2022年下半学期西电嵌入式系统设计大作业解析-2023修改整理

千里之行，始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐2022年下半学期西电嵌入式系统设计大作业解析嵌入式系统设计大作业

授课教师：孙江敏

学院：计算机学院

同学姓名：

学号：

日期：2022年6月12日

嵌入式系统设计大作业

1、推断题

(×)1.嵌入式系统调试通常可以分为硬件级调试和在线仿真器调试。

(√)2.在ARM处理器中，迅速中断（FIQ）的优先级高于外部中断（IRQ）。(×)3.ROM能够永远或半永远地保存数据，ROM内的数据永久不会走失。(√)4.内建测试系统(BIST)是SoC片上系统的重要结构之一，JTAG测试接口是IC芯片测试办法的标准。

(×)5.VHDL的基本单元描述不包括库。

(×)6.嵌入式ARM架构的嵌入式处理器同时支持大端、小端（Big/Little-Endian）数据类型。

(×)7.嵌入式操作系统通常采纳整体式内核或层次式内核的结构。

(×)8.ARM7TDMI中的T代表增加型乘法器。

(×)9.看门狗(WatchDog)实际是一个容易的定时器，在固定时光内若正常清零，则自动复位处理器。

(√)10.ARM-CPU由多家不同创造商生产，芯片外部提供的总线是不全都的。(√)11.Linux内核稳定、功能强大并且可以裁减，由于十分适合嵌入式应用。(√)12.Linux内核的中断服务程序运行于与全部进程都无关的中断上下文中。(√)13.Linux遵循POSIX标准，意味着绝大多数UNIX应用程序不需要任何改动就可以在Linux系统上编译且运行。

(×)14.Linux内核支持可以裁减的功能，因此它属于微内核架构。

(√)15.Linux在fork()时采纳了写时拷贝（简称COW）技术，允许父进程和子进程同时分享相同的物理页面。

(√)16.任何一个Linux应用程序都需要调用exit（）函数。

(√)17.当前的Linux调度算法十分高效，但是查找当前最高优先级的可运行程序时，开销会随着可运行程序的多少而变化。

(√)18.Linux的系统调用是作为C库的一部分提供的。

(×)19.为了对硬件做出快速的响应并完成对时光严格的操作，中断处理下半部必需在关中断状态下执行。

(×)20.Linux的内存管理采纳了分页的机制，因此即使是内核本身也所有是分页的。

(×)21.嵌入式系统由上到下主要分为3个层次：应用软件层，系统软件层，硬件层。

(×)22.嵌入式系统的软硬件是自立设计的。

(√)23.嵌入式系统设计需要建立交错开发环境。

(√)24.通用系统程序开发不需要建立和使用交错编译环境。

(√)25.对于C++代码，gcc命令只能编译其源文件，而不能自动和C++程序使用的库链接。

(√)26.嵌入式系统可以没有操作系统。

(√)27.JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起形成一个JTAG链，能实现对各个器件分离测试。

(×)28.GDB调试器只支持本地调试应用程序。

(√)29.KGDB程序是一个特地用于调试Linux内核的GDB调试桩。

(×)30.片上调试器是存在重叠RAM。

2、讲述嵌入式平台的搭建过程，以linux为例。

①建立交错编译环境

普通开发机上已经有一套开发工具，称之为原生开发套件。普通用原生开发套件来写程序，在开发机上再安装一套开发工具，这套开发工具编译出来的程序，如内核、系统工作或者自己的程序，放在目标主机上运行。普通的开发机都是X86平台，原生开发套件开发的工具，也针对X86平台，而目标主机可能是PowerPC、IXP、MIPS。所以，用交错编译环境针对某一类详细平台。交错开发环境普通需要二进制工具程序、编译器、C链接库，嵌入式开发常用的三类软件是：Binutils、Gcc、uClibc。GNU包含的工具套件不仅于此，有时会按照实际需要，举行挑选。

②编译内核

开发工具是针对某一类硬件平台，内核同样也是。这一步需要用第一步中建立的工具，对内核举行编译。

③建立根文件系统

也就是建立平时看到的bin、dev、proc……等名目，以及一些必备的文件；

另外，还需要为目标系统安装一些常用的工具软件，如ls、ifconfig。一个方法是找到这些工具的源代码，用第一步建立的交错编译工具来编译，但是这些软件普通数量多，而且其中某些体积较大，不适合嵌入式系统。所以普通用busybox来完成的，包括系统引导软件init；最后，还需要为系统建立初始化的引导文件，如inittab。

④启动系统

在这一步，把建立好的目标、文件、程序、内核及模块所有拷贝到目标机存储器上，如硬盘。然后为系统安装bootloader。对于嵌入式系统，有许多引导程序可供我们使用。不过它们许多都有硬件平台的限制。固然，假如工作在X86下，可以直接用lilo来引导。做到这一步时，将目标存储设备挂上目标机，假如顺当，就可以启动系统了。固然，针对某些特殊的平台，不能像硬盘这样拷贝，就需要读卡器、烧录。但是基本的办法是相通的。

⑤优化和共性化系统

通过前四步，已经得到了一个可以正常工作的系统。之后只需按照个人的工作习惯举行设置。

3、给浮现今有哪些用于嵌入式开发的芯片名称，

他们分离是哪些公司的产品？体系结构是什么？

①基于32位RISC微处理器芯片的ARM7系列，ARM9系列，ARM9E系列，

ARM10E系列都是ARM公司的产品，arm9以上的体系结构是哈佛总线体系结构以下的是冯。诺依曼体系。

②TI公司的DSP处理器内核是哈佛总线体系结构。

③PowerPC公司的芯片，基于RISC结构，是哈佛总线体系结构。

④MIPS公司的芯片，基于RISC结构，是哈佛总线体系结构。

4、现今较流行的嵌入式操作系统有哪些

①VxWork

②Linux

③μC/OS-Ⅱ

④windowsCE

⑤Android

5、PXA270嵌入式开发板的接口有哪些？

全双工异步串行口和硬件流控制串行口，10M标准以太网接口10M/100M标准以太网接口，USB接口，红外通讯口，音频接口，存储卡口，视频和触摸屏接口摄像头接口，RTC时钟接口，调试接口，下载接口，电源接口。

6、请写出NorFlash和NandFlash的区分。

Flash是一种非易失闪存，它具有和ROM一样的掉电后数据不会走失的

7、冯·诺依曼架构与哈佛架构的区分。

①冯?诺依曼结构是一种程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储

器结构。

②哈佛体系结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。

8、单周期3级流水的状况下，第10个指令周期时，第几条指令执行结束？

三级流水读取指令过程：

①取指从存储器装载一条指令

②译码识别将要被执行的指令

③执行处理指令并将结果写会寄存器

故ARM正在执行第1条指令的同时对第2条指令举行译码，并将第3条指令从存储器中取出。所以，ARM7流水线惟独在取第10条指令时，第7条指令才算完成执行。

9、下面是linux下的一个容易的设备驱动程序，写出linux设备驱动常用的数据结构，同时阅读下面代码，请给出测试程序中的每条语句加以解释。

设备驱动程序Keypad.c的源代码：

#include//最基本的文件，支持动态添加和卸载模块。

#include//包含了文件操作相关struct的定义

#include//初始化头文件

#include//轮询文件

#include//对一些特别类型的定义,只是为了便利阅读。

#include//可以在芯片上产生周期性的中断

#include//延时头文件

#include//与处理器相关的硬件

#include//延时头文件

#include//与处理器相关的入口

#defineLEDnKEY_MAJOR251//宏定义

#defineKEYPAD_NAME"X-Hyper250Keypad"//宏定义

#defineKEYPAD_VERSION"Version0.1"//宏定义

#defineEXT_KEY_CSEXT_PORT2//宏定义

#defineEXT_LED_CSEXT_PORT3//宏定义

#defineLED_SHOW10//宏定义

voidled_off_on()

{

inti;

EXT_LED_CS=0xff;

for(i=0;i>i)

}

copy_to_user(Putbuf,//将数据从内核态拷贝到用户态

returnlength;

}

ssize_tlednkey_write(structfile*filp,constchar*Getbuf,size_tlength,loff_t*f_pos)

{

intnum;

unsignedcharUsrWantLed;

copy_from_user(//将数据从用户态拷贝到核心态

num=((UsrWantLed)//确定哪一位要举行设定

EXT_LED_CS=~(1

#include

#include

#include

#include

#include

#defineLED_SHOW10

intfd;

staticchar*dev_name="/dev/keypad";

intmain(intargc,char**argv)

{

intdata=0,pre_data;

fd=open(dev_name,O_RDWR);//使用函数open打开设备keypad

if(!(fd>=0))

{

printf("%sfileopenfailed\n",dev_name);

exit(-1);//打开失败，显示出错信息

}

printf("\nkeypadApp:pressthepushbuttonseeshowled-ExitCtrl-C\n",dev_name);//打开胜利，提醒用户输入

ioctl(fd,LED_SHOW,1);//循环显示LED，看LED是否正常

while(1)

{

do

{

pre_data=data;

read(fd,(char*)

data=(data

}while(data==0);

if(pre_data==0)

{

printf("Write%dLED\n",data);

write(fd,(constchar*)

}//采纳忙等待方式扫描用户输入，传递给write函数

}

close(fd);//使用函数close关闭设备keypad

return0;

}

10、基于嵌入式的智能家居系统设计，重点在于完成智能家居控制平台的结构、功能和设计分析，画出相应的结构功能框图。

11、建立五个文件：ex1.c文件，ex2.c文件，ex.h文件，ex.c文件，makefile文件，其中ex1.c文件和ex2.c文件分离输出hellolinux1和hell