第一章什么是嵌入式系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？有何特點(diǎn)？以應(yīng)用為中心，計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，從而能夠適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式處理器、外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等幾大部分組成。嵌入式處理器與通用處理器的最大不同點(diǎn)在其大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。外圍設(shè)備包括：存儲(chǔ)器、接口、人機(jī)交互。嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)：軟硬件一體化，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和行業(yè)技術(shù)為一體；需要操作系統(tǒng)支持，代碼小，執(zhí)行速度快；專用緊湊，用途固定，成本敏感；可靠性要求高；多樣性，應(yīng)用廣泛，種類繁多。嵌入式處理器分為哪幾類?低端的微控制器(MicroConctrollerUnit,MCU)中高端的嵌入式微處理器(EmbeddedMicroProcessorUnit,EMPU)通信領(lǐng)域的DSP系統(tǒng)(DigitalSignalProcessor,DSP)高度集成的片上系統(tǒng)(SystemonChip,SoC)ARM英文原意是什么？它是個(gè)怎樣的公司？其處理器有何特點(diǎn)？ARM(AdvancedRISCMachines)公司是全球領(lǐng)先的16/32位RISC微處理器知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)供應(yīng)商。ARM公司通過(guò)將其高性能、低功耗、低成本的RISC微處理器，外圍和系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給合作伙伴來(lái)生產(chǎn)各具特色的芯片。ARM處理器的特點(diǎn)：小體積、低功耗、低成本而性能高。16/32位指令集。全球至多的合作伙伴。什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)？它由哪些特征？如何分類？實(shí)時(shí)系統(tǒng)是具有實(shí)時(shí)性且能支持實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。其首要任務(wù)是調(diào)動(dòng)一切可利用的資源來(lái)完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)，其次才著眼于提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，其重要特點(diǎn)是能滿足對(duì)時(shí)間的限制和要求。實(shí)時(shí)性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生的結(jié)果在時(shí)間上有嚴(yán)格的要求，只有符合時(shí)間要求的結(jié)果才是正確的。并行性：要求系統(tǒng)有并行處理能力，以便能同時(shí)相應(yīng)來(lái)自不同端口的輸入信號(hào)。多路性：對(duì)多個(gè)不同的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行采集，以及對(duì)多個(gè)對(duì)象和多個(gè)執(zhí)行實(shí)行控制。獨(dú)立性：每個(gè)用戶向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)提出服務(wù)請(qǐng)求，相互間是獨(dú)立的。在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)的采集和對(duì)象控制也是獨(dú)立的?？深A(yù)測(cè)性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)際行為必須處在一定的限度內(nèi)，而這個(gè)限度由系統(tǒng)的定義獲得。可靠性：一方面指系統(tǒng)的正確性，另一方面指系統(tǒng)的健壯性，即使系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，仍然處于可預(yù)測(cè)狀態(tài)，仍可以安全地帶錯(cuò)運(yùn)行和平緩降級(jí)它的性能。分類：強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)(保質(zhì)、保量、在限定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù))、弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)(沒(méi)有限制完成時(shí)間)、一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)(強(qiáng)和弱的折中)。RTOS由幾部分組成？它由哪些特點(diǎn)？與一般操作系統(tǒng)有何不同？實(shí)時(shí)內(nèi)核(主要實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理，定時(shí)器管理，存儲(chǔ)器管理、任務(wù)間通信與同步，中斷管理等)、網(wǎng)絡(luò)組件、文件系統(tǒng)、圖形用戶界面。特點(diǎn)：支持異步事件的響應(yīng)；中斷和調(diào)度任務(wù)的優(yōu)先級(jí)機(jī)制；支持搶占式調(diào)度；確定的任務(wù)切換時(shí)間和中斷延遲時(shí)間；支持同步。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)常用的任務(wù)調(diào)度算法有哪幾種？基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法：非搶占式調(diào)度，搶占式調(diào)度同一優(yōu)先級(jí)的時(shí)間輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法(執(zhí)行一段時(shí)間無(wú)論完成與否，處理器均轉(zhuǎn)入下一個(gè)就緒的同一優(yōu)先級(jí)任務(wù))單調(diào)速率調(diào)度算法(執(zhí)行頻率越高，其優(yōu)先級(jí)越高)用什么方法解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題？?jī)?yōu)先級(jí)繼承：設(shè)C為正占用著某項(xiàng)共享資源的進(jìn)程P以及所有正在等待占用此項(xiàng)資源的進(jìn)程集合；找出這個(gè)集合的優(yōu)先級(jí)最高者P_h，其優(yōu)先級(jí)為p’；把進(jìn)程P的優(yōu)先級(jí)設(shè)置成P成’。優(yōu)先級(jí)封頂：設(shè)C為所有可能競(jìng)爭(zhēng)使用某項(xiàng)共享資源的進(jìn)程的集合。事先為這個(gè)集合規(guī)定一個(gè)優(yōu)先級(jí)上限p’，使得這個(gè)集合的所有優(yōu)先級(jí)都小于p’；在創(chuàng)建保護(hù)該項(xiàng)資源的信號(hào)量或互斥量時(shí)，將P將’作為一個(gè)參數(shù)；每當(dāng)有進(jìn)程通過(guò)這個(gè)信號(hào)量或互斥量取得對(duì)共享資源的獨(dú)占使用權(quán)時(shí)，就將此進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)暫時(shí)提高到P’’，一直到釋放該項(xiàng)資源時(shí)菜恢復(fù)對(duì)其原有的優(yōu)先級(jí)。第二章嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程分為哪幾個(gè)階段？每個(gè)階段的特點(diǎn)是什么？需求分析階段：對(duì)問(wèn)題的識(shí)別和分析；制定規(guī)格說(shuō)明文檔；需求評(píng)審特點(diǎn)：采用成熟、易于二次開發(fā)的系統(tǒng)易于節(jié)省時(shí)間，從而以最短時(shí)間面世。設(shè)計(jì)階段：數(shù)據(jù)流分析-劃分任務(wù)-定義任務(wù)間接口特點(diǎn)：DARTS的設(shè)計(jì)方法-是結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，劃分出任務(wù)，并提供定義任務(wù)間的接口機(jī)制，適合設(shè)計(jì)多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)。生成代碼階段：代碼編程-交叉編譯和鏈接-交叉調(diào)試-測(cè)試(單元和集成測(cè)試)特點(diǎn)：一般采用的方法是現(xiàn)在通用PC機(jī)上編程，然后通過(guò)交叉編譯、鏈接，將程序做成目標(biāo)平臺(tái)上可以運(yùn)行的二進(jìn)制代碼格式，最后將程序下載到目標(biāo)平臺(tái)上的特定位置，在目標(biāo)板上啟動(dòng)這段二進(jìn)制代碼。固化階段：嵌入式應(yīng)用軟件完成以后，編譯器要對(duì)源代碼重新編譯一次，以產(chǎn)生固化到目標(biāo)壞境的可執(zhí)行代碼，再燒到環(huán)境目標(biāo)環(huán)境的Flash中。固化的可執(zhí)行代碼和用于調(diào)試的可執(zhí)行代碼有些不同。固化用的代碼在目標(biāo)文件中把調(diào)式用的信息都屏蔽掉了。固化后沒(méi)有監(jiān)控器執(zhí)行硬件的啟動(dòng)和初始化，這部分工作必須由固化的程序自己完成，所以啟動(dòng)模塊必須包含在固化代碼中。特點(diǎn)：程序需要寫入到Flash中固化，保證每次運(yùn)行后下一次運(yùn)行無(wú)誤，所以嵌入式開發(fā)相比增加了軟件的固化階段。嵌入式系統(tǒng)有哪幾種調(diào)試方式？現(xiàn)在流行的哪種？使用什么接口？源程序模擬器方式：在pc機(jī)上，通過(guò)軟件手段模擬執(zhí)行為某種嵌入式處理器寫的源程序的測(cè)試工具。三級(jí)模擬功能(指令級(jí)、周期級(jí)、定時(shí)級(jí))監(jiān)控器方式：宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)建立物理上的連接，通過(guò)串口、以太口等把兩臺(tái)機(jī)器相連，使之正常工作，然后在宿主機(jī)上運(yùn)行調(diào)試器，目標(biāo)機(jī)運(yùn)行監(jiān)控程序和被調(diào)試程序。仿真器方式：使用處理器內(nèi)嵌的調(diào)試模塊接管中斷及異常處理。用戶通過(guò)設(shè)置CPU內(nèi)部的寄存器來(lái)指定哪些中斷或異常發(fā)生后處理器直接進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，而不進(jìn)入操作系統(tǒng)的處理程序。JTAG、IDE(在線仿真器in-circuitEmulator)、ICD(in-circuitDebugger在線調(diào)試器)接口。通過(guò)JTAG既可以對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，也可以對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程。什么是板級(jí)支持包？它一般應(yīng)完成哪些工作？板級(jí)支持包(BoardSupportPackage)是操作系統(tǒng)與目標(biāo)應(yīng)用硬件環(huán)境的中間接口，它是軟件包中具有平臺(tái)依賴性的那一部分。功能：在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)硬件進(jìn)行初始化；為驅(qū)動(dòng)程序提供訪問(wèn)硬件的手段。工作：在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)硬件進(jìn)行初始化進(jìn)行：將系統(tǒng)代碼定位到CPU將要執(zhí)行的內(nèi)存入口處，比便硬件初始化完畢后CPU能夠執(zhí)行系統(tǒng)代碼根據(jù)不同CPU在啟動(dòng)時(shí)的硬件規(guī)定，BSP要負(fù)責(zé)將CPU設(shè)置為特定狀態(tài)。對(duì)內(nèi)存進(jìn)行初始化，根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)存配置將系統(tǒng)的內(nèi)存劃分為代碼、數(shù)據(jù)、堆棧等不同的區(qū)域。如果有特殊的啟動(dòng)代碼，BSP要將控制權(quán)移交給啟動(dòng)代碼。如果應(yīng)用軟件中包含一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，BSP要負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)需要的模塊加載到內(nèi)存中。如果應(yīng)用軟件中包含一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，BSP還要在操作系統(tǒng)初始化之前，將硬件設(shè)置為靜止?fàn)顟B(tài)，以免造成操作系統(tǒng)初始化失敗。為驅(qū)動(dòng)