1、嵌入式系统复习总结嵌入式系统复习总结嵌入式系统第一章绪论1 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的特点是什 么？嵌入式系统的定义：嵌入式系统是以应用为中 心、以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪的， 能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。 它可 以实现对其他设备的控制、监控或管理等功能。嵌入式系统的特点：形式多样、面向特定应用；处理器和处理器体系结构类型多；关注成本实时性和可靠性的要求适应多种处理器、可剪裁、轻量型、实时可靠、可固化的嵌入式操作系统区另请说出嵌入式系统与其它商用计算机系统的特征通用计算机嵌入式系统形式和类型看得见的计算机 按其体系结构、运 算
2、速率和结构规模 等因素分为大、中、 小型机和微机看不见的计算机 形式多样，应用领 域广泛，按应用来 分组成通用处理器、标准 总线和外设软件和硬件相对独 立面向应用的嵌入 式微处理器，总线 和外部接口多集 成在处理器内部。软件与硬件是紧 密集成在一起的开发方 式开发平台和运行平 口都疋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 行平台是嵌入式 系统一次开 发性制用程序可重新编般不能再编程3嵌入式系统的关键技术有哪些？1、 嵌入式处理器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发展及开发应用的趋 势。应用：小型化、经济化
3、、低功耗、可靠性、智 能化、高速硬件：集成化操作系统：可靠性、实时性、采用组件化技件 -可配置性，可裁剪性，可移植性开发环境：集成化、智能化、图形化、5你知道嵌入式系统在我们日常生活中哪些设 备中应用？说明其采用的处理器是什么？采用的 哪一个嵌入式操作系统？PDA : PXA25X Palm OS/WINCE 路由器：ARM9 uclinux数码相机：ARM9+DSP5000 ucli nux波导手机：ARM9 DOEAS Y OS小米：6开发嵌入式系统的计算机语言主要有哪几种？分别用在什么场合？C 语言开发操作系统， 和硬件相关的一些 应用程序C+语言一一开发一些大型的应用程序 汇编语言开发
4、底层的硬件接口以及一些 算法的基本模块JAVA语言一一JSP开发网页，J2EE开发B/S,J2ME 开发移动设备的服务程序VHDL 语言开发 CPLD/FPGA 芯片、其RTL 模型对于 ASIC 也很有用C与C+具有可移植性，可以在主机上调试算 法程序7.在项目开发中，采用嵌入式系统和专用集成电 路进行设计各有什么优缺点？第二章嵌入式系统设计方法1.需求分析与系统分析法 2软硬件协同设计方法 3嵌入式硬件开发方法 4嵌入式软件开发方法 5构件式开发方法 6由上而下研究方法 7软件调试与软件测试方法 8嵌入式系统仿真开发方法 思考与练习 1请说出嵌入式系统设计的主要方法及设计流 程。在嵌入式系
5、统开发的总体设计中， 需要进行 哪几方面的工作？ （系统分析法流程图 ） 嵌入式系统开发的最大特点是需要 软硬件综 合开发 。2嵌入式硬件调试的主要方法及技术手段有哪 些？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。 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？ 5在进行系统设计时，概要设计和详细设计的 工作内容有什么不同？ 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包括哪些内容？ 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 ?8什么是“黑盒”测试？什么是 “白盒
6、”测试？ 什么是“灰盒”测试？指出专业测试工具软件 的名称。9嵌入式系统开发中，使用软件组件技术有什 么好处？10 什么是知识产权核 (Intellectual Property Core,简称IP Core) ?指出“软知识产权核(Soft IP Core)”“硬知识产权核(Hard IP Core) ” “固 知识产权核( Firm IP Core) ”的意义和差 别。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?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?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具有什么特点? 14什么是交叉
7、开发环境?什么是 OCD 调试方 法?指出 OCD 的主要形式 JTAG 和 BDM 的特 点和 区别?指出两者在调试性能方面的差异。 15嵌入式软件的调试运行环境和固化运行环境 主要区别是什么?16嵌入式系统仿真开发方法主要有哪两种类 型?其中，硬件仿真开发有哪些方式?17.软件模拟仿真方法主要有什么特点？模拟仿 真结果与真实系统有何不同？ 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等） ，利用本章 学过的知识，进行系统的总体方案和硬件与软件 系 统设计。 提示：嵌入式系统开发包括需求分析、设计、
8、实 现、测试等方面，应当有设计指标及功能要求。 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硬件的结构， 写 出软件硬件需要完成的工作或画出相应的框图、 程序流程图即可。 第三章嵌入式系统的硬件基础1.嵌入式系统硬件基础技术2.常用嵌入式系统及嵌入处理器分类3.单片机构成最常用和最基本的嵌入式系统4.ARM 通用嵌入式处理器5.PLD 、CPLD 、FPGA 是柔性化的硬件处理系 统6.DSP 是嵌入式高速信号处理器7.PC104 及工业控制计算机是生产现场控制的 典型嵌入式硬件系统8.国产嵌入式处理器芯片9.嵌入式系统的节能技术思考与练习 1按照原理和功能不
9、同，嵌入式处理器分为哪 几种类型？简要说明它们各自不同的主要性能 特 点。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。 介绍这些单片机的主要 特点、开发工具及最佳的应用场合。3简要介绍 CPLD 与 FPGA 的工作原理及主要 区别，指出为什么 FPGA 在掉电后其内部电路 结构将会发生变化？ FPGA 应用中最常用的芯片配 置方式有哪些？4什么是 ISP 技术与 JTAG 技术？简述两者的 主要技术特点及区别， 指出它们在嵌入式系统调 试中的应用。5解释嵌入式处理器的名词 MCU 、EMPU 、SOC、DSP、SOPC、 ARM 的基本概念，指出 其在嵌入式 3系统中
10、的应用特色。6简要介绍 ARM 处理器的主要特点和 ARM 处 理器家族的体系结构、 N 级流水线结构、 流水线 冲突、 RISC 结构等。7讨论 TI 公司的 TMS320C2X 、TMS320C5X 、TMS320C6X 系列 DSP 的主要特点和最适合的 应用场 合。8指出23种以x86为核心的PC机开发技术 在嵌入式系统中的应用实例， 请说明它们特点及 的最佳用途。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？ 10通常嵌入式微控制器和微处理器之间有什么 异同？它们分别适用于哪些方面的应用？ 11选择嵌入式处理器需要考虑哪些因素？ 12指出嵌入式处理器的 CI
11、SC 结构与 RISC 结 构的特点及差异。13指出 NAND Flash 和 NOR Flash 存储器的 主要特点、两者的区别及适用场合。14请列举23种国内自主研发的嵌入式处理 器的名称， 指出设计单位或设计人的名称， 说明 产品的主要特点。15了解几种主流的嵌入式处理器的特点和用 途，包括：Intel PXA255 , PowerPC,ARM（例如， 三星 2410）， COLDFIRE 处理器， MSP430 单片 机及凌阳 SPCE061A 单片机等。16DSP 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？ 17指出嵌入式系统常用的数据接口有哪些？分 别采用的是
12、什么协议？ 18什么是软核处理器？该处理器与通常所说的 微处理器之间有什么区别？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 技术的主要特点及硬件 平台（芯片）的支撑情况。20Cortex-M3 内核的 ARM 芯片（ TI Stellaris （群星）系列 ARM ）的主要特点是什么？它采 用 ARM 什么版本？该处理器最适合什么应用？21.ARM 处理器目前有哪些版本， 最新版本的处 理器代表有哪些？22.数码相机的照片文件采用的外存储器主要有 哪些类型？请列举 4 种以上的 Flash 外存储器 名称。23.模拟可编程器件有什么特点？主要应用在什 么场合
13、？美国 Lattice 公司的模拟可编程器件 ispPAC10 及 ispPAC80 有什么不同？24.嵌入式节能设计主要有哪些方法？软件节能 技术主要包括那两个方面？具体又有哪些开发 技术？25.能耗 POWER 、ENERGY 定义，他们之间有 什么联系？26.能耗控制中AVS和DVS技术的含义是什么？ 他们各有什么特点及优势？27.指出 MSP430 单片机的主要特点，它最适合 在哪些环境下的推广应用？28.现代嵌入式处理器提高 CPU 处理性能通常采 用哪些方法和技术手段？29.ARM 处理器的基本寻址方式有多少种？指 出常用的有哪些？30.ARM 的运行模式有多少种？这些模式中哪 些
14、是特权模式？哪些属于异常模式？31.ARM 体系结构的存储器格式有大端格式和 小端格式， 字数据的高字节存储在高地址， 而低 字节存储在低地址中， 这种存储格式属于哪一种 存储格式？32.指出 ARM 指令集与 Thumb 指令集的关系， 两种指令集各有什么特点？怎样切换？33.程序状态寄存器 CPSR 是多少位宽度？ ARM 处理器在不同的运行模式下， CPSR 的物理存储 空间是否相同？34.ARM 应用程序开发通常采用 C 语言或汇编 语言（也有两种语言混合使用）进行编程，请讨 论采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？ 435.请列举23种具有自主
15、知识产权的国产嵌入 式处理器的名称及研制单位，简单介绍其主 要技术特点，指出研究国产嵌入式处理器有什么 意义？第四章 嵌入式实时操作系统 1嵌入式实时操作系统 RTOS 与台式 PC 机的 操作系统有什么实质性的差异？简述 RTOS 的 主要功能和结构， 列举至少 5 种以上的国内外著 名的 RTOS 产品。差异：1、 实时性： RTOS 是实时操作系统， PC 操 作系统是分时操作系统2、 可裁剪性： PC 操作系统的研究开发思想 是尽可能不改变自身的前提下具有广泛的 适用性。 即不论应用环境的变化， 最好不要 对自身内部产生什么影响。 RTOS 在研发时 必须立足于改变自身、 开放自身，
16、让开发人 员根据硬件环境和应用环境的不同对操作 系统进行灵活的裁剪和配置。3、 可靠性： PC 操作系统比较庞大、复杂， 而 RTOS 比较小巧、简洁，而“越简单、越 可靠、越复杂、故障率越高” 。4、资源消耗：RTOS是基于资源有限的硬件 系统，低资源消耗。 PC 操作系统运行在系 统资源丰富的硬件系统上如大内存高速的 CPU，所以对资源消耗要求并不高。RTOS 主要功能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 （含 ROM 的管理 ）4、 实时时钟服务5、 中断管理服务RTOS 体系结构1、 应用程序接口 API ：
17、建立在 RTOS 编程 接口之上的、面向应用领域的编程接口。2、 RTOS 的基本内核：任务（进程 /线程） 管理；中断 （包括时钟中断 ）管理；通信管理； 存储管理。3、 RTOS 扩展内核：为方便用户使用而对 RTOS 系统进行的扩展。 在基本内核的基础 上提供 GUI 、 TCP/IP 、浏览器、电源管理、动态加载。4、 设备程序驱动接口 DDI ：建立在 RTOS 系统内核与外部硬件之间一个硬件抽象层， 用语言定义软件与硬件的界限， 方便 RTOS 系统的移植和升级。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？代表性的产品有哪些？在被业界 公认的嵌入式操作系统中，实时性最出色
18、的 RTOS 是什么？应用开发与多媒体支持最出色 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？ 常用嵌入式实时操作系统：1、 Windows CE (微软)2、 Plam OS (3Com) PDA、智能电话3、 Linux4、 uc/OS-II5、 VxWork实时性最好： Vxworks 应用开发与多媒体支持最出色： Windows CE 大规模、产业化产品设计中最适合： Linux3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？基本概念：1、 嵌入式实时多任务操作系统：具有实时 性、能支持实时控制系统工作的操作系统
19、。2、 RTOS :必须在事件发生时能够在严格的 时限内作出响应，另外， RTOS 具有系统的 可确定性，即系统能对运行情况的最好和最坏等情况作出精确的估计。引入 RTOS 的必要性（优点）：1、提高系统可靠性：将系统堆栈和用户堆栈 分开，允许用户在系统设计中从硬件和软件两方 面对实时内核的运行实施保护。2、模块化设计：提高开发效率，缩短开发周 期。3、提供完善的资源配置机制： 充分发挥 32 位 CPU 的多任务潜力。4、解决嵌入式软件开发标准化难题：引入RTOS 相当于引入一种新的管理模式。5、提高程序可移植性：嵌入式软件函数化、 产品化能够促进嵌入式软件模块的复用性， 降低 研发成本和缩
20、短开发周期。缺点：需要占用更多的系统资源，如额外的ROM/RAM 开销4国产有代表性的嵌入式操作系统主要包括： 深圳商夏高科的 RTOS 名称是什么？电子科技 大学“道系统” 名称是什么？中科院凯思公司的 RTOS 名称是什么？广州周立功公司的 RTOS 名称是什么？深圳商夏高科：商夏 2000、商夏 3000 电子科技大学“道系统” ：Delta OS 中科凯思公司： Hopen（ 昊鹏系统 ） 周立功： Small RTOS515什么前台和后台程序？实用于什么场合？怎 样建立前后台程序？6了解嵌入式操作系统的几个术语的含义： （ 1）硬实时（ Hard Real-Time ）：通常将采用优
21、 先级驱动的、 具有时间确定性的、 可抢占调度的 实时操作系统而设计的实时操作系统称作硬实 时系统。强调对实时性的要求。( 2)内核( Kernal )：( 3)优先级反转( Priority-Inversion )：当一个 任务等待比它优先级低的任务释放资源而被阻 塞时，就会发生优先级反转。(4)任务( Task)：RTOS 的任务相当于一般操 作系统的进程，一个任务就是 RTOS 的一个可以 独立运行的例程。 系统中的任务有四种状态： 运 行、就绪、挂起、冬眠。(5)进程(Process)和线程(Thread)(6)抢占( Preemptive ) ：指当系统在处于核心 态的内核运行时，运
22、行任务重新调度。( 7)调度( Scheduling )( 8)时间片轮转调度( Round-robin Scheduling )(9)信号量(semaphores):实际上是一种约定机 制，在多任务内核中普遍使用，主要用于：控制 共享资源的使用权(满足互斥条件) ，使两个任 务的行为同步。7说明嵌入式操作系统选择应考虑哪些因素？8嵌入式实时操作系统主要由哪几部分组成？ 基本内核包括哪些功能模块？9嵌入式系统的软件由哪几部分组成？它们之 间的关系是什么？10在多任务系统中，任务要参与资源的竞争， 只有在所需资源都得到满足的情况下， 任务才能 够得到执行。请画出基本的任务状态之间的转换 关系图，
23、标明各种状态转换的条件。11根据调度任务在运行过程中能否被打断， 可 分为哪两种调度方式？在实时内核中， 通常采用 哪种调度方式？画出不同优先权任务及内核服 务程序在调度过程中的可抢占和不可抢占的时 序图示。12什么是 Bootloader ？指出 Bootloader 的两种 不同的操作模式，介绍其启动加载的主要过 程。13带嵌入式操作系统的嵌入式系统， 从复位开 始，直到执行用户的应用程序代码， 过程中完成 了哪些必要的操作？14. BSP是什么，主要实现哪些功能？15嵌入式系统的软件需要移植的原因有哪些？ 怎样移植？可移植系统如何设计？16.目前智能手机采用的操作系统有哪些？举出3 种以上主流的智能手机操作系统，说明这些操 作系统的主要特点。
