嵌入式系统设计课程大作业

嵌入式系统设计课程大作业

2012年上学期嵌入式系统设计课程大作业

1、叙述下列相关名词的含义

ARM、xscale、PXA255、RISC、体系结构

答：1）ARM：英国的一家公司；时下流行的一种体系结构。

2）XScale：ARM架构v5TE指令集的CPU。

3）PXA255：XScale的内核版本。

4）RISC：Reduced Instruction Set Computing，即精简指令集，一种CPU 的设计概念；与之相对的是CISC，即复杂指令集

5）体系结构：嵌入式系统硬件与软件的衔接；它确定嵌入式系统设计的部件、部件功能、部件间借口的设计，并集中于嵌入式系统的核心部分——处理器的运算与内存的存取。

2、画出嵌入式硬件系统组成的模块结构图

3、叙述基于linux的嵌入式平台的搭建过程

答：Linux嵌入式平台的搭建符合嵌入式平台搭建的一般过程，但是具体到Linux 嵌入式平台，又有些许不同，其搭建过程如下：

1）处理器以及硬件开发平台的选择

以处理器为主，结合考虑硬件平台的情况。处理器考虑的问题包括应用类型及I/O接口、主频和功耗、对不同类型存储器的支持、封装等；硬件平台的选择和设计包括内存和外围存储器、输入输出接口以及设备等几项主要内容。

2）操作系统的选择

由于已经选取了Linux操作系统，因此此处主要是内核版本的选取以及对内核功能的裁剪。

3）开发环境的选取

即开发工具的选取，主要是指开发软件的选取，比如常用的minicom。

4）开发实施

首先，Bootloader的烧制。目的是对硬件系统基本功能的支持，比如串口通信。其次，内核文件的制作。接下来，内核文件的拷贝。此时，可以通过串口或者网口实施传输，能够大幅度提高传输速度。最后，在主机使用开发软件，完成对硬件系统的开发工作。包括硬件驱动程序、上层的应用程序、系统的集成与调试等。

4、如下为xscale处理器的内核框图：

简述内核框图中每个模块的名称及指标。

答：1）Instruction Cache：指令Cache；大小32KB，32路，支持线性锁定2）Micro-Processor：微处理器；七级流水

3）Data Cache：数据Cache；最大支持32KB，32路

4）Data Ram：数据Ram；最大支持28KB

5）Mini-Data Cache：迷你数据Cache；大小2KB，2路

6）Branch Target Buffer：分支目标缓存；128入口

7）IMMU/DMMU：指令/数据存储管理单元；32路，全相关，支持锁定

8）Fill Buffer：填充缓存；4~8入口

9）Performance Monitoring：功能显示器

10）Debug：硬件中断断点记录

11）Power Management Control：电源管理控制

12）MAC：乘加单元；40位累加/累乘，16位单指令多数据流操作，16*32

位操作单周期支持

13）Write Buffer：写缓存；8入口，支持合并操作

14）JTAG：边界扫描技术；支持JTAG操作

5、下述英文为BTB模块功能的详细介绍，阅读后说明该模块的作用。

The BTB stores the history of branches that have executed along with their targets. Figure 5-1 shows an entry in the BTB, where the tag is the instruction address of a previously executed branch and the data contains the target address of the previously executed branch along with two

答：分支目标缓存目标地址历史的分支，具体到每个入口（表项），由Tag和数据组成。Tag是以前执行分支的指令地址，数据包括以前执行分支的目标地址，以及2比特的历史信息。分支目标缓存取得当前的指令地址，检查这个地址是否是以前执行过的分支。它用现行指令的位[8:2]来选择分支目标缓存中的标志Tag，并与现行指令的位[31:9,1]进行匹配。若匹配且历史位指出该分支过去常产生，则分支目标缓存中的数据（目标地址[31:1]）作为下一条指令地址送至指令Cache。

6、下面是linux下的一个简单的设备驱动程序，写出linux设备驱动常用的数据结构，同时阅读下面代码，请给出测试程序中的每条语句加以注释。

设备驱动程序Keypad.c的源代码：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define LEDnKEY_MAJOR 251

#define KEYPAD_NAME "X-Hyper250 Keypad"

#define KEYPAD_VERSION "Version 0.1"

#define EXT_KEY_CS EXT_PORT2

#define EXT_LED_CS EXT_PORT3

#define LED_SHOW 10

/*EXT_KEY_CS 为向外部LED进行数值设定,它定义在其它头文件里*/

void led_off_on() /**/

{

int i;

EXT_LED_CS = 0xff;