嵌入式系统

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第一章绪论

1.嵌入式系统的定义、特点和分类

2.嵌入式操作系统

3.嵌入式系统的选型

4.嵌入式系统的发展趋势

5.嵌入式系统的关键技术

6.嵌入式系统的应用

思考与练习

1.什么是嵌入式系统?嵌入式系统的特点是什么?

2.请说出嵌入式系统与其它商用计算机系统的区别。

3.嵌入式系统的关键技术有哪些?

4.请说明嵌入式系统技术发展及开发应用的趋势。

5.你知道嵌入式系统在我们日常生活中哪些设备中应用?说明其采用的处理器是什么?采用的哪一个嵌入式操作系统?

6.开发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?7. 嵌入式系统和专用集成电路的关系是什么?

第二章嵌入式系统设计方法

1. 需求分析与系统分析法

2.软硬件协同设计方法

3.嵌入式硬件开发方法

4.嵌入式软件开发方法

5.构件式开发方法

6.软件调试与软件测试方法

思考与练习

1.请说出嵌入式系统设计的主要方法及设计流程。在嵌入式系统开发的总体设计中,需要进行哪几方面的工作?

2.嵌入式硬件调试的主要方法及技术手段有哪些?

3.什么是构件式开发方法?说明该方法对嵌入式系统开发具有什么意义,并举例说明。4.需求分析阶段分为哪几个步骤?每个步骤完成什么工作?

5.在进行系统设计时,概要设计和详细设计的工作内容有什么不同?

6.在嵌入式系统实现阶段,需要选择开发平台,通常开发平台的选择包括哪些内容?7.在当今IT 时代,为了使产品尽快进入市场,就产品开发阶段,你认为有哪些方法可以加快产品的开发速度?

8.什么是“黑盒”测试?什么是“白盒”测试?什么是“灰盒”测试?

9.嵌入式系统开发中,使用软件组件技术有什么好处?

10.什么是知识产权核(Intellectual Property Core,简称IP Core)?指出“软知识产权核(Soft IP Core)”、“硬知识产权核(Hard IP Core)”、“固知识产权核(Firm IP Core)”的意义和差别。

11.根据嵌入式软件开发的不同阶段,嵌入式开发工具有哪些种类?

12.从底层硬件到上层应用,嵌入式软件的开发可以分为哪几种?

13.什么是交叉开发环境?

14.什么是OCD 调试方法?指出OCD 的主要形式JTAG 和BDM 的特点和区别?

15.嵌入式软件的调试运行环境和固化运行环境主要区别是什么?

16.综合思考题:

选择一个嵌入式系统产品(如手机、PDA、工业控制产品、智能家用电器等),利用本章学过的知识,进行系统的总体方案和硬件与软件系统设计。

提示:嵌入式系统开发包括需求分析、设计、实现、测试等方面,应当有设计指标及功能要求。在实现方面,不需要把产品硬件电路图、程序代码设计出来,只需要概括地写出软件硬

件需要完成的工作或画出相应的框图、程序流程图即可。

第三章嵌入式系统的硬件基础

1. 嵌入式系统硬件基础技术

2. 常用嵌入式系统及嵌入处理器分类

3. 单片机构成最常用和最基本的嵌入式系统

4. ARM 通用嵌入式处理器

5. PLD、CPLD、FPGA是柔性化的硬件处理系统

6. DSP 是嵌入式高速信号处理器

7. PC104 及工业控制计算机是生产现场控制的典型嵌入式硬件系统

8. 国产嵌入式处理器芯片

思考与练习

1.按照原理和功能不同,嵌入式处理器分为哪几种类型?简要说明它们各自不同的主要性能特点。

2.举出在嵌入式系统开发应用最主流的5 种以上的单片机系列及型号。介绍这些单片机的主要特点、开发工具及最佳的应用场合。

3.简要介绍CPLD 与FPGA 的工作原理及主要区别,指出两者在用户PCB 板上是如何进行编程、下载及初始化工作。

4.什么是ISP 技术与JTAG 技术?简述两者的主要技术特点及区别,指出它们在嵌入式系统调试中的应用。

5.解释嵌入式处理器的名词MCU、EMPU、SOC、DSP、SOPC、ARM的基本概念,指出其在嵌入式系统中的应用特色。

6.简要介绍ARM处理器的主要特点和ARM处理器家族的体系结构、N级流水线结构、流

水线冲突、RISC结构等。

7.讨论TI公司的TMS320C2X、TMS320C5X、TMS320C6X系列DSP 的主要特点和最适合的应用场合。

8.指出以x86 为核心的PC机开发技术在嵌入式系统中的应用实例,请说明它们特点及的最佳用途。

9.根据模块化和复用的原则,设计嵌入式微控制器系统时,需要设计哪些电路?

10.通常嵌入式微控制器和微处理器之间有什么异同?它们分别适用于哪些方面的应用?11.选择嵌入式处理器需要考虑哪些因素?

12.指出嵌入式处理器的CISC结构与RISC结构的特点及差异。

13.指出NAND Flash和NOR Flash存储器的主要特点、两者的区别及适用场合。

14.请列举2~3 种国内自主研发的嵌入式处理器的名称,指出设计单位或设计人的名称,说明产品的主要特点。

15.了解几种主流的嵌入式处理器的特点和用途,包括:Intel PXA255,PowerPC,ARM(例如,三星2410),COLDFIRE处理器,MSP430单片机及凌阳SPCE061A单片机等。16.DSP 研究与开发涉及到哪些算法?DSP算法研究有什么意义和价值?

17.指出嵌入式系统常用的数据接口有哪些?分别采用的是什么协议?

18.什么是软核处理器?该处理器与通常所说的微处理器之间有什么区别?

19.什么是SOPC 技术?该技术对现代电子设计有什么影响? 简述SOPC 技术的主要特点

及硬件平台(芯片)的支撑情况。

20.Cortex-M3 内核的ARM 芯片(TI Stellaris(群星)系列ARM )的主要特点是什么?它采用ARM什么版本?该处理器最适合什么应用?

21. ARM 处理器目前有哪些版本,最新版本的处理器代表有哪些?

22. 数码照片采用的外存储器主要有哪些类型?请列举4 种以上的外存储器名称。

第四章嵌入式实时操作系统

1.嵌入式系统的组成及RTOS 的引入

2.嵌入式实时操作系统介绍

3.RTOS 的基本概念及术语

4.RTOS 的关键技术

5.RTOS 的选择与开发应用

6.常用的嵌入式(实时)操作系统

思考与练习

1.嵌入式实时操作系统RTOS与台式PC机的操作系统有什么实质性的差异?简述RTOS 的主要功能和结构,列举至少5种以上的国内外著名的RTOS 产品。

2.在被业界公认的嵌入式实时操作系统(RTOS)中,实时性最出色的RTOS是什么?应用开发与多媒体支持最出色的RTOS 是什么?在大规模、产业化产品设计中最适合的RTOS 是什

么?

3.结合实际说说您对嵌入式实时操作系统的概念的理解。引入嵌入式实时操作系统(RTOS)有什么好处?

4.国产有代表性的嵌入式RTOS 主要包括:深圳商夏高科的RTOS 名称是什么?电子科技大学“道系统”名称是什么?中科院凯思公司的RTOS 名称是什么?广州周立功公司的RTOS 名称是什么?。

5.什么前台和后台程序?实用于什么场合?怎样建立前后台程序?

6.了解嵌入式操作系统的几个术语的含义:

(1)硬实时(HardReal-Time);(2)内核(Kernal);(3)优先级反转(Priority-Inversion);(4)任务(Task);(5)进程(Process)和线程(Thread)(6)抢占(Preemptive);;(7)调度(Scheduling);(8)时间片轮转调度(Round-robin Scheduling);

(9)信号量(semaphores);中断延迟(Interrupt Latenecy);

(10)互斥、同步、通信、消息队列等

7.说明嵌入式操作系统选择应考虑哪些因素?

8.操作系统有哪几种主要功能?

9.嵌入式系统的软件由哪几部分组成?它们之间的关系是什么?

10.在多任务系统中,任务要参与资源的竞争,只有在所需资源都得到满足的情况下,任务才能够得到执行。请画出基本的任务状态之间的转换关系图,标明各种状态转换的条件。11.嵌入式系统的软件设计的原则是什么?

12.什么是Bootloader?

13.带嵌入式操作系统的嵌入式系统,从复位开始,直到执行用户的应用程序代码,过程中完成了哪些必要的操作?

14.BSP 是什么,主要实现哪些功能?与 HAL和Driver之间有什么区别和联系?

15.嵌入式系统的软件需要移植的原因有哪些?怎样移植?可移植系统如何设计?