嵌入式电路设计习题及答案

1-1.按照你的理解介绍一下什么是物联网、传感网、英特网，它们之间的关系怎样？

“物联网”也叫传感网，是指将各种信息传感设备，比如射频识

别装置、二维码识读设备、红外感应器、全球定位系统、激光

扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，可让

所有物品能远程感知和控制，形成一个更加智慧的生产生活体

系。

•传感器网可以看成是传感模块+组网模块共同构成的一个网络。传感器仅仅感知到信号，并不强调对物体的标识。

物联网的概念相对比传感器网大一些。

•物联网，Internet of things，对物体进行标识。包含了传感器网、RFID、二维码等。主要试图区别于Internet，认为Internet是人与人之间的网络。而物联网是物物相连的网。

1-2.简单介绍一下嵌入式系统的开发模式的主要过程。

嵌入式系统开发的代码生成是在PC机上完成，但由于嵌入式目标平台的不同，就要求在开发机上的编译器能支持交叉编译（例如GCC）、链接，然后将程序的代码下载到目标机上指定位置，然后还要交叉调试。调试器还是运行在宿主机的操作系统上，被调试的程序是放在目标机上，通过串口或网络接口相连接。

主要流程为：编辑-交叉编译、链接-定位和下载-调试。嵌入式系统采用这种开发模式主要是自身的特点决定的。

1-3.简述虚拟仪器的定义。

虚拟仪器( VI - Virtual Instrumentation ) 是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过友好的图形界面来操作这台计算机，就像在操作自己定义、自己设计的一台单个仪器一样，从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等。

与传统仪器一样，如果忽略它的跨网络的位置透明性，它同样划分为数据采集、数据分析处理、显示结果三大功能模块。

2-1简述嵌入式系统的基本组成和各部分的功能。

主要由CPU（运算器、控制器）、存储器、输入和输出组成。

2-2. 嵌入式处理器一般包括哪几种主要类型？简述各自的特点。

嵌入式处理器包含有微控制器、数字信号处理器、微处理器和片上系统。

MCU的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。

DSP具有处理速度快，灵活，精确，抗干扰能力强，体积小等优点。

●采用哈佛结构：采用数据总线与程序总线分离方式。

●采用流水线技术

●配有专用的硬件乘法-累加器：可在一个周期内完成一次乘法和

一次累加操作。

●具有特殊的DSP指令：循环寻址、位码倒置。

●快速的指令周期

●支持多处理器结构。

●省电管理和低功耗

嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。SOC最大的特点实现了软硬件无缝结合。

利用改变内部工作电压，降低芯片功耗；减少芯片对外管脚数，简化制造过程；减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递，可以加快微处理器数据处理的速度；内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时所造成系统杂乱信号。

2-3. 选择处理器时应主要考虑的哪些因素？

⑴处理器的性能：速度、运算处理能力和编码寻址特点。

⑵内/外部存储器：片内含有哪些存储器，容量各是多少，是否需要外扩充存储器。

⑶片内的外设、I/O口、中断源的数量等。

⑷开发环境和开发工具：易用性如何，价格，通用性等。

2-4.选择嵌入式处理器时应主要考虑哪些因素？

2-5.简单论述一下FPGA与CPLD的主要区别。

两者的功能基本相同，只是实现的原理有所不同。两者区别如下：在编程方式上，CPLD主要是基于EEPROM或FLASH存储器编程，编程次数可达1万次，其优点是系统断电时编程信息也不丢失。

FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息在系统断电时丢失，

所以每次上电时须将编程数据从外部配置芯片重新写入SRAM中，其优点是可以编程任意次，在工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置。

●FPGA的制造工艺确定了FPGA芯片中包含的LUT和触发器

的数量要比CPLD丰富得多，更适合完成复杂的时序逻辑。

CPLD由于其宏单元的分解组合逻辑功能强大，适合于触发器

有限而乘积项丰富的组合逻辑。

●CPLD－便于组合逻辑设计（基于乘积项）FPGA－便于时序逻

辑设计（基于查找表）

3-1.在嵌入式系统中，通常有哪些种类的电源转换模块？

把单相交流电AC转换成直流电DC的一般过程是：AC-变压-整流-稳压-滤波-DC

直流电DC到交流电AC变换的一般过程是：DC-自激振荡放大电路-电压变换-AC

DC/DC变换就是把一种直流电电压变换成另一种或者几种所需要的直流电源电压，以满足嵌入式系统中的各部件不同的直流电压的需求。3-2.S3C2410处理器的时钟管理模块有哪二部分？简述各自的功能。S3C2410处理器的时钟管理模块拥有两个锁相环电路，其中一个称为主锁相环MPLL,其输出产生三种时钟信号。分别为CPU使用的FCLK、高速总线AHB使用的HCLK和外部总线APB使用的PCLK。另一个称为UCLK，用于USB设备。模块时钟由外部晶振（12MHZ 左右)或者外部时钟提供。

3-3.嵌入式系统多级存储结构一般包含有哪些部分？

Cpu, 寄存器组，片上RAM，片上cache，主存储器，辅存。

3-4.嵌入式存储系统的设计的特点有哪些？

(1)嵌入式系统由于体积的限制，尽量使用存储密度比较大的存储芯片。

(2)嵌入式系统由于功耗的限制，在设计嵌入式系统的存储系统时需要考虑功耗问题。

(3)出于成本考虑，大多数嵌入式系统的存储器容量与软件的大小相匹配。

(4)如果嵌入式处理器中没有存储器，就进行扩充，通常需要扩充ROM子系统用于存储程序，RAM子系统用于存储中间数据，FlashROM子系统也可用于存储配置数据和常数。

(5)嵌入式系统的存储子系统通常设置成模块结构，包括ROM子系统、RAM子系统，每个子系统占用一定的存储空间。

嵌入式系统的存储器通常与系统主板设计在一起的原因是一方面嵌入式系统的内存通常是固定大小的；另一方面一体体系结构可以提高系统的可靠性。

4-1. 简述一下传感器的选用原则，如何来分类？

要正确选用传感器，首先要明确所设计的测试系统需要什么样的传感器，系统对传感器的技术要求；其次是挑选合乎要求的性能价格比最高的传感器。