嵌入式系统案例分析知识总结

1.嵌入式系统软件运行平台采用商用嵌入式操作系统和在裸机上直接开发两种方式的优缺点。采用在裸机上直接开发的方式，并且关键部分采用汇编语言编写，可以保证该控制系统的实时性。采用商用嵌入式事实操作系统开发方式可以保证系统的可靠性。2.采用嵌入式实时操作系统开发方式的优点。实时操作系统提供的任务调度功能，可以有效地管理本系统多周期任务的调度。操作系统提供的时间、信号和任务的通信机制，可以有效地解决本系统中资源共享中的互斥问题。采用商品化的软件，可提高所开发软件的可靠性，还可以简化软件开发成本，提高开发效率。3.对于嵌入式实时操作系统中的时间性能评估，主要考虑以下三项因素：嵌入式实时操作系统的系统时间开销，一般不大于整个控制系统运行时间的20%。保证所有任务在规定的时间期限内完成（或进行可调度性评估）。任务的上下文切换时间和中断响应时间。4.GSM和GPRS两种技术特点。GSM短信系统适合传输少量数据，数据可靠性好，系统简单且易于实现和维护。GPRS适合于传输大量的数据，传输数据的价格比较低，但是各地GPRS网络建设情况不一致，数据传输可靠性没GSM短信好。5.几种常见的系统开发模型的优缺点模型优点缺点瀑布模型文档驱动系统可能不满足客户的需求快速原型模型关注满足用户需求可能系统设计查、效率低、难以维护增量模型开发早期反馈及时，易于维护需要开发式体系结构，可能会设计差、效率低螺旋模型风险驱动风险分析人员有经验且经过充分训练喷泉模型对象驱动，是开发过程具有迭代性和无间隙性6.对于嵌入式软件项目管理包括哪几方面。项目范围管理、项目配置管理、项目进度管理、项目质量管理、项目成本管理、项目风险管理、开发人员管理。7.应用面向对象的方法进行嵌入式系统开发相对于传统开发方法的优越性。符合人类的思维习惯、稳定性好、可重用性好、可维护性好8.基于UML嵌入式软件开发环境的结构图。模型执行（测试）建模（分析与设计）基于实时框架的代码编译环境、交叉调试环境操作系统9.画出UML模型中常用关系依赖、泛化、关联、聚合和实现的图示。依赖泛化关联聚合实现10.NORFlash和NANDFlash应从哪几方面比较。器件性能、接口差别、容量和成本、可靠性和耐用性、易用性、软件支持、市场定位。11.键盘的结构通常有两种形式：线性键盘和矩阵键盘。矩阵键盘根据识键和译键方法的不同分为哪几种键盘。非编码键盘和编码键盘。非编码键盘主要用软件的方法识键和译键。根据扫描方法的不同分为行扫描法、列扫描法和反转法。编码键盘主要用硬件来实现识键和译键，通常使用8279专用接口芯片，在硬件上要求较高。12.LCD有哪几种显示方式。反射型LCD、投射型LCD、透反射型LCD13.LCD的数据传输速率公式：R=HS*VS*FR*MVHS是LCD的行像素点数值，VS是LCD的列的像素点数值，FR是帧速率，MV是模式值。VCLK是LCD控制器的时钟信号。故需要满足VCLKR。14.串行通信三种数据传送模式，采用异步串行通信时，通信的字符必须遵守哪些规定。简述串口的数据传输过程。单工通信、半双工通信、全双工通信。每个字符传送时，必须前面加一位起始位，最后加入一位停止位。一帧数据是从最低有效位开始传输的。传输线在逻辑1时处于空闲状态。当每帧数据开始传输时，先发送一个起始位。起始位是从逻辑1到0的迁移，这个变化表明一帧数据开始传输，接收器则在开始检测到起始位的时候，按照手法两端事先约好的通信速度，检测后面的数据位，从而责成一帧数据。在传输结的最后，利用一个停止位（逻辑1）使传输线回到空闲状态。然后发送方才可以发送下一个字节的数据。15.网络体系结构与协议分层示意图：16.传输层主要有TCP和UDP协议，各有什么特点。TCP协议是一种面向连接、端对端的可靠通信协议，采用了诸如三次握手建立连接等多种机制来保证传输可靠性，能弥补IP协议的不足。UDP协议是一种无连接、不可靠的传输层协议，他只是把应用程序传来的数据加上UDP头作为UDP数据包发送出去，而不保证他们是否能到达目的地。适用于协议开销要求较小的应用场合。17.在嵌入式系统中增加以太网接口的实现方法有：嵌入式处理器+网卡芯片和直接采用带有以太网络接口的嵌入式处理器。比较它们的优缺点。嵌入式处理器+网卡芯片方法，对嵌入式处理器没特殊要求，通用性强、不受处理器的限制，但处理器的网络数据通过外部总线交换数据时速度慢、可靠性不高且电路板走线复杂。直接采用带有以太网络接口的嵌入式处理器要求带有MII等通用的网络接口，处理器和网络交换数据通过内部总线完成，处理速度快。18.嵌入式实时操作系统任务创建的实现模型及其特点。任务的创建主要有fork/exec实现模型和spawn实现模型。主要区别在于内存的分配方式。fork/exec模型下，首先调用fork函数为新任务创建一份与父任务完全相同的内存空间，然后再调用exec函数装入新任务的代码，并用它来覆盖原有的属于父任务的内容。嵌入式Linux操作系统是基于fork/exec模型的。spawn模式下，在创建新任务的时候，直接为它分配一个全新的地址空间，然后将新任务的代码装入并运行。uCOS操作系统是基于spawn模型的。19.在对嵌入式软件平台进行选择时，通常要考虑的因素：实际嵌入式系统应用项目对该硬件和软件平台的使用情况。该平台的特殊需求。该平台是否有合适的开发工具。该平台所预留的资源或功能如何。该平台能否提供用户开发的设备驱动程序。该平台是否支持HTTP、TCP、UDP等TCP/IP协议簇的通信协议。提供该平台公司的发展目标是什么，是否有一个清晰的升级途径。可以使用该平台开发的开发人员有多少，对开发人员的培训费用是多少。该平台日后是否还需要完善，往往选择一个良好的平台比一个需要日后完善的平台要便宜多。支持该硬件和软件平台公司的财务状况如何，能否提供日常的技术支持等。20.一个控制系统的初始化模块的基本内容。对运行时将要占用的硬件资源进行初始状态的设置。对所控制的有关设备进行初始工作状态的复位或调整。设定中断的优先级以及初始化相关的中断机制。控制程序模块的装入以及相关参数的初始化工作。初始化后应提示把控制权转交给用户。21.选择实时操作系统应从哪几方面考虑其性能和功能。操作系统内核代码所占用的空间应比较小。任务的上下文切换时间越短越好，中断响应时间越快越好。操作系统提供的服务接口的开放性要好，接口类型应比较丰富，毅以利于灵活使用。操作系统对可靠性有较强的保障支持能力。使用简单，支撑环境配套好，可配置、可裁剪能力强。22.任务的切换基本思想：把当前任务的运行上下文保存起来，并恢复新任务的上下文。任务切换通常有下面的基本步骤：A、将处理器的运行上下文保存在当前任务的TCB中。B、更新当前任务的状态，从运行状态变为就绪状态或阻塞状态。C、按照一定的策略，从所有处于就绪状态的任务中选择一个去运行。D、修改新任务的状态，从就绪状态变成运行状态。E、根据新任务的TCB的内容，恢复它的运行上下文环境。23.在嵌入式系统中，常见的存储管理方案可以分为两大类：实模式和保护模式。实模式：内存的平面使用模式。特点有：A.不划分“系统空间”与“用户空间”，无须进行地址映射。B.操作系统与应用程序之间不再有物理的边界。C.系统中的“任务”或“进程”，实际上全是内核线程。在实模式下，内存布局可以分为5个段：A.代码段：包含操作系统和应用程序的所有代码。B.数据段：所有带有初始值的全局变量。C.BSS段：所有未带初始值的全局变量。D.堆空间：动态分配的内存空间。E.栈空间：保存上下文以及函数调用时的局部变量和形参。在实模式存储管理方案下，主要的工作在于堆空间的管理，即如何来管理空闲的堆空间、如何来分配内存、如何来回收内存等等。保护模式：处理器中必须有MMU硬件并启用。特点有：A.系统内核和用户程序都有各自独立的地址空间。B.每个应用程序只能访问自己的地址空间，不能去破坏操作系统和其他应用程序的代码和数据。24.与普通软件测试相比，嵌入式软件测试工作所具有的特点。经常采用交叉编译和交叉测试的方法，需要在基于目标机的测试和基于宿主机的测试之间作出折中。在嵌入式软件测试时，除了验证逻辑上的正确性之外，还要看重系统的性能和健壮性。对嵌入式软件的实时性进行测试时，要借助一定的测试工具对应用程序的算法复杂度和操作系统的任务调度进行分析、测试。嵌入式系统的硬件一般采用专门的测试一起进行测试，儿这些测试工具一般不会在应用软件的开发中使用。在进行嵌入式软件测试时必须最大限度的模拟被测软件的实际运行环境，以保证测试的可靠性。25.单元测试时，主要从程序模块的哪些主要特征进行检查。模块接口、局部数据结构、重要的执行路径、出错处理、边界条件。26.移植嵌入式软件分为无操作系统的软件移植和有操作系统的软件移植。对于把操作系统和应用软件作为一个整体，移植到一个新的嵌入式硬件平台上的情况，在系统移植时，真正需要移植的主要是引导加载程序BootLoader，设备驱动程序一集操作系统中同处理器密切相关的代码。27.对于嵌入式系统性能可从那几个方面进行定性度量。部件的性能指标和综合指标；可靠性；可维护性；可用性；系统的功耗；环境适应性；通用性；安全性；保密性；可扩展性。28.最基本的嵌入式Linux有哪三个基本元素组成。目前交叉编译技术主要有哪两种典型的实现模型。1.系统引导程序；Linux系统内核；初始化过程。2.Java模式；GNUGCC模式。