为100mV7、什么是集成电路的封装？封装考虑的主要因素有哪些？常见的封装有哪些？封装指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。需考虑的因素：安装半导体集成电路芯片用的外壳安放、固定、密封、保持芯片和增强电热性能内部芯片与外部电路的连接常见封装：DIP(DualIn-linePackage)双列直插封装PLCC(PlasticLeadedChipCarrier)带引线的塑料芯片载体PQFP(PlasticQuadFlatPackage)塑料方形扁平封装SOP(SmallOutlinePackage)小外型封装PGA(PinGridArrayPackage),插针网格阵列封装BGA(BallGridArrayPackage),球珊阵列封装CSP(ChipSizePackage),芯片级封装8、名词解释：ASIC、CPLD、FPGA、VerilogHDL，并谈谈CPLD和FPGA的区别是什么？ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits)专用集成电路CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)复杂可编程逻辑器件FPGA(FieldProgrammableGateArray)现场可编程门阵列VerilogHDL(VerilogHardwareDescriptionLanguage)VerilogHDL是一种硬件描述语言（HDL:HardwareDiscriptionLanguage），是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它能够表示逻辑电路图、逻辑表示式，还能够表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能区别：CPLDFPGA内部结构程序存储Product－term内部EEPROMLook－upTableSRAM，外挂EEPROM资源类型使用场合组合电路资源丰富完成控制逻辑触发器资源丰富能完成比较复杂的算法其它资源集成度速度－EAB，锁相环低高慢快时延固定可加密不固定保密性一般不能保密FPGA采用SRAM进行功能配置，可重复编程，但系统掉电后，SRAM中的数据丢失。因此，需在FPGA外加EPROM，将配置数据写入其中，系统每次上电自动将数据引入SRAM中。CPLD器件一般采用EEPROM存储技术，可重复编程，而且系统掉电后，EEPROM中的数据不会丢失，适于数据的保密。FPGA器件含有丰富的触发器资源，易于实现时序逻辑，适合于数据密集型。CPLD的与或阵列结构，使其适于