嵌入式课后题答案分析.doc

第一章

1、什么是嵌入式系统？

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。

2、请举例说明“实时”与“实时系统”这两个概念。(P9)

答:实时: 事物发生过程中的实际时间; 实时系统能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。

3、举例说明嵌入式系统有哪些特点。（P11-14）

答：（1）、技术密集：（2）、专用紧凑：（3）、安全可靠：（4）、多种多样：（5）、及时响应：（6）、成本敏感：（7）、开发困难：（8）不可弄断：（9）其他：

4、简述嵌入式系统的发展历程。(P16图1.10)

大致经历四个阶段：

第一阶段大致在20世纪70年代之前，可看成嵌入式系统的萌芽阶段，是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、侍服、指示设备相配合的功能。

第二阶段是之后的十多年，是以嵌入式微处理器为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统，大多数嵌入式系统使用8位微处理器，不需要嵌入式操作系统支持。

第三阶段大致是20世纪80年代末到90年代后，以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统，主要特点：嵌入式操作系统内核小、效率高，具有高度的模块化和扩展性。

第四阶段从20世纪90年代末开始，是以网络化和Internet为标志的嵌入式系统。

5、嵌入式系统的硬件由哪些基本部分组成？各部分的功能如何？（P19-20）

答：嵌入式系统的硬件部分可以分成三部分：处理器核、外围电路和外设与扩展。

（1）处理器核：包括负责控制整个嵌入式系统执行的核心处理器、时钟分频定时器、中断控制、I/O端口等，也可能直接包含了A/D和D/A转换处理端口；

（2）外围电路：包括嵌入式系统所需要的基本存储管理，晶振、复位、电源等控制电路及接口。与处理器核一起构成一个完整的嵌入式微处理器。对32位以上的微处理器，一般还带有专门的调试接口（JTAG或BDM）。

（3）外设与扩展：是嵌入式系统与真实环境交互的接口，可以提供包括扩展存储、I/O 接口和打印机等设备的控制电路，或直接使用相关的控制芯片。根据实际应用的需要，还可以扩展一些专用芯片，如加密解密、现场总路线、移动通信等专用芯片。

6、嵌入式软件体系包含哪几层？概述各层的功能。(P20-21)

答：嵌入式软件体系包含四个层次：板级支持包、嵌入式实时操作系统、应用编程接口API 和嵌入式应用系统。

（1）板级支持包：它是介于嵌入式硬件和上层软件之间的一个底层软件开发包，主要目的是屏蔽下层硬件。

（2）嵌入式实时操作系统：它可以分成基本内核和扩展内核两部分。基本内核提供操作系统的核心功能，负责整个系统的任务调度、存储分配、时钟管理、中断管理，也可提供文件、GUI、网络等通用服务。而扩展内核根据应用领域的需要，为用户提供面向领域或面向具体行业的操作系统扩展功能。

（3）应用编程接口：由为编制嵌入式应用程序提供的各种编程接口库或组件组成，可以针对不同应用领域、不同安全要求分别构建，减轻应用开发者的负担。

（4）嵌入式应用系统：是最终运行在目标机上的应用软件，如嵌入式文本编辑、游戏、读\写卡系统、家电控制软件、多媒体播放软件等。

实际构建嵌入式系统时，并不一定需要RTOS和应用编程接口API。

7、描述嵌入式系统的基本开发过程。(P22-23)

答：开发一个嵌入式系统就意味着软件与硬件的同时开发，其过程包括产品定义、系统总体设计、软硬件设计、软硬件集成、产品测试、产品发布、产品维护等阶段。

（1）产品定义：确定开发任务和设计目标，并提炼出需求规格说明书，作为设计指导和验收标准。

（2）系统总体设计：描述系统如何实现需求规格说明书中定义的各类指标，包括硬件、软件和执行装置的功能划分，嵌入式微处理器、各类芯片的选择，系统软件和开发工具的选择等。

（3）软硬件设计：传统的嵌入式系统开发中，软硬件设计各自独立进行，依据是系统总体设计的软硬件划分及功能性能要求。

（4）软硬件集成与测试：在估计软硬件无单独错误的前提下，可以将它们按预先确定的接口集成起来，进行联调，发现并改进独立设计过程中的错误。

（5）产品发布：依据产品定义，对集成好的嵌入式系统进行测试，检查是否满足规格说明书中给定的各项指标要求，由此决定产品是否可以发布。

11、嵌入式软件测试有哪些难点？需要进行哪些常规测试？(P25-26)

答：其测试的难点如下：

1）、软件功能的测试依赖不需要编码的硬件功能，快速定位软硬件错误困难。

2）、健壮性测试、可用性测试很难编码实现。

3）、交叉测试平台的测试用例、测试结果上载困难，而且有可能与实际目标环境不完全一致。4）、对实时多任务的嵌入式系，难以测试线程、任务、子系统之间的交互、并发和容错能力，也难以确定时间约束是否满足。

5）、于多任务系统，特别是网络系统的不确定性，对嵌入式系统性能测试、确定性测试造成严重的瓶颈。

6）、嵌入式系统的多样性同样造成测试自动化技术难以实施。

需要的常规测试有：芯片测试、黑盒白盒测试、覆盖测试、状态测试、集成测试、可靠性测试。定期的测试微处理器、存储器以及嵌入式程序占用的存储空间；外设的测试；电源测试；耗材的测试；安全测试；通信电缆测试。

第二章

1、查阅相关资料，谈谈你对嵌入式硬件系统基本架构的认识。

嵌入式硬件系统是以嵌入式微处理器为核心，主要由嵌入式微处理器、总线、存储器、输入输出接口和外围设备组成。

嵌入式系统的硬件可分为核心微处理器、控制电路以及外设与扩展

嵌入式微处理器是各种面向用户、面向产品、面向应用的嵌入式系统的核心部件，是控制系统运行的硬件单元。特点有体积小，集成度高，对实时多任务有很强的支持能力，具有很强的功能保护功能，可扩展。