2023年嵌入式系统课程考试题型和答案

第一章绪论

1.什么是嵌入式系统？嵌入式系统的特点是什么？

答:嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、能满足应用系统对

功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严格规定的专用计算机系统。

特点:1.嵌入式系统得到多种类型的解决器和解决器体系结构的支持；

2.嵌入式系统通常是形式多样、面向特定应用的；

3.嵌入式系统通常极其关注成本；

4.嵌入式系统有实时性和可靠性的规定；

5.嵌入式系统使用的操作系统一般是适应多种解决器、可剪裁、轻量型、实时可靠、

可固化的嵌入式操作系统；

6.嵌入式系统开发需要专门工具和特殊方法。

2.请说出嵌入式系统与其它商用计算机系统的区别。

答：

特性通用计算机嵌入式系统

形式和类型看得见的计算机。看不见的计算机。

按其体系结构、运算速度和结构规模等分形式多样，应用领域广泛，按应用来分

为大、中、小型机和微机

组成通用解决器、标准总线和外设。面向应用的嵌入式微解决器，总线和外部接口

软件和硬件相对独立多集成在解决其内部。

软件和硬件紧密集成在一起

开发方式开发平台和运营平台都是通用计算机采用交叉开发方式，开发平台一般是通用计算

机，运营平台是嵌入式系统

二次开发性应用程序可重新编制一般不能再编程

3.嵌入式的关键技术有哪些?

答:1.嵌入式解决器；

2.微内核结构；

3.任务调度；

4.硬实时和软实时;

5.内存管理;

6.内核加载方式

4.请说明嵌入式系统技术的发展及开发应用的趋势。

答:发展趋势：1嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持;

2互联网成为必然趋势。

3支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本。

4提供精致的多媒体人机界面。

开发应用的趋势：向经济性、小型化、可靠性、高速、低功耗、低成本、高精度方向发展

5.你知道嵌入式系统在我们平常生活中哪些设备中应用?说明其采用的解决器是什么？采用

的哪一个嵌入式操作系统？

答：

设备解决器操作系统开发环境

ipad4App1eA6Xios6Xcode

三星GalaxyS5高通骁龙801(25AndroidOS4.4

60MHz)

PDAPXA25XPalmOS/Windou

sCE

路由器ARM9ucLinux

数码相机ARM9+DSP5000ucLinux

6.开发嵌入式系统的计算机语言重要有哪几种?分别用在什么场合?

答:C语言应用在开发操作系统，和硬件相关的一些应用程序。

C++语言应用在开发一些大型的应用程序

汇编语言应用在开发底层的硬件接口以及一些算法的基本模块

C#语言应用在开发一些大型应用程序

VHDL语言应用在开发CPLD/FPGA芯片逻辑语言

JAVA应用在JSP开发网页等大型应用

7、在项目开发中，采用嵌入式和专用集成电路进行设计各有什么优缺陷？

答：嵌入式控制器可以设计成用户专用集成电路。把微解决器当作电路库元件中的一个标准

单元，微控制器就成了专用集成电路。嵌入式系统可以编程，专用集成电路也可以编程。

专用集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit）指为某种用途专门设计制

造的集成电路。其中所谓半定制ASIC设计指用户根据半导体集成电路制造商提供的单元电

路库来设计自己的asico把微解决器当作电路库元件中的一个标准单元，微解决器就成

了ASICo

（嵌入式系统设计是以单片计算机为核心的系统，集成电路设计是芯片设计）

第二章嵌入式系统设计方法

L请说出嵌入式系统设计的重要方法及设计流程。在嵌入式系统开发的总体设计中,需要进

行哪几方面的工作？

答:嵌入式系统设计采用系统开发法即软硬件综合开发的方法。

设计流程参考PPT

需要进行的工作：1系统总体框架

2软硬件划分

3解决器选定

4操作系统选定

5开发环境选定

2.嵌入式硬件调试的重要方法及技术手段有哪些？

答：硬件调试（交叉）涉及：

L直接测试法：在宿主机上编写代码编译成可执行程序下载到目的机，观测结果

2.R0M监控器:监控目的机上被调试程序的运营

3.R0M仿真器：替代目的机上的ROM芯片的设备

3.在线仿真器（ICE）：替代目的机上的CPU芯片的设备

4.片上调试（OCD）：CPU芯片提供的一种调试功能

技术手段:JTAG（边界扫描技术）、BDM（背景调试模式）、基于主机的调试、远程调试等

软件调试（非交叉）：模拟器方式：一种软件仿真器，在宿主机上创建一个虚拟的目的机环

境，再将应用系统下载到这个虚拟目的机上运营/调试

3.什么是构件式开发方法？说明该方法对嵌入式系统开发具有什么意义?并举例说明

答:嵌入式构件式开发方法是指在开发嵌入式系统时，对系统的开发进行总体规划，设计成

模块化和构件化结构。

意义：

1.提高开发效率；

2.提高开发的可靠性；

3.提高软件的可移植性；

4.适合于并行开发

5节省资源

6提高软件复用性

举例:在已有的硬件和软件构件的基础上构造自己的系统

4.为什么要做需求分析?在做需求分析时应当考虑哪些问题？

答:只要进行了需要分析，才干知道预开发的系统有没有开发的必要。同时需求分析也能为

系统的开发提供一些指导，决定系统应当具有哪些功能。

考虑的问题：【1】用户对产品的需求，如性能、价格功耗等【2】拟定硬件和软件。【3】拟定

项目的约束条件。【3】明白系统必须做什么，作一份需求分析报告

5.在进行系统设计时，概要设计和具体设计的工作内容有什么不同？

答：系统概要设计重要涉及系统的总体构架，对软硬件进行划分，选定解决器、操作系统及开

发平台，大约是拟定设计的总体流程，涉及功能模块图设计等。

具体设计重要涉及到硬件和软件的具体设计，涉及逻辑电路图设计、PCB设计以及模块

具体算法等

概要设计）是在需求分析的基础上通过抽象和分解将系统分解成模块，拟定系统功能的实

现。基本任务是:建立系统结构（划分模块、定义模块功能、模块间的调用关系、定义模块

的接口、评价模块的质量）、数据结构和数据库的设计（数据结构设计、概念设计、逻辑设

计、物理设计）、编写概要设计文档（概要设计说明书、用户手册、数据库设计说明书、修

订测试计划）。

（具体设计）的基本任务是设计模块的数据结构、设计数据库的物理结构、设计模块的

具体算法、其它（代码设计、输入/输出格式设计、人机对话设计）、编写具体设计说明书、

评申。

6.在嵌入式系统实现阶段,需要选择开发平台，通常开发平台的选择涉及哪些内容？

答:开发平台分为硬件平台和软件平台。它们的选择涉及：解决器、硬件部件、操作系统、

编程语言、软件开发工具、软硬件调试工具、软件组件等。需要考虑到系统的任务多少，实

时性的规定。平台编译效率的规定。

7.在当今IT时代，为了使产品尽快进入市场，就产品开发阶段，你认为有哪些方法可以加

快产品的开发速度？

答：【1】使用构件式开发方法。【2】串行设计向并行设计转变。【3】由单目的规划向多目

的规划转变。【4】工艺设计向过程设计转变【5】实物样品向虚拟样品转变。［6］严格分

工向自主管理的项目小组的转变。【7】运用面向全生命周期的虚拟产品的开发技术。［8］

有效运用产品信息资源的方式。

8.什么是“黑盒”测试?什么是“白盒”测试?什么是“灰盒”测试?并指出专业测试工具软

件名称

答：黑盒测试又名功能测试，它是已知产品所应具有的功能，通过测试来检测每个功能是否能

正常使用，在测试时，把程序看作一个不能打开的黑盒子,在完全不考虑程序内部结构和内部

特性的情况下，测试者在程序接口进行测试PerformancePak

白盒测试又名代码遍历覆盖测试，它是知道产品内部工作过程，可通过测试来检测产品内

部结构是否按照规格说明书的规定正常进行，重要用于软件验证CodeTest

灰盒测试,仅仅知道部分程序细节的测试方法。它是介于前面两者之间的，其关注输出对输入

的对的性，同时也关注内部表现，通过一些表征性的现象来判断内部的运营状态

VisualSlickEditforTornado

9.嵌入式操作系统开发中，使用软件组件技术有什么好处？

答：1.提高开发效率；

2.提高开发的可靠性;

3.提高软件的可移植性;

4.适合于并行开发

5节省资源

6提高软件复用性

10.什么是知识产权核(Inte1lectua1PropertyCore,简称IPCore)?指出“软知识

产权核(SoftIPCore)”、“硬知识产权核(HardIPCore)”、“固知识产权核(FirmI

PCore)”的意义和差别。

答：知识产权核是一种预先设计好的甚至已通过验证的具有某种特定功能的集成电路、器件

或部件

软核：重要描述功能，以HDL(硬件描述语言)文本形式提交给用户

固核:重要描述结构，介于软核和硬核之间,以门电路级网表的形式提供应用户

硬核：基于物理描述，并已通过工艺验证，以电路物理结构掩模版图和全套工艺文献提供

应用户

11.根据嵌入式软件开发的不同阶段，嵌入式开发工具有哪些种类？

答：1.与嵌入式OS相关的开发工具，用于开发基于嵌入式OS的应用和部分的驱动程序等;

2.与嵌入式OS无关的开发工具,用于开发基本的驱动程序、辅助硬件调试，系统软件的

开发等。

12.从底层硬件到上层应用，嵌入式软件的开发可以分为哪几种？

答：1、编写简朴的板级测试软件，辅助硬件调试系统

2、开发基本的驱动程序

3、开发特定嵌入式操作系统的驱动程序

4、开发嵌入式系统软件，如：嵌入式操作系统

5、开发应用软件

13.什么是“由上而下”和“由下而上”研究方法？在嵌入式系统研制中各有什么特点？

答:由上而下:所有设计遵循系统工程的流程进行，拟定需求、制定系统规格、设计、实现、测

试都是一步一步、按部就班地进行;

由下而上:一个系统由已有的基础为起点，开始往上延伸，最后将系统完毕

特点:一个是由上而下，一个是由下而上

14.什么是交叉开发环境？什么是OCD测试方法？指出OCD的重要形式JTAG和BD

M的特点和区别？指出两者在调试性能方面的差异。

答：交叉开发环境是指用于嵌入式软件开发的所有工具软件的集合，一般涉及文本编辑器、

交叉编译器、交叉调试器、仿真器、下载器等工具。

OCD：指的是CPU芯片提供的一种调试功能（片上调试），可以认为是一种便宜的ICE

功能:。CD的价格只有ICE的20%,但提供了ICE80%的功能

JTAG特点：4个引脚。

优:1可通过边界扫描操作测试整个板的电气连接

2各个引脚信号的采样，并可强调引脚输出用以测试外围芯片；

3可以软件下载、执行、调试和控制，为复杂的实时跟踪调试提供途径；

4可进行多内核和多解决器的板级和芯片级的调试，通过串接，为芯片制造商提供芯

片生产、测试的途径；

5不占用系统资源，可以调试没有外部总线的芯片，代价非常小。

缺：1通过串口一次传递数据，速度比较慢；

2只能进行软件断点级别的调试；

3不能完毕实时跟踪额多种事件触发等复杂调试功能。

BDM:硬件相对简朴，集成成本低、可重用，与解决器变化无关，速度稍快，是JTAG的增强

版本；缺陷:引脚比JTAG多，使用厂家少

调试功能上的差异：JTAG只能进行软件断点级别的调试，而BDM在硬件设计仅仅需要

将解决器的调试引脚连接到专用剪接器与调试工具上，通常这种连接器叫做n-wire。

15.嵌入式软件的调试运营环境和固化运营环境的重要区别是什么？

答：1.代码定位不同

2.初始化部分不同

16.嵌入式系统仿真开发方法重要有哪两种类型?其中,硬件仿真开发有哪些方式?

答:涉及硬件仿真开发和软件仿真开发

硬件仿真开发涉及ROM仿真器、在线仿真(ICE)、片上调试(OCD)

17.软件模拟仿真方法重要有什么特点?模拟仿真结果和真实系统有何不同？

答:特点:可以不用真正的目的机,可以在目的机环境不存在的条件下开发目的机上的应用系

统，并且在调试时可以运用Host资源提供更具体的错误诊断信息.

不同：1和实际的运营环境差别很大

2设备模拟的局限性较大

3实时特性较差

4对Host的资源规定较高

18.综合思考题：

选择一个嵌入式系统产品(如手机、数码相机、路由器、机顶盒、GPS导航仪、车载视频

记录仪、微波炉及各种智能家用电器)，运用本章学过的知识，进行系统的总体方案和硬件与

软件系统设计。

提醒:嵌入式系统开发涉及需求分析、设计、实现、测试等方面。应当有设计指标及功能规

定。在实现方面,不需要把产品硬件电路图、程序代码设计出来,只需要概括地说明软件硬件

的结构，写出软硬件需要完毕的工作或画出相应地框图、程序流程图即可)。

答：

第三章嵌入式系统的硬件基础

1.按照原理和功能不同，嵌入式解决器分为哪几种类型？简要说明它们各自不同的重要性能

特点。

答:1嵌入式微解决器(EMPU)：具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点；

2微控制器(MCU)：又称单片机。和嵌入式微解决器相比，微控制器的最大特点是单片化,

体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高

3DSP解决器(EDSP)：适合于执行DSP算法，编译效果高，指令执行速度快。在数字

滤波、FFT、谱分析等方面，DSP算法正在大量进入嵌入式领域

4嵌入式片上系统（SOC）:整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系

统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。

2.举出在嵌入式系统开发应用最主流的5种以上的单片机系列及型号。介绍这些单片机的

重要特点、开发工具及最佳的应用场合。

答：1、Intel体系的MCS51,工业标准/可工作在空闲、掉电模式,kei1C,各种工业控制

领域；

2、Motorola68HCXX单片机，高频噪声低、抗干扰能力强、含内监控ROM/片上集

成F1ash,CodeWarrior,汽车电子等领域；

3、TIMSP430低功耗单片机，超低功耗和功能集成，IARICE集成开发环境，手持设备

和安全领域的；

4、Sunphis单片机SPCEO61A,数字信号解决、语音解决方面，u'nSPIDE,智

能玩具。

5、Atme1AVR单片机AT90sx系列，增强RISC结构/片上集成Flash,ICCAVR宇

航设备/仪器仪表/通讯设备；

6、Phi1ipsLPC系列P87LPC76X,IO端口功能多/提供0PT（一次编程）

/EMC很好,ADS,高集成/低成本工控领域；

7、Mier。chipPIC单片机PIC16C5X（速度最快），提供OPT（一次编程）、低电

压、低功耗的选择,MPLABC18C编译器、MPLABICD2在线调试器及MPLABP

M3通用器件编程器，最佳性价比；

3.简要介绍CPLD与FPGA的工作原理及重要区别，指出为什么FPGA在掉电后期内

部结构将会发生变化？FPGA最常用的芯片配置方式有哪些？

答：工作原理:CPLD:

FPGA:

区别：1:FPGA的逻辑块扇入小，CPLD的逻辑块扇入大

2：互联方式：FPGA是分布式的，延时与系统布局有关，CPLD是集总式的开关元件,

等延时

3：FPGA逻辑能力较弱而寄存器多一一数据密集型

CPLD逻辑能力强但寄存器少一一控制密集型

4:大规模地设计还是选择FPGA,但他的芯片价格一般比CPLD贵

5：当芯片工作电源掉电后，CPLD编程后的电路结构不变,FPGA将丢失数据使电路

结构发生变化，因此每次加电后要重新对芯片进行配置。

因素：由于掉电后FPGA将丢失数据

FPGA常用芯片配置方式:A、FPGA配置接口1、被动串行模式2、积极串行模式3、

被动并行同步模式4、被动并行异步5、被动串行异步6、快速被动并行7、JTAG模

式

B、使用单片机配置FPGA

C、运用FLASH结构的EPC2配置FPGA

4.什么是ISP技术与JTAG技术?简述两者的重要技术特点及区别，指出它们在嵌入式系

统调试中的应用。

答:ISP技术（InStstemProgrammability）：系统内编程技术，指电路板上的空白器件可

以编程写入最终用户代码，而不需要从电路板上取下器件，已经编程的器件也可用ISP方式

擦出或再编程。

JTAG（JointTestActionGroup联合测试小组）技术是一种国家标准测试协议，重要用于芯

片内部测试。通过这个标准，可对具有JTAG接口的芯片的硬件电路进行边界扫描和故障

检测。

两技术特点及区别：ISP的实现相对简朴些，一般通用做法是内部的存储器可以由上位机的

软件通过串口来改写。ISP技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片

机可直接接到电路板上，调试结束即成成品，免去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片

和电路板带来不便。

JTAG最初是用来对芯片进行测试的，基本原理是在器件内部定义一个TAP（测试访问口）,

通过专用的JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。现

在JTAG接口还常用语实现ISP对Flash等器件进行编程。

JTAG编程方式是在线编程，传统生产流程是对芯片进行与编程再装袋板上，简化的流程为

先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。JTAG接口可对PSD芯

片内部的所有部件进行编程。

JTAG大体分为两类，一类用于测试芯片的电气特性；一类用于Debug;一般支持JTAG的

CPU都包含了这两个模块。

5.解释嵌入式解决器的名词MCU、EMPU、SOC、DSP、SOPC、ARM的基本概

念，指出其在嵌入式系统中的应用特色。

答：MCU微控制器，又称单片机，是将整个计算机系统的重要硬件集成到一块芯片中，和嵌

入式解决器相比，其最大的特点是单片化，体积小，功耗低，可靠性好。其是目前嵌入式系统

工业的主流，其片上外设资源丰富，适合控制，因此称为MCU;

EMPU嵌入式微解决器，其基础是通用计算机中的CPUo在应用中,将微解决器装配在专门

设计的电路板上，只保存和嵌入式应用有关的母板功能，这样就减少系统体积和功耗。体积

小,功耗低，可靠性好

SOC片上系统,其可分为通用和专用两类。除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大

部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路将变得很简洁，对于减小体积和功耗、

提高可靠性非常有利；

DSP数字信号解决器，是一种独特的微解决器，DSP解决器运用哈佛结构和改善的哈佛

结构，采用流水线技术。它的强大数据解决能力和高运营速度，是最值得称道的两大特色；

SOPC可编程片上系统，它是一种特殊的嵌入式微解决系统。一方面，它是片上系统，即由

单个芯片完毕整个系统的重要逻辑功能；另一方面，它是可编程系统，以FPGA为硬件基础,

具有灵活的设计方式，可裁剪、可扩充、可升级，并具有在线可编程的功能；

ARM通用嵌入式解决器。采用RISC架构的ARM的解决器具有如下一些典型的特点:体

积小、功耗低、成本低、性能高；支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集；寄存器数

量众多，指令执行速度快;绝大多数操作都在寄存器中完毕；寻址方式灵活简朴

6.介绍ARM解决器的重要特点和ARM解决器家族的体系结构、N级流水线结构、流水

线冲突、RISC结构等。

答:ARM解决器的重要特点：

⑴小体积、低功耗、成本低、高性能（2）16位/32位双指令集（3）全球众多的合作伙伴

ARM解决器家族的体系结构：

ARM具有多种版本，各种版本之间的体系结构略有不同，有冯诺依曼结构和哈佛结构。

N级流水线结构：支持N条指令同时执行，大大提高了CPU效率

超标量架构：

在超标量架构体系中，解决器或指令编译器可以判断指令是否独立于其他顺序指令执行，还

是必须依赖于另一指令，跟随其顺序执行。超标量体系结构设计又称“第二代RISC”。

RISC架构具有以下特点：与CISC比较中提过

1）使用流水线，CPI（每条指令执行周期数）少

2）简朴的寻址模式

3）使用单周期指令

3）大量使用寄存器

4）芯片成本低

流水线冲突：

7.讨论TI公司的TMS320C2X、TMS320C5X>TMS320c6X系歹!JDSP的重要特点

和最适合的应用范围。

答:TMS320c2023DSP是基于320C2xLP核。C2xLP核具有4级流水，工作在40MHz。

具有JTAG仿真模块。它是16位定点DSP。它的哈佛结构支持两个分开的总线结构，TM

S320c2023系列是控制用DSP,具有完美的性能并综合最佳的外设接口，在这个系列的器

件中，它集成了闪存、高速A/D转换器、高性能的CAN模块,PWM,CAP等。TMS320

C2023系列DSP器件具有较高的性价比，设计工程师通过运用它可以减少开发难度，缩短面

市时间，有效地减少了开发成本。

应用领域:工业拖动，家用电器，电源管理，HVAC系统，光传输网络,手持式工具，制冷

器具，灯光控制，日用消费品,流体泵控制，UPS,智能传感器等。

TMS320C5O0OTMDSP综合了多样的外设、更小的封装和低功耗等各项优势性能，是

16位定点DSP。它的这些特性使得它在INTERNET和无线通讯市场得到了广泛的应用。

它的解决速度可以高达600MlpS,但功耗低到0.05mW/MIPSoC5000DSP核是针对

个人便携设备而设计的。

应用领域:有线无线通信，IP,便携式信息系统，寻呼机，助听器，音乐播放器、数码相机、高

速音频设备、高精度的信号和多通道应用。

TMS320C6000TM系列DSP是适合于特定应用的高性能解决器,，采用最新VLIW解决

器架构，其定点DSP和浮点DSP具有软件兼容性。这一系列的DSP器件综合了世界上各

种DSP器件的优势,并在解决能力和电源管理方面作了很大的改善。具有最佳的性价比。

应用领域:无线基站、远程数据服务、xDSL(digitalsubscriberloop)系统、家庭安全系

统、高级图像解决、工业扫描、精密仪器和多通道电话系统，专业音响设备、工业自动化、

语音辨认和高级图像解决等方面。

8.指出2~3种以X86为核心的PC机开发技术在嵌入式中的应用实例，请说明他们的特点及

最佳用途

答：PC104>eBox主机系统

PC104的应用开发特点表现为：(1)模块多种多样。PC104模块实际的配置和应用多种

多样，品种齐全,用户可以选择各种不同的功能模块，如同搭积木同样设计出满足各种规定的

专用系统。其显示接口支持从单色到SVGA的各种型号的显示器，涉及液晶和平板显示器;

其磁盘接口支持软盘、硬盘、SCSL固态电子盘(SSD)、PCMCIA等存储介质;通讯可提

供调制解调器、FAX等型号模块;网络可提供Ethemet、Arcnet等型号产品；数据采集和

控制模块可提供12位、14位、16位分辨率的A/D、D/A以及多种计数器。(2)系统开发

灵活方便。PC104模块最通用的开发方法是通过外接显示器、键盘、软盘、硬盘等构成一最

基本的计算机系统,在此系统上自行开发、调试直至完毕系统功能。由于PC104在硬件和

软件上与普通PC完全兼容,可运用PC机丰富的软件和熟悉的硬件缩短开发周期减少成

本。PC104模块的另一种开发方法是运用现有的台式PC机通过远程调试的方法来实现。

类似于单片机的开发方法，将PC机和PC104的CPU模块用串口相连，通过支持远程调试

的软件实现远程调试开发。其特点是成本低、完全软件调试。

最佳用途：特别合用于与PC/AT兼容的嵌入式系统中，广泛应用于通讯、导航、医疗设备、

智能仪器等领域。

9.根据模块化和复用的原则，设计嵌入式微控制器系统时，需要设计哪些电路？

答：设计复用的关键是模块化,普遍需要设计

1人机交互的接口，如键盘输入电路,显示输出电路如数码显示和LCD电路；

2联机所用的总线接口电路，如USB总线接口,RS232接口和以太网网络接口；

3用于系统扩展的通用I/O配置电路，方便二次开发。

10.通常嵌入式微控制器和微解决器之间的不同点和相同点分别是什么？一般地，它们合用

于哪些方面的应用？

答：嵌入式微解决器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)的基础是通用计算

机中的的CPU。在应用中，将微解决器装配在专门设计的电路板上，只保存和嵌入式应用有

关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊规定，嵌

入式微解决器虽然在功能上和标准微解决器基本是同样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可

靠性等方面一般都做了各种增强。微解决器以其解决速度上的优势，重要应用于数据解决速

度规定较高的场合。

嵌入式控制器(Microcontrol1erUnit,MCU)一般以某一种微解决器内核为核心，

芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定期/计数器、WatchDog.I/O、

串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各种必要功能和外设。

和嵌入式微解决器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小,从而使功耗和成本下

降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般

比较丰富,适合于控制。

11.选择嵌入式解决器需要考虑哪些因素？

答：(1)够用原则

通常嵌入式解决器很少升级，因此设计嵌入式系统时，为嵌入式解决器的解决能力留出很大

的余量是很不经济的。通常给出小量的余量即可。

（2）成本原则

选择嵌入式解决器所考虑的成本不仅仅涉及解决器本省，还涉及主持电路的成本。印刷电路

板的成本,特别是设计成本敏感型的产品更是如此。

（3）参数选择

1）解决器的类型，如RISC、CISC、DSP等；2）解决速度，以MIPS表达；3）寻址能力；4）

总线宽度；5）片上集成的存储器情况;6）片上集成的I/O接口的种类和数量；7）工作温度;8）

封装;9）操作系统的支持、开发工具的支持等;10）调试接口;11）行业用途；12）功耗特性;

13）电源管理功能;14）价格;15）行业的使用情况；

12.指出嵌入式解决器的CISC结构和RISC结构的特点和差异

答：CISC:复杂指令集系统;RISC：精简指令集系统

CISCRISC

价格由硬件完毕部分软件功能,硬件复杂性增由软件完毕部分硬件功能，软件复杂

长，芯片成本高性增长，芯片成本低

性能减少代码尺寸，增长指令的执行周期数增长代码尺寸，使用流水线减少指令

执行周期数

指令集大量混杂型指令集（有简朴的，也有复简朴的单周期指令

杂的）

高级语言支持硬件完毕软件完毕

寻址模式复杂的寻址模式，支持内存到内存寻址简朴的寻址方式，重要是寄存器到寄

存器的寻址

控制单元微码直接执行

寄存器数目较少较多

13.指出NANDFlash和NORFlash存储器的重要特点、两者的区别及合用场合。

答：N0RHash重要特点:读取速度快，单片容量小

NANDFlash特点：价格低，单片容量大

区别：

NORF1ashNANDFlash

接口时序同SRAM,易使用地址/数据线复用，数据位较窄

读取速度较快读取速度较慢

擦除速度较慢，以64-128的块为单位擦除速度较快，以8-32的块为单位

写入速度慢（由于一般要先擦除）写入速度快

随机存取速度较快随机存取速度慢，顺序读取速度较快

单片容量较小，1-32MB单片容量较大,8-128MB,提高了单元密度

最大擦写次数10万次最大擦写次数100万次

合用场合:NORFlash合用于主存，即解决器可直接访问的存储空间

NANDHash合用于外存,即解决器不能直接访问的存储空间

14.请举例2-3种国内自主研发的嵌入式解决器的名称，指出设计单位或设计人的名称，说

明产品的重要特点。

答：方舟1号，方舟2号由方舟科技有限公司设计。特点:小体积、低功耗，适合批量生产

龙芯1,由中科院计算所设计。特点:与奔腾2旗鼓相称

15.了解几种主流的嵌入式解决器的特点和用途，涉及：IntelPXA255,PowerPC,A

RM,COLDFIRE解决器,MSP430单片机及凌阳SPCE061A单片机

答：IntelPXA255是一种十分先进的嵌入式解决器，采用XScale核心，频率为200~

400MHz，加强了微解决器速度的管理，加快了多媒体解决的速度，并支持802.11b及蓝牙

技术、USB接口，采用PBGA封装方式。其重要针对下一代高性能的PDA市场，支持视频

流、MP3、无线互联网存取以及其他边沿领先技术。

PowerPC:

1）双内核架构，通信解决能力超强;2）MPC860：路由器开发最有力的武器；3）MPC85

0：通信终端产品最适合；4）MPC823：移动视频图像终端的首选;5）MPC824X:高速度低价

格的第二代PowerPC,PCI2.2接口,高端设备经典之作。

ARM解决器的特点：

采用RISC架构的ARM微解决器一般具有如下特点：1体积小、低功耗、低成本、高性

能；

2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/I6位器件；3、

大量使用寄存器，指令执行速度更快;4、大多数数据操作都在寄存器中完毕;5、寻址方式

灵活简朴,执行效率高;6、指令长度固定;

COLDFIRE特点:

内存管理单元（MMU）,使用户态与系统态分离，以求高可靠性和高安全性，使操作系统保护模

式的应用得到扩展，可运营各种操作系统，如Linux®操作系统;浮点解决单元（FPU）,在复

杂应用和算法方面表现极优;增强型乘法累加器（EMAC）,双口RAM,可由用户定义的地

址变换，使得仅用微解决器的单一指令流，即可实现DSP的高速运算；片内多重并行解决，

合用于数值密集运算也同样合用于一般过程控制。

凌阳SPCE061A单片机:随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制

扩展为控制解决、数据解决以及数字信号解决DSPDigitalSignalProcessing等领域。凌阳

的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用凌阳最新推出的m'nsp

MicrocontroIlerandSigna1Processor16位微解决器芯片（以下简称m'nSP™）,

围绕m'nSPTM所形成的16位m'nSM系列单片机。m'nSP™1家族采用的是模块式集成结

构它以m'nSPW内核为中心集成不同规模的ROMRAM和功能丰富的各种外设接口部件。

体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展;具有较强的中断解决能力；高性能价格比；功能

强、效率高的指令系统;低功耗、低电压

16.DSP研究与开发涉及到哪些算法?DSP算法研究有什么意义和价值？

答：1通用数字信号解决算法（滤波、FFT、谱分析等）

2机电控制算法

3通信类算法（调制解调等）

4信号解决算法（语音、图形/图像等）

意义：可快速地实现各种数字信号解决，得到人们所需要的信号形式

17.指出嵌入式系统常用的数据接口有哪些？分别采用的是什么协议？

答:答：UART:RS232协议IIC、SPL

USB:USB1.0/1.1/2.0

ETHERNET：TCP/IP,UDP

IDE接口:SATA/PATA接口协议

JTAG:IEEE-1149.1

并口、红外、蓝牙、无线、IEEE1394、CAN

18.什么是软核解决器？该解决器与通常所说的微解决器之间有什么区别？

答：

19.什么是SOPC技术？该技术对现代电子设计有什么影响？简述SOPC技术的重要特点

及硬件平台(芯片)的支持情况。

答:用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上系统SOPC.它是一种特

殊的嵌入式系统，一方面它是SOC,即由单个芯片实现整个系统的重要逻辑功能，具有一般

SOC基本属性；另一方面，它又具有软硬件在系统可编程的功能，是可编程系统,具有可裁剪、

可扩充、可升级等灵活的设计方式

20、Cortex-M3内核ARM芯片(TIStellaris(群星)系列ARM)的重要特点是什

么？它采用ARM什么版本？该解决器最适合什么应用？

答：特点:采用哈佛架构,Thumb/Thumb-2指令集，3级流水线、多达240个中断等，具有

低功耗、高性能、高性价比等特点

版本:ARMv7

适合应用：针对微控制和低成本应用

2LARM解决器目前有哪些版本，最新版本的解决器代表有哪些？

答:版本：ARMV1—V7

最新版本解决器代表:ARM10、XScale(V5)

ARM11(V6)

CortexA/R/M3(V7)

22.数码相机的照片采用的外存储器重要有哪些类型？请举例4种以上的Flash外存储

器名称。

答：DOC(diskonchip)、NANDFlash、CompactFlash、SmartMedia、MemoryStic

k、MultimediaCard>SD卡(securedigital)o

23.模拟可编程器件有什么特点？重要应用在什么场合？美国Lattice公司的模拟可编程

器件IspPAC10及ispPAC80有什么不同?

答：特点：1、电路的输入、输出级内部状态均是模拟信号;2、是现场可编程的

不同：80比10多了可编程滤波等功能

24.嵌入式节能设计重要有哪些方法?软件节能技术重要涉及哪两个方面?具体又有哪些开

发技术？

答：1、改善芯片制造工艺

2、设计芯片节能体系结构

3、在硬件支持下的软件节能

4、不同的节能技术应用于计算机系统的各个方面

软件节能技术重要涉及：系统软件层、应用软件层

开发技术:AVS、DVS技术

25.能耗POWER、ENERGY定义，他们之间有什么联系？

答：功率，能量

联系:POWER=ENERGY*T（时间）

26.能耗控制中AVS和DVS技术的含义是什么?他们各有什么特点和优势？

答:AVS：自适应电压调节

DVS：动态电压调节

特点优势：AVS：闭环电压调节，进一步减小功耗

DVS:开环电压调节，使用前提是1解决器负载一直在变2解决器运用率较低时用

DVS技术slowdown解决器，但不能因此而影响性能

27.指出MSP43。单片机的重要特点，它最适合在哪些环境下的推广应用？

答：特点：（采用冯诺依曼体系结构），采用16位RISC架构,支持数字/模拟信号输入，超低

功耗，硬件简化，便宜的微控制器MSP430和开发工具FET

合用环境：计量设备，便携式仪表，智能传感系统和消费性电子

28.现代嵌入式解决器提高CPU解决性能通常采用哪些方法和技术手段？

答:1流水线

2超标量架构

3并行思想

技术手段:双核、多核技术，超线程、超长指令字等

29、ARM解决器的基本寻址方式有几种?指出常用的有哪些？

答：9种；

常用的：寄存器寻址；

立即寻址；

寄存器移位寻址；

寄存器间接寻址；

基址寻址；

30、ARM的运营模式有多少种？哪些是特权模式？哪些是异常模式？

答：7种；

特权模式:除用户模式

异常模式:除用户模式和系统模式

31、ARM体系结构的存储格式有大端格式和小端格式，字数据的高字节存储在高地址，而低

字节存储在低字节中，属于什么存储格式？

答:小端格式。

大端格式：字数据的高字节存储在低地址，而低字节存储在高地址中

32、ARM指令集与Thumb指令集的关系，两种指令集各有什么特点？如何切换？

答：ARM指令集与Thumb指令集关系:ARM指令集可实现ARM架构下所有功能，具

有高效、快速的特点，类似于人的手臂；Thumb指令集具有灵活、小巧的特点，类似于人的

手。

特点:ARM指令集:32位指令集,可实现ARM架构下所有功能；

Thumb指令集：是32位ARM指令集的子集，目的是为了实现更高的代码密度，但

减少了效率。把ARM指令压缩成16位的指令编码方式，在指令执行阶段，先动态解压缩，

然后作为标准的ARM指令执行。

切换：ARM状态进入Thumb状态：执行跳转指令BX,将操作数的状态位（位0）设立

为1时，转入Thumb状态；

Thumb状态进入ARM状态：执行跳转指令BX,将操作数的状态位（位0）设立

为。时，转入Thumb状态，或运用异常进入ARM状态

33、程序状态寄存器CPSR是多少位宽度?ARM解决器在不同的运营模式下，CPSR的

物理存储空间是否相同？

答:宽度32位；不同

34.ARM应用程序开发通常用C语言或汇编语言（也有两种语言混合使用）进行编程，请讨

论用这两种语言来开发应用程序，各有什么优势和局限？各自适合于什么应用环境？

答：

第四章嵌入式系统的硬件基础

1.嵌入式实时操作系统RTOS与台式PC机操作系统有什么实质性的差异？简述RTOS的

重要功能和结构，列举至少5中以上的国内外著名的RTOS产品

答：差异：嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，与通用操作系统相比较,嵌入式

操作系统咋系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面有较为

突出的特点。

重要功能：1.任务管理（多任务和基于优先级的任务调度）；

2.任务间同步和通信（信号量和邮箱等）

3.存储器优化管理

4.实时时钟服务

5.中断管理服务

结构与功能：【1】RTOS基本内核:这是嵌入式RTOS体系中最核心、最基础的部分。

在微内核结构中，必须拥有任务管理、中断管理、基本通信管理和存储管理四部分。【2】

RTOS扩展内核：这是为方便用户使用而对RTOS系统进行的扩展。［3］设备程序驱动接

口:这是建立在RTOS系统内核与外部硬件之间的一个硬件抽象层，用语言定义软件与硬件

的界线。方便RTOS系统的移植和升级。【4】应用编程接口:这是建立在RTOS编程接口之

上的、面向应用领域的编程接口。它可以极大地方便用户编写特定领域的嵌入式应用程序

RTOS产品:windowsCE、PalmOS、Linux、uc/OS-ii、Vxworks、Sym

bian、Android

2.嵌入式实时操作系统和嵌入式软实时操作系统有何特点？代表性铲平有哪些?在被业界

公认的嵌入式实时操作系统中，实时性最杰出的的RTOS是什么?应用开发与多媒体支持

最杰出的RTOS是什么?在大规模?产业化产品设计中最适合的RTOS是什么？

答:实时性最杰出的的Vxworks。多媒体支持最杰出的WindowsCE。产业化最适合的Li

nuxo

3.结合实际说说您对嵌入式实时操作系统的概念的理解。引入嵌入式实时操作系统有什么

好处？

答:概念:是一段在嵌入式系统启动后一方面执行的背景程序，用户的应用程序是运营于RTOS

之上的各个任务,RTOS根据各个任务的规定，进行资源管理、消息管理、任务调度、异常解

决等工作。

（即具有实时性、用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置，它是在嵌入式系统的

基础上加入了对响应时间的规定）

好处：1.提高了系统可靠性

2.模块化设计,提高开发效率

3.提供完善的资源配置机制

4.解决了嵌入式软件开发标准化难题、提高了程序的可移植性

5.高实时性

4.国产有代表性的嵌入式RTOS重要涉及：a、深圳商夏高科的RTOS名称是什么?b、电

子科技大学“道系统”名称是什么？c、中科院凯思公司的RTOS名称是什么？d、广州周

立功公司的RTOS名称是什么？

答:a、商夏2023；

b、De1taSystem

c、Hopen

d、smallRTOS51

5.什么是前台和后台程序?用于什么场合?如何建立前后台程序？

答:前台程序与用户直接对话。后台程序则间接地为前台程序提供支持。前台程序通过中断

来解决事件，其结构一般为无限循环;后台程序则掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分派、

管理以及任务的调度，是一个系统管理调度程序。在无操作系统的情况下把嵌入式程序分为

前台和后台程序。

6.了解嵌入式操作系统的几个术语的含义：

[1]硬实时：通常将采用优先级驱动的、具有时间拟定性的、可抢占调度的实时