哈尔滨工业大学嵌入式系统课程考试知识点整理

2011年秋季嵌入式系统课程复习提纲

整理人：工大A02-6068寝FuriO .C

Chapter 1

1、嵌入式系统的定义，嵌入式系统的体系结构，嵌入式系统的组成，嵌入式系

统的特点。

定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可以剪裁，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、重量、功耗严格要求的专用计算机系统。简而言之，就是含有处理器的专用软硬件系统，具有自主信息处理能力。

体系结构：硬件层->中间层->操作系统层->应用层

硬件层：嵌入式处理器、储存器系统、中断控制器、定时/计时器、DMAC、UART、USB控制器、LCD控制器

中间层：板级支持包

操作系统层：嵌入式操作系统（文件子系统、图形子系统、网络子系统、其他应用模块）

应用层：用户应用程序

组成：嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统、用户应用软件系统四部分组成。

特点：嵌入专用、综合性强、设计高效、程序固化、需要独立开发系统、生命周期长、可靠性高、成本低、资源受限、功耗低。

2、嵌入式处理器的结构：哈佛结构Vs冯诺依曼结构。

哈佛结构：将程序指令和数据分开储存结构；存储器地址独立编址、独立访

问；四总线制提高吞吐率（程序、数据分别有相对独立的数据和地址总线）；取值与执行能力并行。

冯诺依曼结构：指令存储器与数据存储器一体化设计；指令地址和数据地址统一编制；高速运算时，存储传输通道有瓶颈。

3、信息存储中的大端模式，小端模式。ARM处理器支持哪种模式？

大端储存：低地址储存字数据的高字节。

小端储存：低地址储存字数据的低字节。

arm处理器支持这两种储存模式。

4、嵌入式处理器的分类及性能特点。

分类：嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统

～微处理器：嵌入式处理器

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。

～微控制器（单片机）：和嵌入式微处理器相比，微控制器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。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。

～DSP处理器：DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结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的执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。其运算速度

比MPU快了几十倍，在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。

～片上系统：SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。而且SOC具有极高的综合性，在一个硅片内部运用VHDL等硬件描述语言，实现一个复杂的系统。用户不需要再像传统的系统设计一样，绘制庞大复杂的电路板，一点点的连接焊制，只需要使用精确的语言，综合时序设计直接在器件库中调用各种通用处理器的标准，然后通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商进行生产。由于绝大部分系统构件都是在系统内部，整个系统就特别简洁，不仅减小了系统的体积和功耗，而且提高了系统的可靠性，提高了设计生产效率。

5、常见的嵌入式操作系统。哪种应用最广泛？

常见嵌入式操作系统：嵌入式Linux,WindowsCE,VxWorks

目前应用最广泛的是Linux

6、嵌入式系统性能评价有何特点。流行的测试基准有哪些。

性能评价特点：评价没有统一规X，不同目的、不同人员、采取不同的度量项目和测试方法，对测试结果会有不同的解释。

流行的测试基准：MIPS测试基准、Dhrystone测试基准，EEMBC测试向量Chapter 2

1、嵌入式系统设计方法，嵌入式系统设计特点。

嵌入式系统设计方法：

基于EDA(PCB)和ICE的设计方法

基于EDA(PLD)和EOS的设计方法

基于IP核的系统级设计方法

嵌入式系统设计特点（与通用系统设计相比）：

嵌入式系统通常是面向特定应用的系统

软/硬件协同并行开发

需要交叉开发环境

可利用的系统资源相对较少

实时嵌入式操作系统的多样性

程序需要固化到硬件系统中

嵌入式软件开发难度较大

2、嵌入式硬件设计需要考虑哪些方面，处理器选择时需要考虑哪些方面。

嵌入式硬件设计：体系结构设计、硬件选择、硬件布局

处理器选择：应用领域与用户需求，性能，工具链，开发难度，I/O接口，处理器储存系统选择（MMU，容量，SDRAM），市场因素（价格、是否易购买，技术支持与售后）

3、什么是交叉编译，为什么需要交叉编译。

交叉编译：简单的说，就是在一个平台上生成另一平台所运行的代码。由于嵌入式系统的可用资源有限，嵌入式开发和调试工作通常要通过高性能的宿主机完成。

4、解释jtag。

JTAG：JTAG(Joint Test Action Group;联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都

支持JTAG协议，如DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。

5、嵌入式系统软件调试方法有哪几种。

嵌入式系统软件调试方法：

1,插桩调试法（stub,在目标操作系统和调试器内分别加入某些功能模块，二者互通信息来进行调试）;

2,直接调试法;

3,ROM仿真调试法(运行在目标机的Flash或ROM的一段程序负责监控目标机上被调试程序的运行情况通过和宿主机的配合，完成嵌入式系统的调试);

4,模拟器法(是一组应用程序运行于一个OS之上（Linux或windows）提供对目标板功能的模拟);

Chapter 3

1、ARM处理器特点。

>功耗低、成本低、性能高

>支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集

>指令长度固定(32位/16位)

>大量使用寄存器，指令执行速度更快

>寻址方式灵活简单，执行效率高

2、ARM处理器的各系列情况。

>通用系列

ARM7系列