嵌入式系統(tǒng)設計大學教程習題與解答

1、嵌入式系統(tǒng)設計大學教程習題與解答嵌入式系統(tǒng)設計大學教程習題與解答第1章嵌入式系統(tǒng)設計基本概念（緒論）嵌入式系統(tǒng)設計基本概念（緒論）1、嵌入式系統(tǒng)的定義是什么？你是如何理解嵌入式系統(tǒng)的（P3）答：嵌入式系統(tǒng)一般定義為以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎，軟硬件可裁剪，應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗和應用環(huán)境有特殊要求的專用計算機系統(tǒng)。一個嵌入式系統(tǒng)就是一個硬件和軟件的集合體，它包括硬件和軟件兩部分。其中硬件包括嵌入式處理器控制器數(shù)字

2、信號處理器（DSP）、存儲器及外設器件、輸入輸出（IO）端口、圖形控制器等；軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（嵌入式操作系統(tǒng)）和應用程序（應用軟件），由于應用領域不同，應用程序千差萬別。2、列出并說明嵌入式系統(tǒng)不同于其他計算機系統(tǒng)的主要特征。（P3~P4）答：主要特征有：?系統(tǒng)內(nèi)核?。河捎谇度胧较到y(tǒng)一般是應用于小型電子裝置，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。?專用性強：嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定任務的，個性化很強，其中軟件系統(tǒng)和

3、硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進行軟件系統(tǒng)的移植。?運行環(huán)境差異大：嵌入式系統(tǒng)使用范圍極為廣泛，其運行環(huán)境差異很大。?可靠性要求高：嵌入式系統(tǒng)往往要長期在無人值守的環(huán)境下運行，甚至是常年運行，因此對可靠性的要求特別高。?系統(tǒng)精簡和高實時性操作系統(tǒng)：?具有固化在非易失性存儲器中的代碼：為了系統(tǒng)的初始化，幾乎所有系統(tǒng)都要在非易失性存儲器中存放部分代碼（啟動代碼）。為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)常常把所有代碼（或者其壓縮代

4、碼）固化，存放在存儲器芯片或處理器的內(nèi)部存儲器件中，而不使用外部存儲介質(zhì)。?嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工作和環(huán)境：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門的開發(fā)工具和環(huán)境。3、簡述嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。（P5）答：嵌入式系統(tǒng)自底向上包含四個部分：硬件平臺、嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS）、硬件抽象層（HAL）和嵌入式實時應用程序。硬件抽象層位于操作系統(tǒng)和硬件之間，包含了系統(tǒng)中與硬件相關(guān)的大部分功能。屏蔽了底層硬件的多樣性，操作系統(tǒng)不再直接面對具體的硬件環(huán)境，而是面向由

5、這個中間層次所代表的、邏輯上的硬件環(huán)境。4、嵌入式系統(tǒng)是怎樣分類的？（P8）答：根據(jù)不同的分類標準，嵌入式系統(tǒng)有不同的分類方法。按嵌入式微處理器的位數(shù)分類：嵌入式系統(tǒng)可分為4位、8位、16位、32位和64位等；按軟件實時性需求分類：可分為非實時系統(tǒng)（如PDA）、軟實時系統(tǒng)（如消費類產(chǎn)品）和硬實時系統(tǒng)（如工業(yè)實時控制系統(tǒng)）。按嵌入式系統(tǒng)的復雜程度分類：嵌入式系統(tǒng)可分為小型嵌入式系統(tǒng)、中型嵌入式系統(tǒng)和復雜嵌入式系統(tǒng)。其他外設都集成在同一片電

6、路板上。數(shù)字信號處理器（DSP）中的CPU是針對快速離散時間信號處理計算的。因此，DSP非常適用于音頻及視頻通信?，F(xiàn)代的芯片生產(chǎn)工藝已經(jīng)允許將重要處理器的內(nèi)核和各種外圍的芯片器件整合在一起，以進一步降低功耗，達到專用的需求，這時，便出現(xiàn)了片上系統(tǒng)SoC（SystemOnChip）。4、什么是嵌入式外圍設備？簡要說明嵌入式外圍設備是如何分類的。（P22~23）答：5、嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個階段？（P28）答：嵌入式操作系統(tǒng)伴隨著

7、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了四個階段：第一階段：無操作系統(tǒng)的嵌入算法階段，以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，具有與監(jiān)測、伺服、指示設備相配合的功能。第二階段：以嵌人式CPU為基礎、簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。由于CPU種類繁多，因此通用性比較差；系統(tǒng)開銷小，效率高；具有一定的兼容性和擴展性；系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負載以及監(jiān)控應用程序運行。第三階段：通用的嵌入式實時操作系統(tǒng)階段。以嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)，能運行于各種類型

8、的微處理器上，兼容性好；內(nèi)核精小、效率高，具有高度的模塊化和擴展性；具備文件和目錄管理、設備支持、多任務、網(wǎng)絡支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應用程序接口（APl）；嵌入式應用軟件豐富。第四階段：以基于Inter為標志的嵌入式系統(tǒng)。這是一個正在迅速發(fā)展的階段。嵌入式設備與Inter的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。6、現(xiàn)階段常用的操作系統(tǒng)有哪些？通過調(diào)研，指出幾種常用的嵌入式操作系統(tǒng)的特點是什么？常用在什么場合？（P28~

9、29）答：常用的嵌入式RTOS分三大類：商用系統(tǒng)、專用系統(tǒng)和開放系統(tǒng)。商品化的嵌入式實時操作系統(tǒng)，主要有WindRiver的Vxwks和pSOS，3Com的PalmOS以及Microsoft的WindowsCE等。專用操作系統(tǒng)功能相對較弱，但針對性強，其安全可靠性大都超過普通商用系統(tǒng)，如應用于手機的嵌入式操作系統(tǒng)SymbianOS。開放系統(tǒng)的典型代表是嵌入式Linux和?COSⅡ。7、嵌入式操作系統(tǒng)的主要任務有哪些？（P28）答：嵌入式

10、操作系統(tǒng)通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，如能夠有效管理越來越復雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動程序移植和維護中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動程序、工具集以及應用程序。8、嵌入式系統(tǒng)的基本設計過程包括哪幾個階段？每一個階段的主要工作有哪些？（P33）答：以自頂向下的角度來看，系統(tǒng)設計包括五個階段，從系統(tǒng)需求分析開