嵌入式課后答案

第一章什么是嵌入式系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？有何特點？以應用為中心，計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，從而能夠適應實際應用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式處理器、外圍設備、嵌入式操作系統(tǒng)、應用軟件等幾大部分組成。嵌入式處理器與通用處理器的最大不同點在其大多工作在為特定用戶群設計的系統(tǒng)。外圍設備包括：存儲器、接口、人機交互。嵌入式操作系統(tǒng)的特點：軟硬件一體化，集計算機技術、微電子技術和行業(yè)技術為一體；需要操作系統(tǒng)支持，代碼小，執(zhí)行速度快；專用緊湊，用途固定，成本敏感；可靠性要求高；多樣性，應用廣泛，種類繁多。嵌入式處理器分為哪幾類?低端的微控制器(MicroConctrollerUnit,MCU)中高端的嵌入式微處理器(EmbeddedMicroProcessorUnit,EMPU)通信領域的DSP系統(tǒng)(DigitalSignalProcessor,DSP)高度集成的片上系統(tǒng)(SystemonChip,SoC)ARM英文原意是什么？它是個怎樣的公司？其處理器有何特點？ARM(AdvancedRISCMachines)公司是全球領先的16/32位RISC微處理器知識產(chǎn)權設計供應商。ARM公司通過將其高性能、低功耗、低成本的RISC微處理器，外圍和系統(tǒng)芯片設計技術轉(zhuǎn)讓給合作伙伴來生產(chǎn)各具特色的芯片。ARM處理器的特點：小體積、低功耗、低成本而性能高。16/32位指令集。全球至多的合作伙伴。什么是實時系統(tǒng)？它由哪些特征？如何分類？實時系統(tǒng)是具有實時性且能支持實時控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。其首要任務是調(diào)動一切可利用的資源來完成實時控制任務，其次才著眼于提高計算機系統(tǒng)的使用效率，其重要特點是能滿足對時間的限制和要求。實時性：實時系統(tǒng)所產(chǎn)生的結果在時間上有嚴格的要求，只有符合時間要求的結果才是正確的。并行性：要求系統(tǒng)有并行處理能力，以便能同時相應來自不同端口的輸入信號。多路性：對多個不同的現(xiàn)場進行采集，以及對多個對象和多個執(zhí)行實行控制。獨立性：每個用戶向?qū)崟r系統(tǒng)提出服務請求，相互間是獨立的。在實時控制系統(tǒng)中對信號的采集和對象控制也是獨立的?？深A測性：實時系統(tǒng)的實際行為必須處在一定的限度內(nèi)，而這個限度由系統(tǒng)的定義獲得?？煽啃裕阂环矫嬷赶到y(tǒng)的正確性，另一方面指系統(tǒng)的健壯性，即使系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，仍然處于可預測狀態(tài)，仍可以安全地帶錯運行和平緩降級它的性能。分類：強實時系統(tǒng)(保質(zhì)、保量、在限定時間內(nèi)完成任務)、弱實時系統(tǒng)(沒有限制完成時間)、一般實時系統(tǒng)(強和弱的折中)。RTOS由幾部分組成？它由哪些特點？與一般操作系統(tǒng)有何不同？實時內(nèi)核(主要實現(xiàn)任務管理，定時器管理，存儲器管理、任務間通信與同步，中斷管理等)、網(wǎng)絡組件、文件系統(tǒng)、圖形用戶界面。特點：支持異步事件的響應；中斷和調(diào)度任務的優(yōu)先級機制；支持搶占式調(diào)度；確定的任務切換時間和中斷延遲時間；支持同步。實時操作系統(tǒng)常用的任務調(diào)度算法有哪幾種？基于優(yōu)先級的調(diào)度算法：非搶占式調(diào)度，搶占式調(diào)度同一優(yōu)先級的時間輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法(執(zhí)行一段時間無論完成與否，處理器均轉(zhuǎn)入下一個就緒的同一優(yōu)先級任務)單調(diào)速率調(diào)度算法(執(zhí)行頻率越高，其優(yōu)先級越高)用什么方法解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題？優(yōu)先級繼承：設C為正占用著某項共享資源的進程P以及所有正在等待占用此項資源的進程集合；找出這個集合的優(yōu)先級最高者P_h，其優(yōu)先級為p’；把進程P的優(yōu)先級設置成P成’。優(yōu)先級封頂：設C為所有可能競爭使用某項共享資源的進程的集合。事先為這個集合規(guī)定一個優(yōu)先級上限p’，使得這個集合的所有優(yōu)先級都小于p’；在創(chuàng)建保護該項資源的信號量或互斥量時，將P將’作為一個參數(shù)；每當有進程通過這個信號量或互斥量取得對共享資源的獨占使用權時，就將此進程的優(yōu)先級暫時提高到P’’，一直到釋放該項資源時菜恢復對其原有的優(yōu)先級。第二章嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程分為哪幾個階段？每個階段的特點是什么？需求分析階段：對問題的識別和分析；制定規(guī)格說明文檔；需求評審特點：采用成熟、易于二次開發(fā)的系統(tǒng)易于節(jié)省時間，從而以最短時間面世。設計階段：數(shù)據(jù)流分析-劃分任務-定義任務間接口特點：DARTS的設計方法-是結構化設計的擴展，劃分出任務，并提供定義任務間的接口機制，適合設計多個并發(fā)執(zhí)行的任務。生成代碼階段：代碼編程-交叉編譯和鏈接-交叉調(diào)試-測試(單元和集成測試)特點：一般采用的方法是現(xiàn)在通用PC機上編程，然后通過交叉編譯、鏈接，將程序做成目標平臺上可以運行的二進制代碼格式，最后將程序下載到目標平臺上的特定位置，在目標板上啟動這段二進制代碼。固化階段：嵌入式應用軟件完成以后，編譯器要對源代碼重新編譯一次，以產(chǎn)生固化到目標壞境的可執(zhí)行代碼，再燒到環(huán)境目標環(huán)境的Flash中。固化的可執(zhí)行代碼和用于調(diào)試的可執(zhí)行代碼有些不同。固化用的代碼在目標文件中把調(diào)式用的信息都屏蔽掉了。固化后沒有監(jiān)控器執(zhí)行硬件的啟動和初始化，這部分工作必須由固化的程序自己完成，所以啟動模塊必須包含在固化代碼中。特點：程序需要寫入到Flash中固化，保證每次運行后下一次運行無誤，所以嵌入式開發(fā)相比增加了軟件的固化階段。嵌入式系統(tǒng)有哪幾種調(diào)試方式？現(xiàn)在流行的哪種？使用什么接口？源程序模擬器方式：在pc機上，通過軟件手段模擬執(zhí)行為某種嵌入式處理器寫的源程序的測試工具。三級模擬功能(指令級、周期級、定時級)監(jiān)控器方式：宿主機和目標機建立物理上的連接，通過串口、以太口等把兩臺機器相連，使之正常工作，然后在宿主機上運行調(diào)試器，目標機運行監(jiān)控程序和被調(diào)試程序。仿真器方式：使用處理器內(nèi)嵌的調(diào)試模塊接管中斷及異常處理。用戶通過設置CPU內(nèi)部的寄存器來指定哪些中斷或異常發(fā)生后處理器直接進入調(diào)試狀態(tài)，而不進入操作系統(tǒng)的處理程序。JTAG、IDE(在線仿真器in-circuitEmulator)、ICD(in-circuitDebugger在線調(diào)試器)接口。通過JTAG既可以對目標系統(tǒng)進行測試，也可以對目標系統(tǒng)的存儲單元進行編程。什么是板級支持包？它一般應完成哪些工作？板級支持包(BoardSupportPackage)是操作系統(tǒng)與目標應用硬件環(huán)境的中間接口，它是軟件包中具有平臺依賴性的那一部分。功能：在系統(tǒng)啟動時，對硬件進行初始化；為驅(qū)動程序提供訪問硬件的手段。工作：在系統(tǒng)啟動時，對硬件進行初始化進行：將系統(tǒng)代碼定位到CPU將要執(zhí)行的內(nèi)存入口處，比便硬件初始化完畢后CPU能夠執(zhí)行系統(tǒng)代碼根據(jù)不同CPU在啟動時的硬件規(guī)定，BSP要負責將CPU設置為特定狀態(tài)。對內(nèi)存進行初始化，根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)存配置將系統(tǒng)的內(nèi)存劃分為代碼、數(shù)據(jù)、堆棧等不同的區(qū)域。如果有特殊的啟動代碼，BSP要將控制權移交給啟動代碼。如果應用軟件中包含一個嵌入式操作系統(tǒng)，BSP要負責將操作系統(tǒng)需要的模塊加載到內(nèi)存中。如果應用軟件中包含一個嵌入式操作系統(tǒng)，BSP還要在操作系統(tǒng)初始化之前，將硬件設置為靜止狀態(tài)，以免造成操作系統(tǒng)初始化失敗。為驅(qū)動