【自用】吉林大学嵌入式第一章 题

名词解释

EMPU

嵌入式微处理器EMPU
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU，即由通用计算机中的CPU演变而来。
与通用计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用紧密相关的母板功能，去除了其他冗余的功能部分，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为满足嵌入式应用特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都作了各种增强。
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，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。
嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机，如STD-BUS、PC104等。近年来，德国、日本的一些公司又开发出了类似火柴盒式、名片大小的嵌入式计算机系列OEM产品。
嵌入式微处理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。

EMCU

嵌入式微控制器EMCU
嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中，这也是目前嵌入式系统工业的主流。
嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，片上资源比较丰富（芯片内部集成有ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设），适合控制，因此称为微控制器。
为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本。
和嵌入式微处理器相比，嵌入式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。
目前嵌入式微控制器的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC×× 、68300等。另外还有许多半通用系列，如支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541；支持IIC、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU的兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。

EDSP

嵌入式数字信号处理器EDSP
嵌入式DSP专门用来对离散时间信号进行极快的处理计算，提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析、图像处理等领域应用广泛。
嵌入式DSP处理器有两个发展来源：
一是DSP处理器经过单片化、EMC改造、增加片上外设成为嵌入式DSP处理器，TI的TMS320C2000/C5000等即属于此范畴；
二是在通用单片机或SOC中增加DSP协处理器，例如Intel的MCS-296和Infineon（Siemens）的TriCore。
推动嵌入式DSP处理器发展的主要因素是嵌入式系统的智能化，例如各种带有智能逻辑的消费类产品、生物信息识别终端、实时语音压解系统，虚拟现实显示等。这类智能化算法一般都是运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是DSP处理器的长处所在。
代表性产品： TI公司的TMS320系列和Motorola公司的DSP56000系列。TMS320系列包括用于控制的C2000系列、移动通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。 Motorola公司在DSP56000系列基础上推出了DSP56100、DSP56200和DSP56300等多个不同系列。

ESoC

嵌入式片上系统ESoC
ESoC：在一个硅片上实现一个更为复杂的系统。
SoC是一种基于IP（Intellectual Property）核的嵌入式系统级芯片设计技术，它将许多功能模块集成在一个芯片上。如ARM RISC、MIPS RISC、DSP或其他的微处理器核心，加上通信的接口单元，例如通用串行端口（USB）、TCP/IP通信单元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、蓝牙模块接口等，这些单元以往都是依照其各自功能做成一个个独立的处理芯片。
各种通用处理器内核将作为SoC设计公司的标准库，成为 VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等语言描述。
这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。
背景：源于微电子技术的快速发展。
优点：利于“减肥” ；增加实时性；高度集成，增强可靠性

IP（ppt无）

IP（Intellectual Property）知识产权

HAL

硬件抽象层HAL
硬件抽象层：Hardware Abstraction Layer，HAL，在操作系统和硬件之间引入的一个中间层，屏蔽底层硬件的多样性，操作系统不再面对具体的硬件环境，而是面对这个中间层所代表的、逻辑上的硬件环境。
HAL能够通过特定的上层接口与操作系统进行交互，向操作系统提供底层硬件信息，并根据操作系统的要求完成对硬件的直接操作。
HAL的引入大大推动了嵌入式系统的通用化，为嵌入式系统的广泛应用提供了可能。

BSP

板级支持包bsp
板级支持包：Board Support Package，BSP，是硬件抽象层的一种实现，嵌入式操作系统实现移植经常采用的一种方法。
BSP简单地说，就是一段启动代码，和计算机主板的BIOS差不多，但提供的功能相差很大。
BIOS主要负责在电脑开启时检测、初始化系统设备（设置栈指针，中断分配，内存初始化…）、装入操作系统并调度操作系统向硬件发出指令。
尽管BSP的开始部分和BIOS所做的工作类似，但是BSP还包含和系统有关的基本驱动。
BIOS程序用户不能更改，只能对参数进行修改设置，但BSP可以修改。
BSP的特点：硬件相关性、操作系统相关性
BSP需要完成两部分工作：嵌入式系统的初始化、设备驱动
嵌入式系统的初始化过程：片级初始化（ CPU初始化）、板级初始化（其他器件初始化、软件的数据结构和参数）、系统级初始化（操作系统初始化）。

DSP（ppt无）

数字信号处理器

SoC

SoC是一种基于IP（Intellectual Property）核的嵌入式系统级芯片设计技术，它将许多功能模块集成在一个芯片上。如ARM RISC、MIPS RISC、DSP或其他的微处理器核心，加上通信的接口单元，例如通用串行端口（USB）、TCP/IP通信单元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、蓝牙模块接口等，这些单元以往都是依照其各自功能做成一个个独立的处理芯片。

RTOS

嵌入式操作系统大部分是实时操作系统（RTOS）。
RTOS是一个可靠性和可信度很高的实时内核，它将CPU时间、中断、I/O、定时器等资源都封装起来，留给用户一个标准的API，并根据各个任务的优先级合理地在不同任务之间分配CPU时间。
RTOS是针对不同处理器优化设计的高效率实时多任务内核，一款性能优异的、商品化的RTOS可面对几十个系列的嵌入式MPU、MCU、DSP、SoC等提供类同的API接口，这是RTOS基于设备独立的应用程序开发的基础。

简答题

什么是嵌入式系统？

计算机应用系统,即应用计算机实现特定任务的系统
一、嵌入式系统(Embedded Systems)定义(书中给出的定义)
嵌入到对象体中的、用于执行独立功能的专用计算机系统.
定义为以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通信技术为基础，强调软硬件的协同性合整合性，软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗以及应用环境等有严格要求的专用计算机系统。
(1)描述1(通用)
嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、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）描述2(计算机技术)
嵌入式系统是指嵌入式计算机及其应用系统，是指嵌入各种设备及应用产品内部的计算机系统，它主要完成信号控制的功能，体积小，结构紧凑，可作为一个部件埋藏于所控制的装置中，它提供用户接口、管理有关信息的输入输出、监控设备工作，使设备及应用系统有较高智能和性价比。
嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这是理解嵌入式系统的基本出发点。
（3）描述3(技术)
嵌入式系统是计算机技术，通信技术，半导体技术，微电子技术，语音图象数据传输技术，甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品，是技术密集，投资强度大，高度分散，不断创新的知识密集型系统。反映当代最新技术的先进水平。
（4）描述4(分散)
嵌入式系统是一个分散的工业,充满了竞争、机遇与创新，没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全部市场。
从某种意义上来说，通用计算机行业的技术是垄断的。占整个计算机行业90%的PC产业，其中80%采用Intel的80x86体系结构，芯片基本上出自Intel，AMD等几家公司。在操作系统和文字处理器方面，Microsoft的Windows及Word占80～90%，凭借操作系统还可以搭配其它应用程序。因此当代的通用计算机工业的基础被认为是由Wintel（Microsoft和Intel 90年代初建立的联盟）垄断的工业。
（5）描述5
嵌入式系统面向用户，面向产品，面向应用。如果独立于应用，自行发展，则会失去市场。
嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约,这也是各个半导体厂商之间竞争的热点。

计算机如何分类? （ppt无）

嵌入式系统3个基本要素是什么?

嵌入性、专用性、计算机系统

嵌入式系统有哪些特点?

与“嵌入性”的相关特点：由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型）、电气/环境（可靠）、成本（价廉）等要求。
与“专用性”的相关特点：软、硬件的裁剪性，满足对象要求的最小软、硬件配置等。
与“计算机系统”的相关特点：嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置与对象系统相适应的接口电路。
1. 系统内核小
2. 专用性强
3. 运行环境差异大
4. 可靠性要求高
5. 系统精简和高实时性操作系统
6. 具有固化在非易失性存储器中的代码
7. 嵌入式系统开发工作和环境

要依据什么原则设计开发嵌入式系统? (ppt上无)

（1）嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力，才更具有优势。嵌入式系统与应用紧密结合，具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁剪、利用。
（2）嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术以及各个行业的具体应用相结合后的产物，因此它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
（3）嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，将会是一种比较好的发展模式。目前嵌入式系统的核心往往是一个只有几KB到几十KB内存的微内核，需要根据实际应用进行功能扩展或者裁剪，而由于微内核的存在，使得这种扩展或裁剪能够非常顺利地进行。

嵌入式技术发展经历几个典型阶段？

70年代出现了嵌入式系统的概念，此时的嵌入式系统一般不采用操作系统，它们只是实现某个控制功能，使用循环程序处理外界的请求。

嵌入式系统开始走向繁荣，软件和硬件日臻完善（1971-1989）：
C语言使操作系统的开发变得更加简单。从80年代开始，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统。

嵌入式系统应用走向纵深（1990年-现在）：
90年代后，以计算机和软件为核心的数字化技术取得了迅猛发展，掀起了一场数字化技术革命。进入20世纪90年代, 在分布控制、柔性制造、数字化通信和数字化家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统的硬件、软件技术进一步加速发展、应用领域进一步扩大。

嵌入式系统就是计算机系统，这种说法是否正确，为什么？

不正确。嵌入式系统=计算机系统+应用系统
1.计算机系统=基本计算机系统+功能扩展
基本计算机系统
嵌入式处理器+时钟电路+电源电路+复位电路+程序存储器+数据存储器
功能扩展：
依据处理器特定接口扩展：UART、AD、GPIO等
总线扩展：
2.应用系统
数字电路：实现功能
模拟电路：用于信号采集、驱动输出

说明嵌入式系统组成？

硬件、软件、嵌入式系统的开发工具和开发系统.

嵌入式处理器分几类？都是什么？

嵌入式微处理器EMPU(Embedded Microprocessor Unit） 
嵌入式微控制器EMCU（Embedded Microcontroller Unit） 
嵌入式数字信号处理器EDSP（Embedded Digital Signal Processor） 
嵌入式片上系统ESoC Embedded System on Chip） 

解释说明HAL技术?

硬件抽象层HAL
硬件抽象层：Hardware Abstraction Layer，HAL，在操作系统和硬件之间引入的一个中间层，屏蔽底层硬件的多样性，操作系统不再面对具体的硬件环境，而是面对这个中间层所代表的、逻辑上的硬件环境。
HAL能够通过特定的上层接口与操作系统进行交互，向操作系统提供底层硬件信息，并根据操作系统的要求完成对硬件的直接操作。
HAL的引入大大推动了嵌入式系统的通用化，为嵌入式系统的广泛应用提供了可能。

解释说明BSP技术？

板级支持包bsp
板级支持包：Board Support Package，BSP，是硬件抽象层的一种实现，嵌入式操作系统实现移植经常采用的一种方法。
BSP简单地说，就是一段启动代码，和计算机主板的BIOS差不多，但提供的功能相差很大。
BIOS主要负责在电脑开启时检测、初始化系统设备（设置栈指针，中断分配，内存初始化…）、装入操作系统并调度操作系统向硬件发出指令。
尽管BSP的开始部分和BIOS所做的工作类似，但是BSP还包含和系统有关的基本驱动。
BIOS程序用户不能更改，只能对参数进行修改设置，但BSP可以修改。
BSP的特点：硬件相关性、操作系统相关性
BSP需要完成两部分工作：嵌入式系统的初始化、设备驱动

说明嵌入式系统的初始化过程?

片级初始化（ CPU初始化）、板级初始化（其他器件初始化、软件的数据结构和参数）、系统级初始化（操作系统初始化）

说明嵌入式操作系统的组成和特点？

嵌入式操作系统包括：嵌入式内核、嵌入式TCP/IP网络系统、嵌入式文件系统、嵌入式GUI系统和电源管理等部分。
嵌入式操作系统的主要特点：体积小、实时性、特殊的开发调试环境。

什么是实时嵌入式操作系统？

嵌入式操作系统大部分是实时操作系统（RTOS）。
RTOS是一个可靠性和可信度很高的实时内核，它将CPU时间、中断、I/O、定时器等资源都封装起来，留给用户一个标准的API，并根据各个任务的优先级合理地在不同任务之间分配CPU时间。
RTOS是针对不同处理器优化设计的高效率实时多任务内核，一款性能优异的、商品化的RTOS可面对几十个系列的嵌入式MPU、MCU、DSP、SoC等提供类同的API接口，这是RTOS基于设备独立的应用程序开发的基础。

按软件实时性需求分类，嵌入式系统分几类，都是什么？ （ppt无）

按嵌入式系统的开发设计角度分类，嵌入式系统分几类，都是什么？

嵌入式系统分类(开发角度):
1.不使用操作系统的嵌入式系统
任务简单，代码量、数据小
使用类似单片机类嵌入式处理器
编程：汇编、C
一体化开发
2.使用操作系统的嵌入式系统
任务复杂（多任务），
支持操作系统
使用应用类嵌入式处理器
编程：高级语言（JAVA C++）
分别开发

什么叫实时系统？ （ppt无，以下是实时操作系统）

RTOS是一个可靠性和可信度很高的实时内核，它将CPU时间、中断、I/O、定时器等资源都封装起来，留给用户一个标准的API，并根据各个任务的优先级合理地在不同任务之间分配CPU时间。
RTOS是针对不同处理器优化设计的高效率实时多任务内核，一款性能优异的、商品化的RTOS可面对几十个系列的嵌入式MPU、MCU、DSP、SoC等提供类同的API接口，这是RTOS基于设备独立的应用程序开发的基础。

从技术角度，嵌入式系统概念是如何描述的？

嵌入式系统是计算机技术，通信技术，半导体技术，微电子技术，语音图象数据传输技术，甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品，是技术密集，投资强度大，高度分散，不断创新的知识密集型系统。反映当代最新技术的先进水平。

从计算机角度，嵌入式系统概念是如何描述的？

嵌入式系统是指嵌入式计算机及其应用系统，是指嵌入各种设备及应用产品内部的计算机系统，它主要完成信号控制的功能，体积小，结构紧凑，可作为一个部件埋藏于所控制的装置中，它提供用户接口、管理有关信息的输入输出、监控设备工作，使设备及应用系统有较高智能和性价比。
嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这是理解嵌入式系统的基本出发点。

从应用角度，嵌入式系统概念是如何描述的？

嵌入式系统面向用户，面向产品，面向应用。如果独立于应用，自行发展，则会失去市场。
嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约,这也是各个半导体厂商之间竞争的热点。

简单应用题

说明Android 手机是否是嵌入式系统，为什么？（ppt无，这是书上的）

是。
它包括处理器、通信、存储、电源、SIM卡(SubscriberIdentityModule,用户识别卡)、触摸屏、GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系统)、音频及视频处理等部分。可见，手机实质上是以处理器为核心，集成多种外设，用于个人移动通信及相关应用的特殊计算机系统。该计算机系统在产品内部，且其中的软件和硬件为特定应用而设计，其中的计算机系统称为嵌入式系统。
手机
1.实现通话服务
2.作为移动计算机完成计算机任务
3.计算机嵌入壳体内，看不见

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_73587775/article/details/143805655

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