嵌入式系统设计作业答案
第0章 绪
1什数字系统设计技术？
解决目标信息数字化编码数字化传输数字化解码基理算法定义协议规范进行系统构成优化性（速度）低廉成（芯片面积集成密度等）实现该系统技术
2什集成电路IC？
集成电路（IC）指通系列特定加工工艺晶体电阻电容等器件定电路连接集成块半导体单晶片（SiGaAs）陶瓷等基片作分割整体完成某特定功电路组件
3什集成电路IP？
集成电路IP预先设计预先验证符合产业界普片认设计规范设计标准具相独立功电路模块子系统具知识含量高占芯片面积运行速度快功耗低工艺容差性等特点复(Reuse)SOCSOPC复杂ASIC设计中
4什SOC？
SOC嵌入式系统发展高形式——片系统狭义角度讲信息系统核心芯片集成系统关键部件集成块芯片广义角度讲 SOC微型系统
第1章 嵌入式系统基础知识
1计算机系统三应领域什？
服务器市场桌面市场嵌入式市场
2通计算机嵌入式系统什？
特征
通计算机
嵌入式系统
形式类型
• 见计算机
体系结构运算速度结构规模等素分中型机微机
• 见计算机
形式样应领域广泛应分
组成
• 通处理器标准总线外设
• 软件硬件相独立
• 面应嵌入式微处理器总线外部接口集成处理器部
软件硬件紧密集成起
开发方式
• 开发台运行台通计算机
• 采交叉开发方式开发台般通计算机运行 台嵌入式系统
二次开发性
• 应程序重新编制
• 般编程
3分技术角度系统角度出嵌入式系统定义
技术角度：应中心计算机技术基础软硬件裁剪应系统功性成体积功耗应环境特殊求专计算机系统应程序操作系统计算机硬件集成起系统
系统角度：嵌入式系统设计完成复杂功硬件软件紧密耦合起计算机系统
4嵌入式系统特点什？
三素说：嵌入式：嵌入象体系中象环境求
专性：软硬件象求裁减
计算机系统：实现象智化功
功耗限制低成速率环境相关性系统核专性强垄断性产品相稳定性
具实时性
5请嵌入式系统软件复杂程度嵌入式系统进行分类？
循环轮询系统限状态机系统前台系统单处理器务系统处理器务系统
6常电标准？理解电匹配含义
TTL：TransistorTransistor Logic 三极结构
Vcc：5V：VOH>24VVOL<05V VIH>2VVIL<08V
LVTTL(Low Voltage TTL)
LVTTL分33V25V更低电压
Vcc：33V：VOH>24VVOL<04VVIH>2VVIL<08V
Vcc：25V：VOH>20VVOL<02VVIH>17VVIL<07V
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor
Vcc：5V：VOH>445VVOL<05VVIH>35VVIL<15V LVCMOS (Low Voltage CMOS)
LVCMOS分33V25V更低电压
Vcc：33V：VOH>32VVOL<01VVIH>20VVIL<07V
Vcc：25V：VOH>20VVOL<01VVIH>17VVIL<07V
ECL：Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路
Vcc0VVee：52V ： VOH088VVOL172VVIH124VVIL136V
PECL（Positive ECL ）
Vcc5V VOH412VVOL328VVIH378VVIL364V
LVPECL（low voltage PECL ）
Vcc33V VOH242VVOL158VVIH206VVIL194V
LVDS：Low Voltage Differential Signaling
低压差分信号传输
LVDS注意：达600MPCB求较高差分线求严格等长
差分幅度输出350mV～400mV输入阈值100mV
7什集成电路封装？封装考虑素？常封装？
封装指硅片电路脚 导线接引外部接头处便器件连接
需考虑素：安装半导体集成电路芯片外壳
安放固定密封保持芯片增强电热性
部芯片外部电路连接
常封装：DIP( Dual Inline Package ) 双列直插封装
PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 带引线塑料芯片载体
PQFP( Plastic Quad Flat Package)塑料方形扁封装
SOP( Small Outline Package)外型封装
PGA(Pin Grid Array Package)插针网格阵列封装
BGA(Ball Grid Array Package)球珊阵列封装
CSP(Chip Size Package)芯片级封装
8名词解释：ASICCPLDFPGAVerilogHDL谈谈 CPLDFPGA区什？
ASIC (Application Specific Integrated Circuits) 专集成电路
CPLD (Complex Programmable Logic Device) 复杂编程逻辑器件
FPGA (Field Programmable Gate Array ) 现场编程门阵列
VerilogHDL (Verilog Hardware Description Language) Verilog HDL种硬件描述语言（HDLHardware Discription Language）种文形式描述数字系统硬件结构行语言表示逻辑电路图逻辑表达式表示数字逻辑系统完成逻辑功
区：
CPLD
FPGA
部结构
Product－term
Look－up Table
程序存储
部EEPROM
SRAM外挂EEPROM
资源类型
组合电路资源丰富
触发器资源丰富
场合
完成控制逻辑
完成较复杂算法
资源
－
EAB锁相环
集成度
低
高
速度
慢
快
时延
固 定
固定
保密性
加密
般保密
FPGA采SRAM进行功配置重复编程系统掉电SRAM中数丢失需FPGA外加EPROM配置数写入中系统次电动数引入SRAM中CPLD器件般采EEPROM存储技术重复编程系统掉电EEPROM中数会丢失适数保密
FPGA器件含丰富触发器资源易实现时序逻辑适合数密集型CPLD阵列结构适实现规模组合功触发器资源相较少适合控制密集型
FPGA细粒度结构CPLD粗粒度结构FPGA部丰富连线资源CLB分块较芯片利率较高CPLD宏单元阵列较通常完全应宏单元间通高速数通道连接容量限限制器件灵活布线CPLD利率较FPGA器件低
FPGA非连续式布线CPLD连续式布线FPGA器件次编程时实现逻辑功样走路线延时易控制求开发软件允许工程师关键路线予限制CPLD次布线路径样CPLD连续式互连结构利具样长度金属线实现逻辑单元间互连连续式互连结构消分段式互连结构定时差异逻辑单元间提供快速具固定延时通路CPLD延时较
9查找表什？
查找表简单查询操作换运行时计算数组者 associative array 样数结构查找表（LookUpTable)简称LUTLUT质RAM （目前FPGA中4输入LUTLUT成4位址线16x1RAM 户通原理图HDL语言描述逻辑电路PLDFPGA开发软件会动计算逻辑电路结果结果事先写入RAM样输入信号进行逻辑运算等输入址进行查表找出址应容然输出）
~10锁相环途什？画出简原理框图
锁相环技术目前应集中三方面：第 信号调制解调第二 信号调频解调第三信号频率合成电路
11名词解释：抖动（Jitter）容忍度（Tolerance）预加重（Preemphasis）均衡（Equalization）
抖动（Jitter）衡量系统发送致性稳定性指标数发送端抖动越越抖动越说明发端稳定性致性越越利收端误接受信息
容忍度（Tolerance）：指收端发端抖动敏感耐程度表示收端恢复数力接收端容忍度越越容忍度说明达收端数定抖动收端正确恢复数信息
预加重（Preemphasis）高速信号距离传输程中高频分量衰减远低频分量需高频分量预先补偿目信号收端频谱量均衡信号失真
均衡（Equalization）：改善频谱校正信号失真效手段收端通数字处理校正传输程中失真
12什SOPC？基特征什？
编程片系统（SOPC）种特殊嵌入式微处理器系统
特征：
嵌入式处理器IP Core核心（处理器） 具容量片高速RAM资源
丰富IP Core资源供灵活选择 足够片编程逻辑资源
处理器调试接口FPGA编程接口存 包含部分编程模拟电路
单芯片低功耗微封装
13详细介绍嵌入式系统设计流程理解嵌入式系统交叉开发环境
需求分析>规格说明>体系结构设计>构件设计>系统调试集成
交叉开发环境：
宿机（Host） 开发嵌入式系统计算机般PC机（者工作站）具备丰富软硬件资源嵌入式软件开发提供全程支持
目标机（Target）开发嵌入式系统嵌入式软件运行环境硬件软件特定应定制
开发程中目标机端需接收执行宿机发出种命令设置断点读存写存等结果返回宿机配合宿机方面工作
14嵌入式软件调试环境固化环境区
阶段
调试环境
固化环境
编译
目标文件需调试信息
目标文件需调试信息
链接
应系统目标代码需Boot模块模块已
目标板监视器程序实现
应系统目标代码必须Boot模块作入口模块
定位
程序代码段数段次定位调试
空间RAM中
程序逻辑段属性分定位非易
失性存储空间（ROM）RAM中
载
宿机调试器读入调试文件载
目标机调试空间中目标机掉电信
息全部丢失
宿机利固化工具固化应程序写入
目标机非易失性存储器中目标机掉电信息丢失
运行
调试程序目标监控器控制运行
者享某资源CPU资源RAM资源通
信设备（串口网口等）资源
程序真实目标硬件环境运行
第2章
1CISCRISC特点什？
CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）具量指令寻址方式指令长度变82原：80程序20指令数程序少量指令够运行
RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer)包含指令指令长度固定确保数通道快速执行条指令CPU硬件结构设计变更简单
2哈佛结构冯诺曼结构区？
哈佛结构：程序存储器数储存器分开提供较带宽适合数字信号处理数DSP哈佛结构
冯诺曼结构：单处理部件完成计算存储通信功线性组织定长存储单元（址）存储空间单元（址）直接寻址低级机器语言指令完成基操作码简单操作计算进行集中序控制（程序存储）首次提出址程序存储概念
3ARM处理器特点？
1 低功耗低成高性 2 采RISC体系结构
3 量寄存器 4 高效指令系统
4ARMv7定义3种处理器配置应特点什？
Profile A面复杂基虚拟存OS应
Profile R针实时系统
Profile M针低成应优化微控制器
5流水线技术特点
流水线(Pipeline)技术：指令行执行
特点：提高CPU运行效率
部信息流求通畅流动
6什CACHE？什引入CACHE？
高速缓存（种容量高速存储器）微处理器时钟频率存速度提高快高速缓存提高存均性
7典型计算机存储层次什？存储系统面两问题什？
离CPU越存取速度越快价格越高容量越存储系统面两问题：1高速度低成间矛盾2容量低成间矛盾
8简述ARM处理器存储端模式端模式？
端模式：字数高字节存储低址中字数低字节存放高址中
端模式：低址中存放字数低字节高址存放字数高字节
9ARM处理器七种工作模式什？ARM两种工作状态呢？
处理器模式
说明
备注
户 (usr)
正常程序执行模式
直接切换模式
系统 (sys)
运行操作系统特权务
户模式类似具直接切换模式等特权
快中断 (fiq)
支持高速数传输通道处理
FIQ异常响应时进入模式
中断 (irq)
通中断处理
IRQ异常响应时进入模式
理 (svc)
操作系统保护模式
系统复位软件中断响应时进入模式
中止 (abt)
支持虚拟存存储器保护
ARM7TDMI没处
未定义 (und)
支持硬件协处理器软件仿真
未定义指令异常响应时进入模式
ARM状态：时处理器执行32位字齐ARM指令
Thumb状态：时处理器执行16位半字齐Thumb指令
10ARM处理器基寻址方式？
1寄存器寻址 2立寻址 3寄存器移位寻址 4寄存器间接寻址
5基址寻址 6寄存器寻址 7堆栈寻址 8块拷贝寻址
9相寻址
11总线参数：总线宽度总线频率总线带宽间关系什
总线宽度称总线位宽指总线时传送数位数
总线频率总线工作速度重参数工作频率越高速度越快通常MHz表示
总线带宽称总线数传送率指定时间总线传送数总量秒传送数量衡量总线带宽越宽传输率越高
关系：总线带宽(单位MBs) （总线宽度8）× 总线频
12简述AMBA总线
AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）ARM 公司研发种总线规范目前版20 版20版AMBA标准定义三组总线：AHB(AMBA高性总线)ASB(AMBA系统总线)APB(AMBA外设总线)
中：AHB(Advanced Highperformance Bus)：高性系统模块连接支持突发模式数传输事务分割效连接处理器片片外存储器支持流水线操作
APB（Advanced Peripheral Bus）：较低性外设简单连接般接AHB系统总线第二级总线
13建立时间保持时间
tSU (时钟建立时间) ：触发器时钟信号升前数稳定变时间果建立时间够数时钟升入触发器
tH(时钟保持时间) ：触发器时钟信号升数稳定变时间 果保持时间够数样入触发器
14ARM9TDMI中TDMI含义什？
T：16位宽度压缩指令集（Thumb）
D：支持片调试（Debug）允许处理器响应调试请求暂停
M：具增强型法器生成64位结果
I：嵌入式ICE部件提供片断点调试点支持
第3章
1Nand FlashNor Flash区？
Nor Flash
Nand Flash
写入清块操作时间
1~5s
2~4ms
读性
12001500KB
600800KB
写性
<80KB
200400KB
接口总线
SRAM接口独立址数总线
8位址数控制总线IO接口复合
读取模式
机读取
串行存取数
成
较高
较低单元尺寸约NOR半生产程简单样芯片做更容量
容量应场合
1～64MB存储代码
8MB～4GB存储数
编写次数（耐性）
约10万次
约100万次
位交换（bit位反转）
少
较关键性数需错误探测错误更正(EDCECC)算法
坏处处理
坏块障率少
机分布法修正
2ROMSRAMSDRAM三者区什？
ROM读存储器
SRAM静态机存取存储器DRAM动态机存取存储器
SRAM读写速度DRAM读写速度快
SRAMDRAM功耗
DRAM集成度做更存储容量更
DRAM需周期性刷新SRAM需
3SDRAM寻址方式什（HY57V56120FTP例）？Nand Flash寻址方式什（K9F2G08U0A例）？
SDRAM部存储阵列想象成表格表格检索原理样先指定行指定列准确找需存储单元存芯片寻址基原理表格称逻辑BankHY57V56120FTP例通BA1BAO实现表格选择通实现行列定位寻址
NAND Flash周期进行选择K9F2G08U0A例规定5周期实现第周期访问址A0~A7第二周期访问址A8~A11作IO0~IO3时IO4~IO7必须低电第三周期访问址A12~A19第四周期访问址A20~A27第五周期访问址A28作IO0时IO1~IO7必须低电前两周期传输列址三周期传输行址通分析知列址寻址页空间行址寻址页果直接访问块需址A18开始
4什虚拟存技术？什引入虚拟存技术？
谓虚拟存储机制指存储介质模块通定手段集中理利存储池（Storage Pool）存储介质模块统理系统角度存储介质模块分区者分卷超容量存储系统种存储介质模块统理起者提供容量高数传输性存储系统技术称虚拟存储技术虚拟存技术典型虚拟存储技术
引入虚拟存技术实现虚拟址空间物理存储空间映射存储器访问权限控制设置虚拟存储空间缓特性
5存储理单元MMU作什？什引入快表？（提示：理解课件例1例2）
实现虚拟址空间物理存储空间映射
存储器访问权限控制
设置虚拟存储空间缓特性
实现层次理两种址映射方式：
分段方式分页方式
分段方式支持较意存储区域
分页方式支持较特定存储区域
6设计接口电路必性什？IO接口设计重点什？
设计接口电路必性：
a)解决CPU外围设备间时序配合通信联络问题
b)解决CPU外围设备间数格式转换匹配问题
c)解决CPU负载力外围设备端口选择问题
IO接口设计重点：
设计IO接口逻辑开发驱动程序
7典型IO接口逻辑部通常具种类型寄存器？作什？（会IO接口进行简单编程操作）
典型IO接口逻辑部通常具三种类型寄存器：数寄存器控制寄存器状态寄存器
数寄存器保存CPU核传送IO设备数者IO设备传送CPU核数
控制寄存器保存CPU核发控制操作命令
状态寄存器保存着IO接口逻辑数传送程中正发生者发生事件特征信息CPU核通读取状态寄存器容监控IO操作
8什GPIO接口？作？
GPIO接口通行IO接口
作传送需行交互信息者开关量信号
9OSI结构模型具体层组成层作分什？
（1）物理层规定网络设备间底层接口特性包括物理连接机械特性（接插件形状等）电气特性（代表逻辑1逻辑0电参数）电子部件物理部件基功位交换基程
（2）数链路层作控制信息单链路中传输差错通常包括传输信息校验总线错误检测等
（3）网络层定义基端端数传输服务网络层数链路存储转发网络中特重
（4）传输层定义面连接服务保证数定序差错条链路传送
（5）会话层提供种控制网络终端户交互机制例数分组检测点
（6）表示层规定数交换格式应程序提供效转换工具
（7）应层提供终端户程序网络间应程序接口
10TCPIP模型具体层组成层作分什？简说明TCPIP协议数封装解封装程
1) 应层应层协议支持文件传输电子邮件远程登录网络理Web浏览等应
2）传输层传输层两项功：流量控制：通滑动窗口实现传输：序号确认实现传输层提供面连接TCP连接UDP两种传输协议
3）网际层层提供连接传输服务（保证送达保序）层功寻找条够数报送目路径
4）网络接口层接收发送IP包包括：设备驱动器网卡
11网卡功什？
网卡功三：
（1）数封装解封发送时层交数加首部尾部成太网帧接收时太网帧剥首部尾部然送交层
（2）链路理CSMACD协议实现
（3）编码译码曼彻斯特编码译码
12简介绍RS232标准RS485标准？
RS232C
物理特征： DB25 DB15 DB9
信号连线：保护TXDRXD
RTSCTSDSRDTR
电规定： 5V ~ 15V 间电表示逻辑 1
+5V ~ +15V 间电表示逻辑 0
RS485
RS232基础发展起规定接口电路电气特性没规定机械特性数格式通信协议等方面容方面规定参RS232C标准
衡传输
发送驱动器AB间 正电： +2V+6V
负电： 2V 6V
接收端AB间 正电：600mV
负电：200mV
第4章
1什软件般包含部分部分作什？
软件(software)计算机系统中硬件(hardware)相互存部分包括程序(program)相关数(data)说明文档(document) 中：
程序事先设计功性求执行指令序列
数程序正常操信息数结构
文档程序开发维护关种图文资料
2什操作系统？操作系统功什？
操作系统计算机中基程序操作系统负责计算机系统中全部软硬资源分配回收控制协调等发活动操作系统提供户接口户获良工作环境操作系统户扩展新系统功提供软件台
操作系统抽象实际硬件系统户程序运行虚拟硬件功：
（1）存储器理
（2）进程理
（3）设备驱动
（4）文件系统
3名词解释：发行时间片
行：指两事件时刻发生
发：两事件时间间隔发生
时间片：CPU分配进程时间
4进程什？什特征？进程程序关系什？
进程具定独立功程序关某数集合次运行活动操作系统动态执行基单元传统操作系统中进程基分配单元基执行单元
进程特征：
动态性：进程实质程序道程序系统中次执行程进程动态产生动态消亡
发性：进程进程起发执行
独立性：进程独立运行基单位时系统分配资源调度独立单位
异步性：进程间相互制约进程具执行间断性进程独立预知速度前推进
结构特征：进程程序数进程控制块三部分组成
进程程序关系：
程序指令序集合身没运行含义静态概念进程程序处理机次执行程动态概念
程序作种软件资料长期存进程定生命期程序永久进程暂时
进程更真实描述发程序
进程进程控制块程序段数段三部分组成
进程具创建进程功程序没
程序时运行干数集合属干进程说程序应进程
5常指标评价嵌入式实时操作系统？
三指标衡量系统性：
响应时间(Response Time)
生存时间(Survival Time)
吞吐量(Throughput)
6详细介绍核作Linux操作系统核子系统组成简说明子系统作
核操作系统核心部分应程序提供安全访问硬件资源功直接操作计算机硬件复杂核通硬件抽象方法屏蔽硬件复杂性样性通硬件抽象方法核应程序提供统简洁接口应程序设计复杂程度降低实际核做系统资源理器核理计算机系统中软件硬件资源
核负责理务（通进程运行）者说务分配CPU时间相关资源负责务间通信核提供基服务务切换核决定着系统性稳定性
Linux核5子系统组成：进程程度存理文件系统网络接口进程间通信
（1）进程调度
进程调度模块负责控制进程CPU资源采取调度策略进程够公合理访问CPU时保证核时执行硬件操作
（2）存理
存理模块确保进程够安全享存储区域
（3）文件系统
文件系统模块支持外部设备驱动操作虚拟文件系统模块通外部存储设备提供通文件接口隐藏种硬件设备细节提供支持操作系统兼容种文件系统格式
（4）网络接口
网络接口提供种网络标准存取种网络硬件支持网络接口分网络协议网络驱动程序网络协议部分负责实现种网络传输协议网络设备驱动程序负责硬件设备通信种硬件通信设备相应设备驱动程序
（5）进程间通信
支持进程间种通信机制通信机制包括信号文件锁道等队列信号量消息队列享存套接字等
7操作系统中IO理采层次结构思想般分层？层作什？
效组织理种设备采分层思想分四层分API设备理驱动逻辑硬件抽象
API层
设备理层提供驱动结构进行进步包装方便应程序
设备理层
理系统中设备提高统接口
驱动逻辑层
检测设备初始化设备
设备投入运行退出服务
设备接收数提交核
核接收数送设备
检测处理设备错误
硬件抽象层
硬件功模块集合硬设备功第层抽象实现基IO操作
8简述Linux驱动程序开发流程
（1） 查原理图数手册解设备操作方法
（2）核中找相驱动程序模板进行开发
（3）实现驱动程序初始化：核注册驱动程序样应程序传入文件名时核找相应驱动程序
（4）设计实现操作openclosereadwrite等函数
（5）实现中断服务（设备驱动必须）
（6）编译该驱动程序核中者insmod命令加载
（7）测试驱动程序
9什移植？移植总体原实质分什？
移植：套软件适合某选定硬件台环境套软件正常 运行进行台相关代码修改
总体原：层程序模块系统硬件细节（包括CPU类型存储器结构外围硬件组成等）紧密相关层程序模块硬件细节关
实质：硬件细节关程序模块进行必修改适应运行硬件环境
10启动引导程序移植完成工作？部分Bootloader两部分组成简述具体执行步骤？
通常系统电启动首先运行系统启动引导程序操作系统核部分加载存硬件控制权交该部分核该部分核程序控制操作系统部分程序加载存中终操作系统控制户应程序执行
运行引导程序启动系统时完成硬件系统初始化工作初始化中断量表初始化堆栈指针寄存器存储器等部分程序系统CPU体系结构存储空间等硬件细节紧密相关
数BootLoader分stage1stage2两部分
BootLoaderstage1通常包括步骤
加载 BootLoader stage2 准备 RAM 空间
拷贝 BootLoader stage2 RAM 空间中
设置堆栈
跳转 stage2 C 入口点
BootLoaderstage2通常包括步骤
初始化阶段硬件设备
调应程序启动核
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第0章 绪
1什数字系统设计技术？
解决目标信息数字化编码数字化传输数字化解码基理算法定义协议规范进行系统构成优化性（速度）低廉成（芯片面积集成密度等）实现该系统技术
2什集成电路IC？
集成电路（IC）指通系列特定加工工艺晶体电阻电容等器件定电路连接集成块半导体单晶片（SiGaAs）陶瓷等基片作分割整体完成某特定功电路组件
3什集成电路IP？
集成电路IP预先设计预先验证符合产业界普片认设计规范设计标准具相独立功电路模块子系统具知识含量高占芯片面积运行速度快功耗低工艺容差性等特点复(Reuse)SOCSOPC复杂ASIC设计中
4什SOC？
SOC嵌入式系统发展高形式——片系统狭义角度讲信息系统核心芯片集成系统关键部件集成块芯片广义角度讲 SOC微型系统
第1章 嵌入式系统基础知识
1计算机系统三应领域什？
服务器市场桌面市场嵌入式市场
2通计算机嵌入式系统什？
特征
通计算机
嵌入式系统
形式类型
• 见计算机
体系结构运算速度结构规模等素分中型机微机
• 见计算机
形式样应领域广泛应分
组成
• 通处理器标准总线外设
• 软件硬件相独立
• 面应嵌入式微处理器总线外部接口集成处理器部
软件硬件紧密集成起
开发方式
• 开发台运行台通计算机
• 采交叉开发方式开发台般通计算机运行 台嵌入式系统
二次开发性
• 应程序重新编制
• 般编程
3分技术角度系统角度出嵌入式系统定义
技术角度：应中心计算机技术基础软硬件裁剪应系统功性成体积功耗应环境特殊求专计算机系统应程序操作系统计算机硬件集成起系统
系统角度：嵌入式系统设计完成复杂功硬件软件紧密耦合起计算机系统
4嵌入式系统特点什？
三素说：嵌入式：嵌入象体系中象环境求
专性：软硬件象求裁减
计算机系统：实现象智化功
功耗限制低成速率环境相关性系统核专性强垄断性产品相稳定性
具实时性
5请嵌入式系统软件复杂程度嵌入式系统进行分类？
循环轮询系统限状态机系统前台系统单处理器务系统处理器务系统
6常电标准？理解电匹配含义
TTL：TransistorTransistor Logic 三极结构
Vcc：5V：VOH>24VVOL<05V VIH>2VVIL<08V
LVTTL(Low Voltage TTL)
LVTTL分33V25V更低电压
Vcc：33V：VOH>24VVOL<04VVIH>2VVIL<08V
Vcc：25V：VOH>20VVOL<02VVIH>17VVIL<07V
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor
Vcc：5V：VOH>445VVOL<05VVIH>35VVIL<15V LVCMOS (Low Voltage CMOS)
LVCMOS分33V25V更低电压
Vcc：33V：VOH>32VVOL<01VVIH>20VVIL<07V
Vcc：25V：VOH>20VVOL<01VVIH>17VVIL<07V
ECL：Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路
Vcc0VVee：52V ： VOH088VVOL172VVIH124VVIL136V
PECL（Positive ECL ）
Vcc5V VOH412VVOL328VVIH378VVIL364V
LVPECL（low voltage PECL ）
Vcc33V VOH242VVOL158VVIH206VVIL194V
LVDS：Low Voltage Differential Signaling
低压差分信号传输
LVDS注意：达600MPCB求较高差分线求严格等长
差分幅度输出350mV～400mV输入阈值100mV
7什集成电路封装？封装考虑素？常封装？
封装指硅片电路脚 导线接引外部接头处便器件连接
需考虑素：安装半导体集成电路芯片外壳
安放固定密封保持芯片增强电热性
部芯片外部电路连接
常封装：DIP( Dual Inline Package ) 双列直插封装
PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 带引线塑料芯片载体
PQFP( Plastic Quad Flat Package)塑料方形扁封装
SOP( Small Outline Package)外型封装
PGA(Pin Grid Array Package)插针网格阵列封装
BGA(Ball Grid Array Package)球珊阵列封装
CSP(Chip Size Package)芯片级封装
8名词解释：ASICCPLDFPGAVerilogHDL谈谈 CPLDFPGA区什？
ASIC (Application Specific Integrated Circuits) 专集成电路
CPLD (Complex Programmable Logic Device) 复杂编程逻辑器件
FPGA (Field Programmable Gate Array ) 现场编程门阵列
VerilogHDL (Verilog Hardware Description Language) Verilog HDL种硬件描述语言（HDLHardware Discription Language）种文形式描述数字系统硬件结构行语言表示逻辑电路图逻辑表达式表示数字逻辑系统完成逻辑功
区：
CPLD
FPGA
部结构
Product－term
Look－up Table
程序存储
部EEPROM
SRAM外挂EEPROM
资源类型
组合电路资源丰富
触发器资源丰富
场合
完成控制逻辑
完成较复杂算法
资源
－
EAB锁相环
集成度
低
高
速度
慢
快
时延
固 定
固定
保密性
加密
般保密
FPGA采SRAM进行功配置重复编程系统掉电SRAM中数丢失需FPGA外加EPROM配置数写入中系统次电动数引入SRAM中CPLD器件般采EEPROM存储技术重复编程系统掉电EEPROM中数会丢失适数保密
FPGA器件含丰富触发器资源易实现时序逻辑适合数密集型CPLD阵列结构适实现规模组合功触发器资源相较少适合控制密集型
FPGA细粒度结构CPLD粗粒度结构FPGA部丰富连线资源CLB分块较芯片利率较高CPLD宏单元阵列较通常完全应宏单元间通高速数通道连接容量限限制器件灵活布线CPLD利率较FPGA器件低
FPGA非连续式布线CPLD连续式布线FPGA器件次编程时实现逻辑功样走路线延时易控制求开发软件允许工程师关键路线予限制CPLD次布线路径样CPLD连续式互连结构利具样长度金属线实现逻辑单元间互连连续式互连结构消分段式互连结构定时差异逻辑单元间提供快速具固定延时通路CPLD延时较
9查找表什？
查找表简单查询操作换运行时计算数组者 associative array 样数结构查找表（LookUpTable)简称LUTLUT质RAM （目前FPGA中4输入LUTLUT成4位址线16x1RAM 户通原理图HDL语言描述逻辑电路PLDFPGA开发软件会动计算逻辑电路结果结果事先写入RAM样输入信号进行逻辑运算等输入址进行查表找出址应容然输出）
~10锁相环途什？画出简原理框图
锁相环技术目前应集中三方面：第 信号调制解调第二 信号调频解调第三信号频率合成电路
11名词解释：抖动（Jitter）容忍度（Tolerance）预加重（Preemphasis）均衡（Equalization）
抖动（Jitter）衡量系统发送致性稳定性指标数发送端抖动越越抖动越说明发端稳定性致性越越利收端误接受信息
容忍度（Tolerance）：指收端发端抖动敏感耐程度表示收端恢复数力接收端容忍度越越容忍度说明达收端数定抖动收端正确恢复数信息
预加重（Preemphasis）高速信号距离传输程中高频分量衰减远低频分量需高频分量预先补偿目信号收端频谱量均衡信号失真
均衡（Equalization）：改善频谱校正信号失真效手段收端通数字处理校正传输程中失真
12什SOPC？基特征什？
编程片系统（SOPC）种特殊嵌入式微处理器系统
特征：
嵌入式处理器IP Core核心（处理器） 具容量片高速RAM资源
丰富IP Core资源供灵活选择 足够片编程逻辑资源
处理器调试接口FPGA编程接口存 包含部分编程模拟电路
单芯片低功耗微封装
13详细介绍嵌入式系统设计流程理解嵌入式系统交叉开发环境
需求分析>规格说明>体系结构设计>构件设计>系统调试集成
交叉开发环境：
宿机（Host） 开发嵌入式系统计算机般PC机（者工作站）具备丰富软硬件资源嵌入式软件开发提供全程支持
目标机（Target）开发嵌入式系统嵌入式软件运行环境硬件软件特定应定制
开发程中目标机端需接收执行宿机发出种命令设置断点读存写存等结果返回宿机配合宿机方面工作
14嵌入式软件调试环境固化环境区
阶段
调试环境
固化环境
编译
目标文件需调试信息
目标文件需调试信息
链接
应系统目标代码需Boot模块模块已
目标板监视器程序实现
应系统目标代码必须Boot模块作入口模块
定位
程序代码段数段次定位调试
空间RAM中
程序逻辑段属性分定位非易
失性存储空间（ROM）RAM中
载
宿机调试器读入调试文件载
目标机调试空间中目标机掉电信
息全部丢失
宿机利固化工具固化应程序写入
目标机非易失性存储器中目标机掉电信息丢失
运行
调试程序目标监控器控制运行
者享某资源CPU资源RAM资源通
信设备（串口网口等）资源
程序真实目标硬件环境运行
第2章
1CISCRISC特点什？
CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）具量指令寻址方式指令长度变82原：80程序20指令数程序少量指令够运行
RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer)包含指令指令长度固定确保数通道快速执行条指令CPU硬件结构设计变更简单
2哈佛结构冯诺曼结构区？
哈佛结构：程序存储器数储存器分开提供较带宽适合数字信号处理数DSP哈佛结构
冯诺曼结构：单处理部件完成计算存储通信功线性组织定长存储单元（址）存储空间单元（址）直接寻址低级机器语言指令完成基操作码简单操作计算进行集中序控制（程序存储）首次提出址程序存储概念
3ARM处理器特点？
1 低功耗低成高性 2 采RISC体系结构
3 量寄存器 4 高效指令系统
4ARMv7定义3种处理器配置应特点什？
Profile A面复杂基虚拟存OS应
Profile R针实时系统
Profile M针低成应优化微控制器
5流水线技术特点
流水线(Pipeline)技术：指令行执行
特点：提高CPU运行效率
部信息流求通畅流动
6什CACHE？什引入CACHE？
高速缓存（种容量高速存储器）微处理器时钟频率存速度提高快高速缓存提高存均性
7典型计算机存储层次什？存储系统面两问题什？
离CPU越存取速度越快价格越高容量越存储系统面两问题：1高速度低成间矛盾2容量低成间矛盾
8简述ARM处理器存储端模式端模式？
端模式：字数高字节存储低址中字数低字节存放高址中
端模式：低址中存放字数低字节高址存放字数高字节
9ARM处理器七种工作模式什？ARM两种工作状态呢？
处理器模式
说明
备注
户 (usr)
正常程序执行模式
直接切换模式
系统 (sys)
运行操作系统特权务
户模式类似具直接切换模式等特权
快中断 (fiq)
支持高速数传输通道处理
FIQ异常响应时进入模式
中断 (irq)
通中断处理
IRQ异常响应时进入模式
理 (svc)
操作系统保护模式
系统复位软件中断响应时进入模式
中止 (abt)
支持虚拟存存储器保护
ARM7TDMI没处
未定义 (und)
支持硬件协处理器软件仿真
未定义指令异常响应时进入模式
ARM状态：时处理器执行32位字齐ARM指令
Thumb状态：时处理器执行16位半字齐Thumb指令
10ARM处理器基寻址方式？
1寄存器寻址 2立寻址 3寄存器移位寻址 4寄存器间接寻址
5基址寻址 6寄存器寻址 7堆栈寻址 8块拷贝寻址
9相寻址
11总线参数：总线宽度总线频率总线带宽间关系什
总线宽度称总线位宽指总线时传送数位数
总线频率总线工作速度重参数工作频率越高速度越快通常MHz表示
总线带宽称总线数传送率指定时间总线传送数总量秒传送数量衡量总线带宽越宽传输率越高
关系：总线带宽(单位MBs) （总线宽度8）× 总线频
12简述AMBA总线
AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）ARM 公司研发种总线规范目前版20 版20版AMBA标准定义三组总线：AHB(AMBA高性总线)ASB(AMBA系统总线)APB(AMBA外设总线)
中：AHB(Advanced Highperformance Bus)：高性系统模块连接支持突发模式数传输事务分割效连接处理器片片外存储器支持流水线操作
APB（Advanced Peripheral Bus）：较低性外设简单连接般接AHB系统总线第二级总线
13建立时间保持时间
tSU (时钟建立时间) ：触发器时钟信号升前数稳定变时间果建立时间够数时钟升入触发器
tH(时钟保持时间) ：触发器时钟信号升数稳定变时间 果保持时间够数样入触发器
14ARM9TDMI中TDMI含义什？
T：16位宽度压缩指令集（Thumb）
D：支持片调试（Debug）允许处理器响应调试请求暂停
M：具增强型法器生成64位结果
I：嵌入式ICE部件提供片断点调试点支持
第3章
1Nand FlashNor Flash区？
Nor Flash
Nand Flash
写入清块操作时间
1~5s
2~4ms
读性
12001500KB
600800KB
写性
<80KB
200400KB
接口总线
SRAM接口独立址数总线
8位址数控制总线IO接口复合
读取模式
机读取
串行存取数
成
较高
较低单元尺寸约NOR半生产程简单样芯片做更容量
容量应场合
1～64MB存储代码
8MB～4GB存储数
编写次数（耐性）
约10万次
约100万次
位交换（bit位反转）
少
较关键性数需错误探测错误更正(EDCECC)算法
坏处处理
坏块障率少
机分布法修正
2ROMSRAMSDRAM三者区什？
ROM读存储器
SRAM静态机存取存储器DRAM动态机存取存储器
SRAM读写速度DRAM读写速度快
SRAMDRAM功耗
DRAM集成度做更存储容量更
DRAM需周期性刷新SRAM需
3SDRAM寻址方式什（HY57V56120FTP例）？Nand Flash寻址方式什（K9F2G08U0A例）？
SDRAM部存储阵列想象成表格表格检索原理样先指定行指定列准确找需存储单元存芯片寻址基原理表格称逻辑BankHY57V56120FTP例通BA1BAO实现表格选择通实现行列定位寻址
NAND Flash周期进行选择K9F2G08U0A例规定5周期实现第周期访问址A0~A7第二周期访问址A8~A11作IO0~IO3时IO4~IO7必须低电第三周期访问址A12~A19第四周期访问址A20~A27第五周期访问址A28作IO0时IO1~IO7必须低电前两周期传输列址三周期传输行址通分析知列址寻址页空间行址寻址页果直接访问块需址A18开始
4什虚拟存技术？什引入虚拟存技术？
谓虚拟存储机制指存储介质模块通定手段集中理利存储池（Storage Pool）存储介质模块统理系统角度存储介质模块分区者分卷超容量存储系统种存储介质模块统理起者提供容量高数传输性存储系统技术称虚拟存储技术虚拟存技术典型虚拟存储技术
引入虚拟存技术实现虚拟址空间物理存储空间映射存储器访问权限控制设置虚拟存储空间缓特性
5存储理单元MMU作什？什引入快表？（提示：理解课件例1例2）
实现虚拟址空间物理存储空间映射
存储器访问权限控制
设置虚拟存储空间缓特性
实现层次理两种址映射方式：
分段方式分页方式
分段方式支持较意存储区域
分页方式支持较特定存储区域
6设计接口电路必性什？IO接口设计重点什？
设计接口电路必性：
a)解决CPU外围设备间时序配合通信联络问题
b)解决CPU外围设备间数格式转换匹配问题
c)解决CPU负载力外围设备端口选择问题
IO接口设计重点：
设计IO接口逻辑开发驱动程序
7典型IO接口逻辑部通常具种类型寄存器？作什？（会IO接口进行简单编程操作）
典型IO接口逻辑部通常具三种类型寄存器：数寄存器控制寄存器状态寄存器
数寄存器保存CPU核传送IO设备数者IO设备传送CPU核数
控制寄存器保存CPU核发控制操作命令
状态寄存器保存着IO接口逻辑数传送程中正发生者发生事件特征信息CPU核通读取状态寄存器容监控IO操作
8什GPIO接口？作？
GPIO接口通行IO接口
作传送需行交互信息者开关量信号
9OSI结构模型具体层组成层作分什？
（1）物理层规定网络设备间底层接口特性包括物理连接机械特性（接插件形状等）电气特性（代表逻辑1逻辑0电参数）电子部件物理部件基功位交换基程
（2）数链路层作控制信息单链路中传输差错通常包括传输信息校验总线错误检测等
（3）网络层定义基端端数传输服务网络层数链路存储转发网络中特重
（4）传输层定义面连接服务保证数定序差错条链路传送
（5）会话层提供种控制网络终端户交互机制例数分组检测点
（6）表示层规定数交换格式应程序提供效转换工具
（7）应层提供终端户程序网络间应程序接口
10TCPIP模型具体层组成层作分什？简说明TCPIP协议数封装解封装程
1) 应层应层协议支持文件传输电子邮件远程登录网络理Web浏览等应
2）传输层传输层两项功：流量控制：通滑动窗口实现传输：序号确认实现传输层提供面连接TCP连接UDP两种传输协议
3）网际层层提供连接传输服务（保证送达保序）层功寻找条够数报送目路径
4）网络接口层接收发送IP包包括：设备驱动器网卡
11网卡功什？
网卡功三：
（1）数封装解封发送时层交数加首部尾部成太网帧接收时太网帧剥首部尾部然送交层
（2）链路理CSMACD协议实现
（3）编码译码曼彻斯特编码译码
12简介绍RS232标准RS485标准？
RS232C
物理特征： DB25 DB15 DB9
信号连线：保护TXDRXD
RTSCTSDSRDTR
电规定： 5V ~ 15V 间电表示逻辑 1
+5V ~ +15V 间电表示逻辑 0
RS485
RS232基础发展起规定接口电路电气特性没规定机械特性数格式通信协议等方面容方面规定参RS232C标准
衡传输
发送驱动器AB间 正电： +2V+6V
负电： 2V 6V
接收端AB间 正电：600mV
负电：200mV
第4章
1什软件般包含部分部分作什？
软件(software)计算机系统中硬件(hardware)相互存部分包括程序(program)相关数(data)说明文档(document) 中：
程序事先设计功性求执行指令序列
数程序正常操信息数结构
文档程序开发维护关种图文资料
2什操作系统？操作系统功什？
操作系统计算机中基程序操作系统负责计算机系统中全部软硬资源分配回收控制协调等发活动操作系统提供户接口户获良工作环境操作系统户扩展新系统功提供软件台
操作系统抽象实际硬件系统户程序运行虚拟硬件功：
（1）存储器理
（2）进程理
（3）设备驱动
（4）文件系统
3名词解释：发行时间片
行：指两事件时刻发生
发：两事件时间间隔发生
时间片：CPU分配进程时间
4进程什？什特征？进程程序关系什？
进程具定独立功程序关某数集合次运行活动操作系统动态执行基单元传统操作系统中进程基分配单元基执行单元
进程特征：
动态性：进程实质程序道程序系统中次执行程进程动态产生动态消亡
发性：进程进程起发执行
独立性：进程独立运行基单位时系统分配资源调度独立单位
异步性：进程间相互制约进程具执行间断性进程独立预知速度前推进
结构特征：进程程序数进程控制块三部分组成
进程程序关系：
程序指令序集合身没运行含义静态概念进程程序处理机次执行程动态概念
程序作种软件资料长期存进程定生命期程序永久进程暂时
进程更真实描述发程序
进程进程控制块程序段数段三部分组成
进程具创建进程功程序没
程序时运行干数集合属干进程说程序应进程
5常指标评价嵌入式实时操作系统？
三指标衡量系统性：
响应时间(Response Time)
生存时间(Survival Time)
吞吐量(Throughput)
6详细介绍核作Linux操作系统核子系统组成简说明子系统作
核操作系统核心部分应程序提供安全访问硬件资源功直接操作计算机硬件复杂核通硬件抽象方法屏蔽硬件复杂性样性通硬件抽象方法核应程序提供统简洁接口应程序设计复杂程度降低实际核做系统资源理器核理计算机系统中软件硬件资源
核负责理务（通进程运行）者说务分配CPU时间相关资源负责务间通信核提供基服务务切换核决定着系统性稳定性
Linux核5子系统组成：进程程度存理文件系统网络接口进程间通信
（1）进程调度
进程调度模块负责控制进程CPU资源采取调度策略进程够公合理访问CPU时保证核时执行硬件操作
（2）存理
存理模块确保进程够安全享存储区域
（3）文件系统
文件系统模块支持外部设备驱动操作虚拟文件系统模块通外部存储设备提供通文件接口隐藏种硬件设备细节提供支持操作系统兼容种文件系统格式
（4）网络接口
网络接口提供种网络标准存取种网络硬件支持网络接口分网络协议网络驱动程序网络协议部分负责实现种网络传输协议网络设备驱动程序负责硬件设备通信种硬件通信设备相应设备驱动程序
（5）进程间通信
支持进程间种通信机制通信机制包括信号文件锁道等队列信号量消息队列享存套接字等
7操作系统中IO理采层次结构思想般分层？层作什？
效组织理种设备采分层思想分四层分API设备理驱动逻辑硬件抽象
API层
设备理层提供驱动结构进行进步包装方便应程序
设备理层
理系统中设备提高统接口
驱动逻辑层
检测设备初始化设备
设备投入运行退出服务
设备接收数提交核
核接收数送设备
检测处理设备错误
硬件抽象层
硬件功模块集合硬设备功第层抽象实现基IO操作
8简述Linux驱动程序开发流程
（1） 查原理图数手册解设备操作方法
（2）核中找相驱动程序模板进行开发
（3）实现驱动程序初始化：核注册驱动程序样应程序传入文件名时核找相应驱动程序
（4）设计实现操作openclosereadwrite等函数
（5）实现中断服务（设备驱动必须）
（6）编译该驱动程序核中者insmod命令加载
（7）测试驱动程序
9什移植？移植总体原实质分什？
移植：套软件适合某选定硬件台环境套软件正常 运行进行台相关代码修改
总体原：层程序模块系统硬件细节（包括CPU类型存储器结构外围硬件组成等）紧密相关层程序模块硬件细节关
实质：硬件细节关程序模块进行必修改适应运行硬件环境
10启动引导程序移植完成工作？部分Bootloader两部分组成简述具体执行步骤？
通常系统电启动首先运行系统启动引导程序操作系统核部分加载存硬件控制权交该部分核该部分核程序控制操作系统部分程序加载存中终操作系统控制户应程序执行
运行引导程序启动系统时完成硬件系统初始化工作初始化中断量表初始化堆栈指针寄存器存储器等部分程序系统CPU体系结构存储空间等硬件细节紧密相关
数BootLoader分stage1stage2两部分
BootLoaderstage1通常包括步骤
加载 BootLoader stage2 准备 RAM 空间
拷贝 BootLoader stage2 RAM 空间中
设置堆栈
跳转 stage2 C 入口点
BootLoaderstage2通常包括步骤
初始化阶段硬件设备
调应程序启动核
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