嵌入式系统设计教程第2版简答题答案.pdf

第一章第一章 嵌入式系统概论嵌入式系统概论 1 嵌入式系统的定义是什么 答 以应用为中心 以计算机技术为基础 硬件 软件可裁剪 功能 可靠性 成本 体积 功耗严格要求的专用计算机系统 2 简述嵌入式系统的主要特点 答 1 功耗低 体积小 具有专用性 2 实时性强 系统内核小 3 创新性和高可靠性 4 高效率的设计 5 需要开发环境和调试工具 3 嵌入式系统一般可以应用到那些领域 答 嵌入式系统可以应用在工业控制 交通管理 信息家电 家庭智能管理系统 网络及电 子商务 环境监测和机器人等方面 4 简述嵌入式系统的发展趋势 答 1 嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持 2 连网成为必然趋势 3 精简系统内核 算法 设备实现小尺寸 微功耗和低成本 4 提供精巧的多媒体人机界面 5 嵌入式软件开发走向标准化 5 嵌入式系统基本架构主要包括那几部分 答 嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器 存储器等硬件 嵌入式系统软件和嵌入式应 用软件组成 嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成 其中 硬件系统包括嵌 入式处理器 存储器 I O 系统和配置必要的外围接口部件 软件系统包括操作系统和应用 软件 6 嵌入式操作系统按实时性分为几种类型 各自特点是什么 答 1 具有强实时特点的嵌入式操作系统 2 具有弱实时特点的嵌入式操作系统 3 没有实时特点的嵌入式操作系统 第二章第二章 嵌入式系统的基础知识嵌入式系统的基础知识 1 嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式 各自特点是什么 答 冯诺依曼体系和哈佛体系 冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存 储在同一存储器中 其二是典型指令的执行周期包含取指令 TF 指令译码 TD 执行指令 TE 存储 TS 四部分 目前应用的低端嵌入式处理器 哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开 提供了较大的数据存储器带宽 适用 于数据信号处理及高速数据处理的计算机 2 在嵌入式系统中采用了哪些先进技术 答 1 流水线技术 2 超标量执行 3 总线和总线桥 3 简述基于 ARM 架构的总线形式 答 ARM 架构总线具有支持 32 位数据传输和 32 位寻址的能力 通过先进微控制器总线架 构 AMBA 支持将 CPU 存储器和外围都制作在同一个系统板中 AMBA 具体包含两条总线 一是高性能总线 AHB 是为高速传输而经过优化的 他直接连接到 CPU 上 二是连接外设的 外围设备总线 APB 属于本地二级总线 通过桥连接器与 AHB 相连 它主要用于不需要高性 能流水线接口或不需要高带宽接口的设备互联 4 简述一下嵌入式存储系统的地址映像方式和组成结构 答 嵌入式存储系统一般是由高速缓存区 Cache SRAM 内部存储器 SDRAM 和外部存储 器 Flash ROM 组成 5 简介嵌入式存储系统的地址映像方式和工作原理 答 通常使用的方法有全相联映像 它允许内存中的每一个存储块都可以映像到 Cache 存储 器的任何一个存储块位置上 也允许从确实已被沾满的 Cache 存储器中替换出任何一个旧存 储块 直接映像方式 内存中的存储块与 Cache 中存储块有固定的对应关系 组相连映像方式 是直接映像和全相连映像方式的一种折中方案 6 闪速存储器主要由哪两种技术实现 他们的主要差别是什么 答 NOR 型和 NAND 型两种非易失闪速存储器 差别 1 NOR Flash 带有 SRAM 接口 具有先行寻址特性 可以很容地存取访问其内部的 每一个字节 NOR 类型的速度比 NAND 类型稍快一些 NAND Flash 使用复用接口和控制 IO 接口对此寻址存取数据 NAND 类型的擦除速度和写入速度比 NOR 类型块 2 NAND Flash 生产简单 成本低 存储密度大于 NOR Flash 3 NAND Flash 每块最多擦鞋次数是 100 万次 而 NOR 类型存储器的最多擦写次数是 10W 次 7 简述在嵌入式存储系统中的数据存放的格式 答 存放格式分为大端序格式和小端序格式 8 嵌入式软件系统结构包含有哪几个层面 主要完成什么功能 答 四个层面 驱动层 操作系统层 中间件层 应用层 驱动层 为上层软件提供了设备的接口 操作系统层 隐藏硬件细节 而只提供给应用程序开发人员一个抽象的接口 应用层 完成特定的工作 9 简述嵌入式操作系统发展的四个阶段 答 1 无操作系统阶段 2 简单操作系统阶段 3 实时操作系统阶段 4 面向 Internet 阶段 10 什么是嵌入式实时操作系统 简单介绍其特点 答 在给定的时间内提供某种程度的服务 如果在规定的时间内没有得到结果 那整个的系 统就是失败 特点 1 多任务 2 任务的事件驱动 3 中断与中断优先级 4 同步与异步 5 资源与临界资源 6 容错与安全性 11 非占先式与占先式调度法的区别有哪些 答 非占先式内核的任务及响应时间是不确定的 不知道什么时候高优先级的任务才能拿到 CPU 的控制权 完全取决于应用程序什么时候释放 CPU 占先式内核最高优先级的任务一旦 就绪 总能得到 CPU 的控制权 12 简述嵌入式微处理器的中断处理过程 答 1 保存 CPSR 到 SPSR 2 设置当前状态寄存器 CPSR 中的相应位 3 将一起异常指令的下一条指令的地址保存到新的异常工作模式的程序连接寄存器 R14 mode 中 使异常处理程序执行完后能正确返回原地址 4 给程序计数器 PC 强制赋值 使程序在对应的矢量地址开始执行中断处理程序 13 嵌入式硬实时操作系统与软实时操作系统有什么不同 14 常用的四种嵌入式操作系统各自都有哪些特点 答 uC OS II 首先是公开源代码 其次是具有可移植性 可固化 可裁剪性 Linux 1 开放源代码 2 内核小 功能强大 运行稳定 效率高 3 有大量的且不断增加的开发工具和开发环境 4 对网络方面的支持是非常完整的 5 应用广泛 6 包括内核和应用程序两部分 7 包括进程调度 内存管理 文件管理 进程间通信 网络和驱动程序 Windows CE 1 WinCE 不能运行现有的任何 Windows 应用程序 2 有严格的内存限制 3 有精简的运行库和 API 4 通常没有鼠标 5 硬件并不十分标准化 VxWorks 可靠性 实时性和可裁剪性 15 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 答 嵌入式系统的计算机语言主要有汇编语言 其中包括 ARM Thumb Jazelle 应用代码一 般使用 C 语言 16 什么是操作系统的移植 17 简述 ARM 指令集的基本寻址方式和分类形式 答 ARM 处理器支持的基本寻址方式一共有 9 种 具体的有立即数寻址 寄存器寻址 寄 存器间接寻址 寄存器唯一寻址 基址寻址 相对寻址 多寄存器寻址 块复制寻址 堆栈 寻址方式 ARM 指令集可以分为跳转指令 数据处理指令 程序状态寄存器 PSR 传输指令 Load Store 指令 异常中断产生指令和协处理器指令 6 类 18 简述 ARM 指令集同 X86 指令集的主要差别 答 指令格式 定长 4 字节 不定长 1 15 字节 程序读 写指令计数器 可以 不可以 状态标志位更新 由指令的附加位决定 指令隐含决定 按照边界对其取指令 必须在 4 字节边界取指 操作数寻址方式 三地址 二地址 状态位个数 4 6 高密度指令 有 无 条件判断执行 几乎每一条 专用条件判断指令 栈数据传输指令 没有 用 LDM STM 实现 有专用指令 PUSH POP DSP 处理的乘加指令 有 无 访存体系结构 Load Store 指令 算术逻辑指令也能访问内存 19 ARM 指令集和 Thumb 指令集的主要差异有哪些 答 指令工作标志 CPSR 的 T 位 0 CPSR 的 T 位 1 操作数寻址方式 大多数指令为 3 地址 大多数指令为 2 地址 指令长度 32 位 16 位 内核指令 58 条 30 条 条件执行 大多数指令 只有分支指令 数据处理指令 访问桶形位移器和 ALU 独立的桶形位移器和 ALU 寄存器使用 15 个通用寄存器 PC R15 8 个通用低寄存器 7 个高寄存器 PC R15 程序状态寄存器 特权模式下可读写 不能直接访问 异常处理 能够全盘处理 不能处理 第三章第三章 基于基于 ARM 架构的嵌入式微处理器架构的嵌入式微处理器 1 基于 ARM 架构的微处理器有哪些特点 答 在处理器内部大量使用 32 位寄存器使内部的代码及实时内核的执行时间减少到最低的 限度 系统内部具有很强的存储区保护功能 内部具有可扩展的处理器结构 以最短的时间和最快的速度扩展出满足应用性能的嵌入式微 处理器 系统具有小体积 低功耗 低成本 高性能的特点 2 简述基于 ARM 架构的微处理器的内部结构 答 ARM 系统架构的微处理器一般是由 32 位算术逻辑单元 ALU 近 40 个 32 位通用及专用 寄存器组 32 位桶形移位寄存器 指令译码及控制逻辑 指令流水线和数据 地址寄存器等 部件组成 3 ARM 指令集定义了几种变种形式 答 1 Thumb 指令集 T 变种 2 长乘法指令 M 变种 3 增强型 DSP 指令 E 变种 4 JAVA 加速器 Jazelle J 变种 5 ARM 媒体功能扩展 SIMD 变种 4 简述 ARM 微处理器的两种工作状态 答 从编程角度看 ARM 微处理器的工作状态一般有 ARM 状态和 Thumb 状态两种工作状 态 ARM 工作状态时 处理器执行 32 位的字对齐和 ARM 指令系统 对于 Thumb 工作状态 此时处理器执行 16 位的 半字对齐的 Thumb 指令系统 可以通过转移指令在两种状态之间 进行切换 两者之间的状态切换不影响处理器工作状态和寄存器中的内容 5 ARM 微处理器有哪几种工作模式 答 ARM 微处理器支持 7 中工作运行模式 用户模式 USR 快速中断模式 FIQ 外部中断模式 IRQ 管理模式 SVC 中止模式 ABT 未定义 UND 系统模式 SYS 6 简述 ARM 微处理器的寄存器组织及 R13 R14 R15 CPSR SPSR 的特殊作用及使用场合 答 寄存器 R13 在 ARM 中常用作栈指针 在 ARM 指令集中只是一种习惯的用法 在 Thumb 指令集中 有一些指令强制性的使用 R13 作为栈指针 寄存器 R14 又称为连接寄存器 在 ARM 体系中具有下面两种特殊作用 每一种处理器模式 中 自己的物理地址 R14 中存放在当前子程序的返回地址 当通过 BL 或 BLX 指令调用子程 序时 R14 被设置成盖子程序的返回地址 在子程序中 当把 R14 的值复制到程序计数器 PC 中时 子程序即返回 程序计数器 R15 寄存器 R15 用作程序计算器 PC 当前程序状态寄存器 CRSR 包括条件标志位 中断禁止位 当前处理器标志位 以及其他 一些相关的控制和状态未 程序状态寄存器 SPSR 7 ARM 微处理器系统控制程序执行流程有哪三种形式 都是如何工作的 答 在 ARM 体系微处理器中 通常有三种方式控制程序的执行流程方式 他们分别是 1 在正常程序执行过程中 这个过程是按顺序执行的 2 程序通过跳转指令可以跳转到特定的地址标号处执行 或者跳转到特定的子程序处 执行 3 异常 Exceptions 是当正常的程序执行流程发生暂时停止或改变时 成为异常 8 ARM 体系中的异常中断有几种形式 为什么 答 ARM 体系中的异常中断有如下 7 种形式 1 复位 Reset 2 未定义指令 Undefine Instruction 3 软件中断 Software Interrupt SWI 4 指令预取终止 Prefech Abort 5 数据中止 Data Abort 6 外部中断请求 IRQ 7 快速中断模式请求 FIQ 各种异常中断具有各自的备份寄存器组 当多个异常中断同时发生时 处理器可以根据个异 常中断的优先级选择响应优先级最高的异常中断 9 存储管理单元 MMU 主要完成哪些工作 答 MMU 主要完成虚拟存储空间到物理空间的映射 ARM 采用了页式虚拟存储器管理方式 其次是控制存储器访问权限 最后是设置虚拟存储空间的缓冲特性等三项工作 10 Samsun S3C44B0 微处理器内部主要集成了哪些部件 答 集成了 8KB 的 Cache 外部存储器控制器 LCD 控制器 4 个 DMA 通道 2 通道 UART 1 个多主机 I2C 总线控制器 1 个 I2S 总线控制器 5 通道 PWM 定时器及 1 个内部定时器 71 个通用 I O 口 8 个外部中断源 实时时钟 8 通道 10 位 ADC 等部件 11 ARM7TDMI 内核支持中断断点的设置有几种类型 各自的特点是什么 答 ARM7TDMI 中断断点的类型包含有硬件断点和软件断点 硬件中断断点数量偏少 但是可以在程序存储器中的任何地方来设置断点 软件中断断点是在程序存储器中设置断点的数目不受限制 但是软件断点只能在科协的存储 器的地址中设置 如 RAM 而不能在 ROM 如 Flash 中设置 12 S3C44B0 微处理器中断优先级别是如何设置的 答 一种方式是通过软件查询 PEND 寄存器来决定中断优先级 另一种方式是通过硬件接线 决定中断优先级 也就是向量中断模式 它只适用 IRQ 13 S3C44B0 位处理器内部中断控制器内部具有哪些专用寄存器 可接收多少个中断请求 答 可以接收 30 个中断源的请求 中断控制器内部包括中断请求寄存器 INTPND 中断屏蔽 寄存器 INTMSK 中断控制器 INTCON 中断模式寄存器 INTMOD 中断服务悬挂寄存器 I ISPR F ISPR 中断服务悬挂清除寄存器 I ISPC F ISPC 14 简述 S3C44B0 微处理器内部定时器的功能 答 在 S3C44B0 中具有 6 个 16 位定时器 每个定时器可以基于中断模式或 DMA 模式运行 定时器 0 1 2 3 具有脉宽调试 PWM 功能 定时器 0 还具有死区发生器可用于大电流设备 15 S3C2410B 微处理器主要性能有哪些 答 MCU 采用 ARM920T 核 主频高达 203MHz SDRAM 为 32 位 16MB 32MB 64MB 可选 Flash 32 位 4MB 16MB 可选 USB 接口有两路 一路 DEVICE 另一路 HOST UART UART0 UART2 可选择 RS 232 JTAG 接口为 14 针 电源输入 5 9V 输出为 3 3V 和 1 8V LCD 控制器支持 STN 和 TFT 形式 4 路 DMA 3 路出啊口 8 路 ADC 和触摸屏控制接口 具有 RTC 功能 支持 MMC 和 SMC 卡 4 路 PWM 和 1 路内部定时器 看门口电路 117 路 I O 口和 24 路外 部中断 272 引脚 FBGA 封装 16 S3C2410B 位处理器内部 DMA 控制器进行数据传输有哪四种情况 答 源器件和目的器件都在系统总线 源器件在系统总线 目的器件在外设总线 源器件在外设总线 目的器件在系统总线 源器件和目的器件都在外设总线 17 简述 S3C2410B 微处理器内部 DMA 的工作过程 答 1 外设向 DMAC 发出请求 2 DMAC 通过 HOLD 向 CPU 发出总线请求 3 CPU 响应释放三总线 4 DMAC 向外设发 DMA 应答 5 DMAC 发出地址 控制信号 为外设传输送数据 6 传送完规定的数据后 DMAC 撤销 HOLD 信号 CPU 也撤销 HLDA 信号 并且恢复对三 总线的控制 18 S3C2410B 微处理器系统有几种启动方式 是如何实现的 答 S3C2410 具有三种启动方式 有 OM 1 0 引脚选择 00 时处理器从 NAND Flash 启动 01 时从 16 位宽的 ROM 启动 10 时从 32 位宽 ROM 启动 19 简单介绍 Intel PXA255 微处理器的特点和功能 答 20 简单介绍 Intel PXA27X 系列微处理器的特点和功能 第四章第四章 嵌入式系统设计嵌入式系统设计 1 介绍一下嵌入式系统的设计步骤有哪些 各部分的主要工作是什么 答 1 需求分析阶段 罗列出用户的需求 2 体系结构设计阶段 系统的功能如何实现是体系结构的设计目的 3 硬件 软件设计阶段 具体的实施软硬件的实现 4 系统集成和测试阶段 把系统的软件 硬件和执行装置集成在一起进行调试 发现并 改进在设计过程中的错我 对设计好的系统进行测试 看其是否满足给定的要求 2 简述嵌入式系统选型的原则 答 1 市场进入时间 2 可移植性 3 可利用资源 4 系统定制能力 5 成本 6 中文内核支持 3 在实际的项目设计中 如何选择嵌入式微处理器 答 首先 要根据设计需求来合理的选择高 中 低档位的微处理器 4 简述嵌入式系统的开发流程 答 首先进行硬件系统与软件系统的分类划分 以决定那些功能有硬件实现 哪些用软件实 现 在具体的硬件设计中 应注意设计硬件子系统时一般采用 top down 方法 在检查设计 中 要归类文档 协助检查和召开审查会 5 嵌入式系统硬件系统的设计可包含哪几部分 答 微处理器芯片选型 多路时钟电路的设计 系统复位的电路设计 电源管理器 存储系 统的设计 6 介绍一下在嵌入式系统中 多路时钟电路是如何实现的 答 通常使用频率较低的石英晶体振荡电路作为基准时钟源 然后通过锁相倍频电路得到高 频时钟后经过分频器进行分频 获得多时钟源来提供给系统使用 处理器内部设计了多种时钟源 分别为处理器内核时钟 实时时钟电路 I O 部件提供不同 的时钟信号 7 在嵌入式系统中电源管理器的作用有哪些 答 嵌入式系统是通过电源管理器来对系统的电源进行管理的 这样可以提高整个系统的电 源效率 并且可以为系统中的每一个外围设备模块提供相应的电源管理 通过电源管理不仅 可以减少目标设备上的电源损耗 而且可以使系统再重新启动 正常运行 空闲和挂起工作 模式的电源状态下保存 RAM 中的文件系统 8 嵌入式系统中使用的存储器有哪几种 分别有什么特点 适用于哪些场合 答 嵌入式系统常用的存储器包括有被用作装载启动程序 Bootloader 的 ROM 几兆字节 容量 用作高速缓存的嵌入式静态存储器 SRAM 几十千字节 荣靓仔 8 512MB 的该 密度 SDRAM 最大容量达到 G 字节的 Flash ROM 9 简述 S3C44B0 微处理器的存储系统是如何分配的 答 嵌入式系统中的存储体一般是由 8 个 Bank 存储区组成的 Bank0 由一片 1MB NOR Flash 构成 放置系统引导程序 Bank1 由 K9F2808 芯片构成 采用非线性寻址方式 Bank2 3 4 5 可以提供扩展外部设备使用 Bank6 SDRAM 起始地址为 0 xC0000000 Bank7 可以扩展另一片 SDRAM 10 举例说明通用目的输入 输出引脚 GPIO 的组成形式和初始化过程 答 ARM 系列的嵌入式系统采用了存储器与 I O 端口的统一编址方式 即把 I O 端口作为特 殊的存储器地址来对待处理 define rPCONF volatile unsigned 0 x01d20040 define rPDATF volatile unsigned 0 x01d20044 define rPUPF volatile unsigned 0 x01d20048 11 简述在嵌入式处理器中进行中断的过程 答 中断响应 中断处理和中断返回 12 常用嵌入式处理器内部一般都集成了哪些接口 它们的用途是什么 答 1 并口 将多位数据在同时从一个设备传输到另一个设备 2 中断接口 用于处理外部输入或处理异常 3 串行外围设备 UART 用于控制计算机与串口设备的接口 4 串行外围设备接口 SPI 主要用于主从分布式的通信网络 5 A D 转换接口 用于将模拟信号转换为数据信号的接口 6 I2S 音频设备接口 穿行的数字音频总线协议 7 AC 97 数字音频接口 一种在主流 PC 中实现音频特性的方法 8 SD 存储卡接口 广泛用于便携式装置上使用 9 显示器接口 用于进行人机交互的显示 触摸等操作 10 I2C 总线接口 用于连接串行存储器和 LCD 控制器 11 CAN 总线接口 用于骑车中各种不同电子元件之间的通信 12 嵌入式以太网接口 当今最重要的一种局域网建网技术 13 S3C2410 单元提供了几个异步串口 UART 其主要特点有哪些 答 S3C2410 有三个 UART 三个 UART 都有遵从 1 0 规范的红外传输功能 UART0 1 有完整 的握手信号 可以连接 Modem 14 简述 SPI 串口的特点 答 主要用于主从分布式的通信网络 用 4 根接口线 SCLK SDI SDO CS 即可完成主从之间 的数据通信 在时钟信号的作用下 发送的同时 接受对方发来的数据 也可以只发送或者 只接收 SPI 的波特率可以达到 20Mb s 以上 SPI 设备系统可以多个 SPI 设备组成 任何一 个设备都可以为主 SPI 但是任何一时刻只能有一个主 SPI 设备 15 简述嵌入式系统中的主 USB 接口和从 USB 接口的特点 答 主 USB 接口可连接外部设备进行通信和存储 从 USB 接口可与 PC 上的 USB 连接进行完 成程序下载 通信等功能 16 简单介绍一下 S3C44B0X 芯片内部的 A D 转换器和其内部主要的组成部件 答 S3C440B 芯片内部自带一个 8 路 10 位 A D 转换器 该转换器可以通过软件设置为 Sleep 模式 可以节电减少功率损失 最大转换率为 500kb s 分线性度为正负 1 位 输入电压范 围为 0 2 5V 分辨率为 10 位 最大带宽为 100HZ 内部主要由逐次逼近寄存器 SAR D A 转换器 比较器以及时序和控制逻辑部分等部分组成 17 在嵌入式系统中 有哪几种数字音频设备接口 简述各自特点 答 I2S 音频设备接口 串行的数字音频总线协议 AC 97 数字音频接口 一种在主流 PC 中实现音频特性的方法 18 介绍一下常用的嵌入式系统具有哪些人机接口 答 1 显示器接口 2 键盘接口 3 触摸屏接口 19 简述 STN 和 TFT 两类 LCD 屏的区别 答 TFT 控制液晶的电压不用直接加在液晶两端 而是加在晶体管上 20 简述电阻式触摸屏工作原理 答 电阻式触摸屏的屏体部分是一块与显示屏表面非常配合的多层复合薄膜 内层和外层都 涂有一层透明的导电层 在两个导电层之间有许多细小的透明隔离点把他们隔离绝缘 触摸 屏负责将受压的位置转换成模拟电信号 再经过 A D 转换为数字量表示 x y 坐标 送入 CPU 处理 21 简述 IIC 总线接口的特点 答 IIC 总线具有低成本 易实现 中速 标准总线达到 100kb s 扩展总线达到 400kb s 的特点 22 简述 CAN 总线接口的特点 答 CAN 协议的特性包括有高完整性的串行数据通信 提供实时支持 传输速率高达 1Mb s 同时具有 11 位的寻址及检错能力 CAN 控制系统强调集成 规模化的工作方式 具有抗干扰能力强 实时性好 系统错误检测 和隔离能力强的优点 23 简述以太网接口的特点 答 以太网具有高度的灵活性 组网相对简单 低价格等特点 以太网的物理组成非常简单 该网络是一条具有单信号路径的总线 以太网连接载体标准可以由几种不同的实现方法 比 如采用双绞线 同轴电缆或光缆 24 简述嵌入式 Internet 的接入方式 答 嵌入式 Internet 接入原理有两种方式 一是直接接入 Internet 方式 设备可以直接接到 Internet 上 对 Internet 进行透明访问 而是通过网关接入 Internet 嵌入式 Internet 接入 32 64 位网络处理器时 由于在 32 64 位的嵌入式系统有足够的能力和和资源 所以可以使 用 TCP IP 协议的全集和标准的 Socket 接口 并且集成以太网控制器接口 25 在嵌入式系统中 一般采用哪几种无线通信技术 各自的特点是什么 答 1 无线局域网 WiFi 技术 是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络 是 计算机网络与无线通信技术相结合的产物 它以无线多址信道作为传输媒介 提供传统优先 局域网的功能 2 蓝牙技术 适用设备多 工作频段全球通用 使用方便 即插即用 安全加密 抗干扰能力强 兼容性好 尺寸小 功耗低 多路方向链接 3 ZigBee 通信技术 ZigBee 可以实现点对点 点对多和多对多之间的设备间数据的透明传输 支持三种主要的自 组织无线网络类型 即星状结构 网络结构和簇状结构 网络结构具有很强烈的网络健壮性 和系统可靠性 第五章第五章 嵌入式系统开发环境与相关开发技术嵌入式系统开发环境与相关开发技术 1 嵌入式系统开发过程主要分为哪几个步骤 各步骤主要完成哪些工作 答 嵌入式软件的开发一般分为生成 调试和固化运行三个步骤 嵌入式软件系统的生成是在宿主机上进行的 利用软 硬件各种工具完成对应用程序的编辑 交叉编译和交叉链接工作 完成可提供调试或固化的目标程序 其中通过交叉编译器和交叉 链接器可以在宿主机上生成能在目标机上运行的代码 而交叉调试器和硬件仿真器等则用于 完成宿主机与目标机之间的嵌入式软件调试 调试成功后还要使用一定的工具将程序固化到 目标机上 2 简述在 ARM 裸机开发阶段常用的工具 答 1 ARM Developer Suite ADS 是由 ARM 公司所开发的全套实时开发软件工具包 内部包含了编辑工具 编译工具和调试工具 2 ARM Real Time Trace 和 Real Monitor 实时跟踪器和实时监视器 3 Integrator 集成开发平台 4 ARM Firmware Suite 固化工具组 3 基于嵌入式操作系统与应用程序开发阶段常用的工具有哪些 答 1 针对 Uc OS II 的开发工具 2 针对嵌入式 Linux 的开发工具 3 针对 Windows CE 操作系统的开发工具 4 针对 VxWorks 操作系统的开发工具 4 简述基于 ARM 系统的调试技术 答 基于 ARM 系统的调试技术有四种 1 基于指令集模拟器的调试技术 2 基于驻留监控软件的调试技术 3 基于 JTAG 仿真器的调试技术 4 实时在线仿真器的调试技术 5 简述嵌入式软件开发中的程序下载调试与程序自启动固化方式有哪些不同之处 答 两者程序代码或数据在目标机内存中的定位有所不同 6 简述基于 JTAG 的调试过程 7 简述基于 Angel 调试的工作过程 8 在嵌入式硬件开发中应该注意哪些事项 答 在硬件开发设计中开发者首先应学习应用最新嵌入式微处理器相关功能 还有外部扩展 功能的增强等 其次 在扩展接口的开发尽可能采用 FPGA 或 CPLD 等器件开发 这类器件 都是开发平台的支持 开发难度小 开发出的硬件特性可靠 结构紧凑 利于修改 保密性 好 9 Bootloader 主要完成哪些工作 答 主要完成进行初始化系统硬件设置的任务 包括 CPU SDRAM Flash 串口初始化 时 钟设置 存储器的映射等 还要设置堆栈指针 创建内核需要的信息等工作 最后是调用操 作系统内核 10 简述 Bootloader 的两种操作模式 答 1 程序调试下载启动模式 2 程序固化自启动加载模式 11 简述 Bootloader 的调试过程 答 1 Bootloader 阶段 1 Stage1 主要步骤有硬件系统自检 对系统硬件进行初始化 为加载 Bootloader 的阶段 2 准备 RAM 空间 并复制 Bootloader 的阶段 2 到 RAM 空间中 配置相关寄存器 存储器或者端口 外设等地址 工作模式和堆栈等工作 2 Bootloader 阶段 2 Stage2 通常采用 C 语言来编写 Bootloader 阶段 2 的程序 其主 要工作有实现更复杂的初始化操作和本阶段要使用到的硬件设备 检测系统内核映射 将系 统下载到 RAM 空间中 对内核进行参数和数据的设置 启动参数 跳转到内核映像入口并 执行内核程序 系统的软件设置 更新系统 system bin 第第 6 章章 嵌入式嵌入式 C OS II 操作系统及应用操作系统及应用 1 C OS II 系统的特点有哪些 答 1 有源代码 2 可移植 3 可固化和裁剪 4 可剥夺型和可确定性 5 任务站和多任务 6 系统服务和终端管理 7 稳定性和可靠性 2 在 C OS II 系统中 任务间是如何通信的 消息信箱与消息队列具体有哪些区别 答 可以使用全局变量 信号量 消息信箱和消息队列 3 在 C OS II 系统中 任务有哪些状态 各状态间是怎么转换的 答 任务有五个状态 挂起 就绪 运行 中断服务 等待或挂起 等待或 挂起 挂起时间到 收到消息 创建任务 任务调度 中断 挂起 就绪 运行 中断服务 删除任务 任务被占先 中断服务 4 C OS II 系统的内核属于可剥夺型内核 它有哪些特点 答 最高优先级的任务一旦就绪 总能得到 CPU 的控制权 使用可剥脱型内核 最高优先级 的任务什么时候可以执行 可以得到 CPU 的控制权是可知的 使用可剥夺型内核使得任务 优先级响应时间得以最优化 5 结合 C OS II 系统的任务调度机制 具体说明为什么可剥夺型内核不宜直接使用不可重入 性函数 第第 7 章章 嵌入式嵌入式 Linux 操作系统及应用操作系统及应用 1 嵌入式 Linux 的内核有哪几个组成部分 其各自功能是什么 答 1 进程调度 SCHED 进程调度负责控制进程对 CPU 的访问 2 内存管理 MM 内存管理的作用是允许多个进程安全的共享主内存区域 3 虚拟文件系统 VFS 虚拟文件系统 VFS 隐藏了各种硬件的具体细节 为所有的设备 提供了统一的接口 4 网络接口 NET 网络接口提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持 5 进程间通信 IPC 进程间通信支持进程间各种通信机制 2 简述嵌入式 Linux 的启动过程 答 嵌入式 Linux 启动分为两个部分 系统引导与嵌入式 Linux 启动 其中系统引导将完成 嵌入式 L