华南理工网络课程2021(嵌入式控制系统)平时作业

什么是嵌入式系统？
嵌入式系统由硬件和软件组成。

是能够独立进行运作的器件。

其软件内容只包括软件运行环境及其操作系统。

硬件内容包括信号处理器、存储器、通信模块等在内的多方面的内容。

相比于一般的计算机处理系统嵌入式系统存在较大的差异性，它不能实现大容量的存储功能，因为没有与之相匹配的大容量介质，大部分采用的存储介质有E-PRQM、 EEPROM DENG等，软件部分以API编程接口作为开发平台的核。

2、请简述嵌入式系统的发展趋势
答：嵌入式系统是将计算机技术，半导体技术，和电子技术与各个行业的具体应用相结合的面向用户，产品及应用的专用计算机系统。

与通用型计算机相比，具有低功耗，体积小，高可靠，高集成度，软硬件可裁减等特点。

3、请列出嵌入式系统的几个重要特征
系统内核小，专用性强。

系统精简；高实时性的系统软件，多任务的操作系究；需要专用的开发工具和环境。

4、简述嵌入式微处理器
答：嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。

它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性然其价格也相应较高，但与计算机处理器同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求和工业控制计算机相比，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。

5、简述嵌入式系统中的硬件抽象层简述嵌入式系统中的硬件抽象层。

答：硬件抽象层介绍
嵌入式实时系统作为一种特殊的计算机系统，自下而上由三部分组成。

（1）硬件环境：它是整个嵌入式实时操作系统和实时应用程序运行的硬件平台；不同的应用程序通常有不同的硬件环境：硬件平台的多样性是嵌入式系统的主要特点之。

2）嵌入式实时操作系统RToS完成了嵌入式实时应用的任务调度和控制的核心功能，具有内核相对简单、可配置、与高层应用密切相关的特点，嵌入式操作系统是相对不变的。

（3）嵌入式
实时应用：在操作系统上运行的嵌入式应用，使用操作系统提供的实时机制来完成特定的功能。

不同的系统需要设计不同的嵌入式实时应用程序。

于嵌入式系统应用的硬件环境差异很
大，如何使嵌入式系统能够简洁有效地应用于不同的应用环境，是嵌入式系统开发中必须解决的关键问题。

操作系统的主要功能是什么？
“操作系统的主要功能是资源管理,程序控制和人机交互等。

计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类。

操作系统位于底层硬件与用户之间,是两者沟通的桥梁。

进程管理(Processing management) 内存管理(Memory management) 文件系统...”
7、简述嵌入式系统在工业控制领域中的应用
答：嵌入式操作系统（Embedded Operating System，简称：EOS）是指用于嵌入式系统的操作系统。

嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。

嵌λ式操作系统负责嵌λ式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、
协调并发活动。

它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。

目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有：嵌入式实时操作系统嵌入式Linux、Windows embedded、xWorks等，以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等。

8、简述嵌入式控制系统的性能指标
答：嵌入式操作系统除具备了一般操作系统最基本的任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等功能外，还具有如下特点
●支持开放性和可伸缩性的体系结构，具有可裁减性；
●提供统一的设备驱动接口；
●提供操作方使、简单、友好的图形GUI和图形界面；
●支持TCP/IP协议及其他协议，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，提供强大的网络功能；
●嵌入式操作系统的用户接口通过系统的调用命令向用户程序提供服务；
●嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预；
●嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中；
●具有良好的硬件适应性（可移植性）
9、简述CISC（复杂指令集计算机)
答：计算机处理器包含有实现各种功能的指令或微指令，指令集越丰富，为微处理器编写程序就越容易，但是丰富的微指令集会影响其性能。

复杂指令集计算机（ClSC）体系结构的设计策略是使用大量的指令，包括复杂指令。

与其他设计相比，在CISC中进行程序设计要比在其他设计中容易，因为每一项简单或复杂的任务都有一条对
应的指令。

程序设计者不需要写一大堆指令去完成一项复杂的任务。

但指令集的复杂性使得CPU和控制单元的电路非常复杂。

CISC包括一个丰富的微指令集，这些微指令简化了在处理器上运行的程序的创建。

指令由汇编语言所组成，把一些原来由软件实现的常用的功能改用硬件的指令统实现，编程者的工作因而减少许多，在每个指令期同时处理一些低阶的操作或运算，以提高计算机的执行速度，这种系统就被称为复杂指令系统在CISC指令集的各种
指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%.而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。

10从硬件系统来看,嵌入式系统由哪些部分组成?
一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。

执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。

执行装置可以很简单，如手机上的一个微小型的电机，当手机处于震动接收状态时打开；也可以很复杂，如SONY智能机器狗，上面集成了多个微小型控制电机和多种传感器，从而可以执行各种复杂的动作和感受各种状态信息。

11、输入输出接口的有哪些主要功能？
1）寻址功能
2）输入输出功能
3）联络功能
4）速度匹配功能
5）数据格式转换功能
6）中断管理功能
7）可编程功能。