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嵌入式系统考试复习宝典(参考往年课件整理).嵌入式系统目前被大多数人接受的一般性定义是什么?举例说明嵌入式系统的应用1嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁减,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专业计算机系统我们平常常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3Player^数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(SetTop Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统嵌入式系统三要素?
2.嵌入性嵌入到对象体系中,有对象环境要求;专用性软、硬件按对象要求裁剪;计算机实现对象的智能化功能嵌入式系统与单片机的区别?
3.广义上单片机系统属于嵌入式系统单片机硬件最简单,集成度低,常常需要外扩芯片来支持数据采集等功能,字长一般为8位,存储空间小,单循环式,实时性低,一般没有操作系统嵌入式硬件集成度高,可靠性好,运行速度快字长一般为32位,存储空间大,多任务并发处理能力强,实时性高,可支持操作系统嵌入式系统与机的区别?
4.PC
(1)嵌入式系统一般专用于特定的任务,而PC是一个通用计算机
(2)软件故障造成的后果比PC系统更严重
(3)嵌入式系统大多有功耗约束
(4)嵌入式系统经常在极端的环境下运行
(5)系统资源比PC少得多
(6)嵌入式系统需要专用工具和方法进行开发设计
(7)嵌入式系统种类远远超过PC嵌入式处理器分为哪几类,说明定义及特点?
5.
(1)嵌入式微处理器(MPU)就是和通用计算机处理器对应的CPU,可认为是“增强型”通用微处理器特点功能和微处理器基本一样,但为了缩小体积、降低功耗,只保留和嵌入式应用相关的功能
(2)嵌入式微控制器(MCU):就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块芯片中,芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、A/D等各种必要功能和外设特点一个系列的微控制器具有多种衍生产品,单片化、体积大大减小、功耗和成本降低、可靠性提高
(3)嵌入式DSP:是专门用于信号处理方面的处理器特点在系统机构和指令算法方面进行了特殊设计,具有很高的编译效率和指令执行速度
(4)嵌入式SOC是追求产品系统最大包容的集成器件特点结构简洁、体积小、功耗低、可靠性高、设计生产效率高
(5)嵌入式SOPC是用可编程逻辑技术把整个系统放在一块硅胶片上特点采用超深亚微米工业技术、使用一个或以上的嵌入式处理器、设计方式灵活,可裁剪、可扩充、可升级、具有软硬件在系统可编程的功能嵌入式实时操作系统的定义、特点和分类?
6.定义能够对外部事件做出及时响应的系统响应时间要有保证特点
(1)多任务
(2)有线程优先级(是否为进程)
(3)多种中断级别分类硬实时系统对系统响应时间有严格的要求,如果系统响应时间不能满足,就会引起系统崩溃或致命的错误软实时系统对系统响应时间有要求,但是如果系统响应时间不能满足,它并不会导致系统出现致命的错误或崩溃,只是降低系统的吞吐量嵌入式系统的特点?
7.
(1)嵌入式系统是面向具体应用的产品
(2)嵌入式软件特征实时性、高质量、高可靠、程序固化
(3)需要软、硬件开发工具和系统软件
(4)需要应用专家参与开发
(5)嵌入式系统分散而不可垄断按表现形式和实时性嵌入式系统的分类?
8.
(1)按表现形式(硬件范畴)•芯片级嵌入(含程序和算法的处理器、单片机)•模块级嵌入(系统中的某个核心模块)•系统级嵌入(系统中的电路板)
(2)按实时性要求(软件范畴)•非实时系统(PDA)•软实时系统(消费类产品)•硬实时系统(导引头等工业和军工系统)软硬件协同设计的目的?其涉及的内容有哪些?
9.目的为软件和硬件的协同描述、验证和综合提供一种集成环境内容设计描述、设计建模、设计空间的研究和划分、合成与优化、设计验证、设计实现用框图简述嵌入式开发的流程?
10.
11.冯・诺依曼结构与哈佛结构的区别?传统的微处理器采用的冯诺依曼结构将指令和数据存放在统一存储空间中,统一编址,指令和数据通过同一总线访问哈佛结构是不同于冯诺依曼结构的一种并行体系结构,特点是程序和数据存储在不同的存储空间,每个存储器独立编址、独立访问与之对应的是系统中设置的两条总线(程序总线和数据总线),是数据吞吐量大大增高嵌入式系统硬件包括哪些部分,与一般的计算机处理系统有什么区别?
12.包括嵌入式处理器、存储器、总线、通信接口、输入输出设备、电源及辅助设备区别相比一般的计算机处理系统,集成度高、非标准化、接口非常复杂.总线的定义及主要参数,举至少三个总线例子13定义总线是把处理器与存储器、I/设备相连接的信息通道,是数据、地址和控制信息的公共通路,总线并不仅仅指的是一束信号线,而应包含相应的通信协议主要参数带宽、位宽、工作时钟频率总线例子PC总线、PQ总线、ISA总线、日SA总线等按编程工艺分为哪几类,简要说明其各自特点?
14.FPGAPROM结构与阵列固定,或阵列可编程;实现以“积之和”形式表示的各种组合逻辑PLA结构与阵列、或阵列均可编程;PLA的内部结构在简单PLD中有最高的灵活性PAL结构与阵列可编程,或阵列固定;与阵列可编程使输入项增多,或阵列固定使器件简化或阵列固定明显影响了器件编程的灵活性GAL结构用可编程的输出逻辑宏单元(OLMC)代替固定的或阵列,可以实现时序电路;资源复用的定义,的分类?
15.IP IP Core定义IP核复用(IPCoreReuse)是指在集成电路设计过程中,通过继承、共享或购买所需的知识产权内核(第三方IP核),然后再利用EDA工具进行设计、综合和验证分类软核、硬核、固核设计流程
1.FPGA1设计准备方案论证,器件选择;根据系统的功能和复杂度,对工作速度和器件本身的资源、成本及连线的可布性等方面进行权衡,选择合适的设计方案和合适的器件类型2设计输入原理图输入,HDL硬件描述语言输入,状态图输入,波形输入功能仿真验证逻辑功能的正确性,不加入任何硬件延时信息仿真前,要先利用波形编辑器和硬件描述语言等建立波形文件和测试向量仿真结果将会生成报告文件和输出信号波形,从中便可以观察到各个节点的信号变化如果发现错误,则返回设计输入中修改逻辑设计3设计实现设计处理是器件设计中的核心环节在设计处理过程中,编译软件将对设计输入文件进行规则检查、逻辑优化综合、适配和分割映射、布局布线等,最后产生编程用的编程文件4时序仿真布局布线后仿真时序所验证的是在原来逻辑电路基础上加入硬件实际信息后,电路功能上的正确性这是最符合实际情况的仿真如仿真无误,则可下载设计结果到实际的FPGA芯片中5器件编程时序仿真完成后,产生位流数据文件然后将该文件通过下载器下载配置到可编程器件中去配置的三种方式分别是什么?配置的三个阶段是什么?
2.FPGA三种方式FPGA主动串行方式,FPGA被动方式,JTAG三个阶段复位、配置、初始化环境下生成的用于直接配置和配置芯片的文件分别是什么?
3.Quartus FPGASRAM目标文件.sof编程目标文件.pof构成的三种方案是什么?
4.SOPC1基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统2基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统3基于HardCopy技术的SOPC系统处理器系列包括哪三种内核,各自特点?
5.NiosII1Nios U/f性能最高,但占用的逻辑资源最多2Nios II/e占用的逻辑资源最少,但性能最低3Nios H/s平衡的性能和尺寸,Nios H/s内核比第一代的Nios CPU内核更快,占用的资源更少包括哪些寄存器?各自的功能?有哪三种运行模式?
6.Nios II32个通用寄存器和6个控制寄存器用户模式、超级用户模式、调试模式处理器包括哪些异常?异常判别优先级是什么?
7.Nios II硬件中断,软件异常软件陷阱异常,未定义指令异常,其他异常优先级从左至右处理器采用的总线是什么?
8.Nios IIAvalon交换式总线列举至少三个处理器常用的外围设备内核?
9.Nios IIPI0内核SDRAM控制器内核CFI控制器内核EPCS控制器内核定时器内核等等提供的的开发使用的软件是什么?开发的流程?
10.Altera SOPCNios II IDE流程如下
(1)进行开发前,必须确定系统的需求
(2)每个开发过程开始时都应建立一个工程,在工程中建立顶层模块文件.bdf,其将整个工程文件的各个模块包容在里面,编译的时候就将这些模块整合在一起
(3)在SOPC Builder中添加需要的功能模块,完成后生成一个系统模块
(4)如果需要,可以使用Altera公司提供的LPM功能模块
(5)如果需要,建立自己的功能模块
(6)在顶层模块中,分别将SOPC Builder生成的系统模块、LPM功能模块以及用户自定义功能模块添加到顶层模块中,然后将各个功能模块用连线连起来组成系统功能原理图
(7)为系统功能原理图选择芯片载体并为各个输入/输出信号分配芯片的引脚
(8)设置编译选项,从而让编译器按照用户设定来进行编译
(9)编译系统,生成硬件系统的编译文件.sof和.pof
(10)打开NiosIIIDE软件进行用户程序开发
(11)对用户软件进行编译,生成可执行文件.elf
(12)可以在IDE的指令集仿真器上仿真软件和运行/调试软件
(13)将配置文件.sof下载到FPGA,将可执行文件.elf下载到RAM.(内部或外部)
(14)在目标板上调试软件,直到硬件和软件设计都达到设计要求
(15)利用IDE的编程工具将配置文件烧写到FPGA的配置芯片或FLASH,将可执行文件.elf编程到FLASHo。