《嵌入式》课后习题答案

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1、第一章1.简述嵌入式的定义以应用为中心、以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。2.举例说明嵌入式系统的“嵌入性”、“专用性”、“计算机系统”的基本特征。按照嵌入式系统的定义,嵌入式系统有3个基本特点,即“嵌入性”、“专用性”与“计算机”。“嵌入性”由早期微型机时代的嵌入式计算机应用而来,专指计算机嵌入到对象体系中,实现对象体系的智能控制。当嵌入式系统变成一个独立应用产品时,可将嵌入性理解为内部嵌有微处理器或计算机。“计算机”是对象系统智能化控制的根本保证。随着单片机向MCU、SoC

2、发展,片内计算机外围电路、接口电路、控制单元日益增多,“专用计算机系统”演变成为“内含微处理器”的现代电子系统。与传统的电子系统相比较,现代电子系统由于内含微处理器,能实现对象系统的计算机智能化控制能力。“专用性”是指在满足对象控制要求及环境要求下的软硬件裁剪性。嵌入式系统的软、硬件配置必须依据嵌入对象的要求,设计成专用的嵌入式应用系统。3.简述嵌入式系统发展各阶段的特点。(1)无操作系统阶段:使用简便、价格低廉;(2)简单操作系统阶段:初步具有了一定的兼容性和扩展性,内核精巧且效率高,大大缩短了开发周期,提高了开发效率。(3)实时操作系统阶段:系

3、统能够运行在各种不同类型的微处理器上,具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面GraphicUserInterface,GUI)等功能,并提供了大量的应用程序接口ApplicationProgrammingInterface,API),从而使应用软件的开发变得更加简单。(4)面向Internet阶段:进入21世纪,Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密,嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式系统的飞速发展4.简述嵌入式系统的发展趋势。(1)新的微处理器层出不穷,精简系统内核,优化关键算法,降低

4、功耗和软硬件成本。(2)Linux、WindowsCE、PalmOS等嵌入式操作系统迅速发展。(3)嵌入式系统的开发成了一项系统工程,开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还要提供强大的硬件开发工具和软件支持包。5.简述SOC和IP核的区别。SOC是指在单芯片上集成数字信号处理器、微控制器、存储器、数据转换器、接口电路等电路模块,可以直接实现信号采集、转换、存储、处理等功能。IP核是指具有知识产权的、功能具体、接口规范、可在多个集成电路设计中重复使用的功能模块,是实现系统芯片(SOC)的基本构件。6.简述嵌入式计算机系统硬件层的组成和功能。硬

5、件层中包含嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。(1)嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件层的核心,嵌入式微处理器将通用CPU中许多由板卡完成的任务集成到芯片内部,从而有利于系统设计趋于小型化、高效率和高可靠性(2)嵌入式系统的存储器包含Cache、主存储器和辅助存储器,用来存放和执行代码。(3)与外界交互所需要的通用设备接口7.简述cache的功能与分类。(1)Cache是一种位于主存储器和嵌入式微处理器内核之间的快速存储器阵列,存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和

6、数据。在需要进行数据读取操作时,微处理器尽可能的从Cache中读取数据,而不是从主存中读取,减小存储器(如主存和辅助存储器)给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈,提高微处理器和主存之间的数据传输速率,使处理速度更快,实时性更强(2)Cache一般集成在嵌入式微处理器内,可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache,Cache的存储容量大小依不同处理器而定。8.简述嵌入式计算机系统中间层的组成和功能。中间层也称为硬件抽象层(HardwareAbstractLayer,HAL)或板级支持包(BoardSupportPackage,BSP),位于硬

7、件层和软件层之间,将系统上层软件与底层硬件分离开来。BSP作为上层软件与硬件平台之间的接口,需要为操作系统提供操作和控制具体硬件的方法。不同的操作系统具有各自的软件层次结构,BSP需要为不同的操作系统提供特定的硬件接口形式。BSP使上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况,根据BSP层提供的接口即可进行开发。BSP是一个介于操作系统和底层硬件之间的软件层次,包括了系统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。BSP一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置等功能。9.简述嵌入式计算机系统系统软件层的组成和功能。系统软件层通常包含有

8、实时多任务操作系统(Real-timeOperationSystem,RTOS)、文件系统、图形用户接口(GraphicU

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