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嵌入式系统复习20101119
1.嵌入式系统的概念。什么是嵌入式系统? 嵌入式系统是以应用为中心、计算机技术为基础,软、硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。2.嵌入式系统的特点。 专用性强实时性好可裁剪性好可靠性高功耗低3.嵌入式系统的组成。 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。4.了解嵌入式系统的开发过程。 1. 需求分析阶段 功能:这是用户首先提出的,涉及产品的用途、应用领 域、主要功能等方面。 性能:体现在处理器的处理速度上,产品采用的处理器速 度越高,性能越好,而成本就越高,性能和成本相互矛 盾。 成本:产品的成本包含两部分——开发成本和制造成本。 规格:包括产品的尺寸、重量、功耗等。2. 方案设计阶段 体系结构设计?????? ? 包括系统是硬实时系统还是软实时系统;软件组成;主要元器件选择;系统的成本、尺寸和耗电量;硬件与软件的划分。 硬件设计 ?????? ? 主要完成硬件目标板的设计、调试、测试工作,包括将整个硬件目标板根据功能分成子系统,每个子系统用一个模块完成其功能;元器件选型;设计电路原理图;给出硬件的编程参数。 软件设计???? ? 软件设计应采用Top-Down的设计方法,具体为:软件的总体功能设计;模块划分;把模块分解成函数或子程序,定义函数的原型、输入/输出参数和算法,规定函数之间的接口和调用关系;设计出错处理方案。 3. 科研开发阶段?????????? ? 科研开发阶段主要是根据设计方案,选择开发平台进行软件和硬件开发,完成系统样机。 选择开发平台:硬件平台、软件平台(嵌入式操作系统)、编程语言和开发工具。 硬件开发:根据硬件目标板的设计方案,进行电路原理图的设计、印制电路板设计、制作、焊接、调试、测试等工作。 软件开发:包括准备交叉开发环境,进行软件开发,编译连接和定位,下装到目标板,调试和测试、代码优化等。4. 系统测试阶段 硬件测试?????? ? 要完成硬件目标板电路的功能和指标的测试,重点在于指标。 软件测试 a. 正确性测试:找到软件中的错误和缺陷并加以修改,以降低产品的?维护成本,减少风险。测试方法:黑盒测试、白盒测试、 灰盒测试。b. 性能测试:从统计学方面测量其运行时间。 软件和硬件协同工作测试?.嵌入式系统的嵌入式形式。 .嵌入式处理器的种类。 嵌入式处理器的种类: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(SOC) FPGA处理器嵌入式微处理器的主要类别:Power PC, 68000, MIPS, ARM.选择嵌入式处理器的技术指标有哪些。 ⑴ 功能:主要取决于处理器所集成的存储器的数量和外部设备接口的种类和数量。⑵ 字长:指参与运算的数的基本位数,它决定了寄存器、运算器和数据总线的位数,因而直接影响硬件的复杂程度。⑶ 处理速度:在单位时间内各类指令的平均执行条数。 ⑷ 工作温度⑸ 功耗⑹ 寻址能力:取决于处理器地址线的数目。⑺ 平均故障间隔时间:指在相当长的运行时间内,机器工作时间除以运行期间内的故障次数。⑻ 性能价格比⑼ 工艺:半岛体工艺和设计工艺。⑽ 电磁兼容性指标:取决于器件的选择、电路的设计、工艺、设备的外??????????????????????????壳等。.选择嵌入式处理器的原则 ?够用原则a.?低端简单应用?b.?中端的复杂应用c.?涉及数字信号处理和数学计算的应用?成本原则a.?电路的成本b.?印制电路板的成本.嵌入式系统设计的原则。 .嵌入式系统最基本的3个功能电路。 .冯诺伊曼和哈佛体系 哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据,并进行下一步的操作(通常是执行)。程序指令存储和数据存储分开,可以使指令和数据有不同的数据宽度,如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度,而数据是8位宽度。????? 哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和存储的,执行时可以预先读取下一条指令。冯·诺伊曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同,如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。.RISC和CISC 复杂指令集CPU内部为将较复杂的指令译码,也就是指令较长,
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