嵌入式系統(tǒng)案例分析知識總結(jié)

1、1.嵌入式系統(tǒng)軟件運行平臺采用商用嵌入式操作系統(tǒng)和在裸機上直接開發(fā)兩種方式的優(yōu)缺點。采用在裸機上直接開發(fā)的方式， 并且關(guān)鍵部分采用匯編語言編寫， 可以保證該控制系統(tǒng)的實時性。采用商用嵌入式事實操作系統(tǒng)開發(fā)方式可以保證系統(tǒng)的可靠性。2.采用嵌入式實時操作系統(tǒng)開發(fā)方式的優(yōu)點。實時操作系統(tǒng)提供的任務(wù)調(diào)度功能，可以有效地管理本系統(tǒng)多周期任務(wù)的調(diào)度。操作系統(tǒng)提供的時間、信號和任務(wù)的通信機制，可以有效地解決本系統(tǒng)中資源共享中的互斥問題。采用商品化的軟件， 可提高所開發(fā)軟件的可靠性，還可以簡化軟件開發(fā)成本，提高開發(fā)效率。3.對于嵌入式實時操作系統(tǒng)中的時間性能評估，主要考慮以下三項因素：嵌入式實時操作系統(tǒng)的系

2、統(tǒng)時間開銷，一般不大于整個控制系統(tǒng)運行時間的20% 。保證所有任務(wù)在規(guī)定的時間期限內(nèi)完成（或進行可調(diào)度性評估）。任務(wù)的上下文切換時間和中斷響應(yīng)時間。4.GSM 和 GPRS 兩種技術(shù)特點。GSM 短信系統(tǒng)適合傳輸少量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可靠性好，系統(tǒng)簡單且易于實現(xiàn)和維護。GPRS 適合于傳輸大量的數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)的價格比較低，但是各地 GPRS 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況不一致，數(shù)據(jù)傳輸可靠性沒 GSM 短信好。5.幾種常見的系統(tǒng)開發(fā)模型的優(yōu)缺點模型優(yōu)點缺點瀑布模型文檔驅(qū)動系統(tǒng)可能不滿足客戶的需求快速原型模型關(guān)注滿足用戶需求可能系統(tǒng)設(shè)計查、效率低、難以維護增量模型開發(fā)早期反饋及時， 易于維護需要開發(fā)式體系結(jié)構(gòu)， 可能會

3、設(shè)計差、 效率低螺旋模型風(fēng)險驅(qū)動風(fēng)險分析人員有經(jīng)驗且經(jīng)過充分訓(xùn)練噴泉模型對象驅(qū)動， 是開發(fā)過程具有迭代性和無間隙性6.對于嵌入式軟件項目管理包括哪幾方面。項目范圍管理、項目配置管理、項目進度管理、項目質(zhì)量管理、項目成本管理、項目風(fēng)險管理、開發(fā)人員管理。7.應(yīng)用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)相對于傳統(tǒng)開發(fā)方法的優(yōu)越性。符合人類的思維習(xí)慣、穩(wěn)定性好、可重用性好、可維護性好8.基于 UML嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境的結(jié)構(gòu)圖。建模（分析與設(shè)計）模型執(zhí)行（測試）基于實時框架的代碼編譯環(huán)境、交叉調(diào)試環(huán)境操作系統(tǒng)9.畫出 UML模型中常用關(guān)系依賴、泛化、關(guān)聯(lián)、聚合和實現(xiàn)的圖示。依賴泛化關(guān)聯(lián)聚合實現(xiàn)10.NOR F

4、lash和 NAND Flash應(yīng)從哪幾方面比較。器件性能、接口差別、容量和成本、可靠性和耐用性、易用性、軟件支持、市場定位。11.鍵盤的結(jié)構(gòu)通常有兩種形式：線性鍵盤和矩陣鍵盤。矩陣鍵盤根據(jù)識鍵和譯鍵方法的不同分為哪幾種鍵盤。非編碼鍵盤和編碼鍵盤。非編碼鍵盤主要用軟件的方法識鍵和譯鍵。根據(jù)掃描方法的不同分為行掃描法、列掃描法和反轉(zhuǎn)法。編碼鍵盤主要用硬件來實現(xiàn)識鍵和譯鍵，通常使用8279專用接口芯片，在硬件上要求較高。12.LCD反射型有哪幾種顯示方式。LCD 、投射型LCD 、透反射型LCD13.LCD 的數(shù)據(jù)傳輸速率公式：R=HS*VS*FR*MVHS 是 LCD 的行像素點數(shù)值，VS 是

5、LCD 的列的像素點數(shù)值，VCLK是 LCD 控制器的時鐘信號。故需要滿足VCLK>R 。FR是幀速率， MV是模式值。14.串行通信三種數(shù)據(jù)傳送模式，采用異步串行通信時，通信的字符必須遵守哪些規(guī)定。簡述串口的數(shù)據(jù)傳輸過程。單工通信、半雙工通信、全雙工通信。每個字符傳送時，必須前面加一位起始位，最后加入一位停止位。一幀數(shù)據(jù)是從最低有效位開始傳輸?shù)?。傳輸線在邏輯1 時處于空閑狀態(tài)。當每幀數(shù)據(jù)開始傳輸時，先發(fā)送一個起始位。起始位是從邏輯1 到 0 的遷移，這個變化表明一幀數(shù)據(jù)開始傳輸，接收器則在開始檢測到起始位的時候，按照手法兩端事先約好的通信速度，檢測后面的數(shù)據(jù)位，從而責成一幀數(shù)據(jù)。在傳輸

6、結(jié)的最后，利用一個停止位（邏輯1）使傳輸線回到空閑狀態(tài)。然后發(fā)送方才可以發(fā)送下一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。15.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議分層示意圖：16.傳輸層主要有TCP 和 UDP 協(xié)議，各有什么特點。TCP 協(xié)議是一種面向連接、端對端的可靠通信協(xié)議，采用了諸如三次握手建立連接等多種機制來保證傳輸可靠性，能彌補IP 協(xié)議的不足。UDP協(xié)議是一種無連接、不可靠的傳輸層協(xié)議，他只是把應(yīng)用程序傳來的數(shù)據(jù)加上UDP頭作為 UDP 數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，而不保證他們是否能到達目的地。適用于協(xié)議開銷要求較小的應(yīng)用場合。17.在嵌入式系統(tǒng)中增加以太網(wǎng)接口的實現(xiàn)方法有：嵌入式處理器+網(wǎng)卡芯片和直接采用帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理

7、器。比較它們的優(yōu)缺點。嵌入式處理器 +網(wǎng)卡芯片方法， 對嵌入式處理器沒特殊要求， 通用性強、 不受處理器的限制，但處理器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過外部總線交換數(shù)據(jù)時速度慢、可靠性不高且電路板走線復(fù)雜。直接采用帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器要求帶有 MII 等通用的網(wǎng)絡(luò)接口，處理器和網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)通過內(nèi)部總線完成，處理速度快。18.嵌入式實時操作系統(tǒng)任務(wù)創(chuàng)建的實現(xiàn)模型及其特點。任務(wù)的創(chuàng)建主要有fork/exec 實現(xiàn)模型和spawn 實現(xiàn)模型。主要區(qū)別在于內(nèi)存的分配方式。fork/exec 模型下，首先調(diào)用 fork 函數(shù)為新任務(wù)創(chuàng)建一份與父任務(wù)完全相同的內(nèi)存空間，然后再調(diào)用 exec 函數(shù)裝入新任務(wù)的代碼，

8、并用它來覆蓋原有的屬于父任務(wù)的內(nèi)容。嵌入式Linux 操作系統(tǒng)是基于fork/exec 模型的。spawn 模式下，在創(chuàng)建新任務(wù)的時候，直接為它分配一個全新的地址空間，然后將新任務(wù)的代碼裝入并運行。 uCOS 操作系統(tǒng)是基于 spawn 模型的。19.在對嵌入式軟件平臺進行選擇時，通常要考慮的因素：實際嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用項目對該硬件和軟件平臺的使用情況。該平臺的特殊需求。該平臺是否有合適的開發(fā)工具。該平臺所預(yù)留的資源或功能如何。該平臺能否提供用戶開發(fā)的設(shè)備驅(qū)動程序。該平臺是否支持HTTP 、 TCP、 UDP 等 TCP/IP 協(xié)議簇的通信協(xié)議。提供該平臺公司的發(fā)展目標是什么，是否有一個清晰的升級

9、途徑?？梢允褂迷撈脚_開發(fā)的開發(fā)人員有多少，對開發(fā)人員的培訓(xùn)費用是多少。該平臺日后是否還需要完善，往往選擇一個良好的平臺比一個需要日后完善的平臺要便宜多。支持該硬件和軟件平臺公司的財務(wù)狀況如何，能否提供日常的技術(shù)支持等。20.一個控制系統(tǒng)的初始化模塊的基本內(nèi)容。對運行時將要占用的硬件資源進行初始狀態(tài)的設(shè)置。對所控制的有關(guān)設(shè)備進行初始工作狀態(tài)的復(fù)位或調(diào)整。設(shè)定中斷的優(yōu)先級以及初始化相關(guān)的中斷機制?？刂瞥绦蚰K的裝入以及相關(guān)參數(shù)的初始化工作。初始化后應(yīng)提示把控制權(quán)轉(zhuǎn)交給用戶。21.選擇實時操作系統(tǒng)應(yīng)從哪幾方面考慮其性能和功能。操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼所占用的空間應(yīng)比較小。任務(wù)的上下文切換時間越短越好，中斷響

10、應(yīng)時間越快越好。操作系統(tǒng)提供的服務(wù)接口的開放性要好，接口類型應(yīng)比較豐富，毅以利于靈活使用。操作系統(tǒng)對可靠性有較強的保障支持能力。使用簡單，支撐環(huán)境配套好，可配置、可裁剪能力強。22. 任務(wù)的切換基本思想：把當前任務(wù)的運行上下文保存起來，并恢復(fù)新任務(wù)的上下文。任務(wù)切換通常有下面的基本步驟：A 、 將處理器的運行上下文保存在當前任務(wù)的TCB 中。B、 更新當前任務(wù)的狀態(tài)，從運行狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)或阻塞狀態(tài)。C、 按照一定的策略，從所有處于就緒狀態(tài)的任務(wù)中選擇一個去運行。D、修改新任務(wù)的狀態(tài)，從就緒狀態(tài)變成運行狀態(tài)。E、 根據(jù)新任務(wù)的TCB 的內(nèi)容，恢復(fù)它的運行上下文環(huán)境。23. 在嵌入式系統(tǒng)中，常見

11、的存儲管理方案可以分為兩大類：實模式和保護模式。實模式：內(nèi)存的平面使用模式。 特點有：A. 不劃分“系統(tǒng)空間”與“用戶空間”，無須進行地址映射。B.操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間不再有物理的邊界。C.系統(tǒng)中的“任務(wù)”或“進程”，實際上全是內(nèi)核線程。在實模式下，內(nèi)存布局可以分為5 個段：A. 代碼段：包含操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的所有代碼。B.數(shù)據(jù)段：所有帶有初始值的全局變量。C.BSS 段：所有未帶初始值的全局變量。D.堆空間：動態(tài)分配的內(nèi)存空間。E.?？臻g：保存上下文以及函數(shù)調(diào)用時的局部變量和形參。在實模式存儲管理方案下， 主要的工作在于堆空間的管理， 即如何來管理空閑的堆空間、 如何來分配內(nèi)存、如何來回

12、收內(nèi)存等等。保護模式：處理器中必須有MMU硬件并啟用。特點有：A. 系統(tǒng)內(nèi)核和用戶程序都有各自獨立的地址空間。B.每個應(yīng)用程序只能訪問自己的地址空間， 不能去破壞操作系統(tǒng)和其他應(yīng)用程序的代碼和數(shù)據(jù)。24.與普通軟件測試相比，嵌入式軟件測試工作所具有的特點。經(jīng)常采用交叉編譯和交叉測試的方法， 需要在基于目標機的測試和基于宿主機的測試之間作出折中。在嵌入式軟件測試時，除了驗證邏輯上的正確性之外，還要看重系統(tǒng)的性能和健壯性。對嵌入式軟件的實時性進行測試時， 要借助一定的測試工具對應(yīng)用程序的算法復(fù)雜度和操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度進行分析、測試。嵌入式系統(tǒng)的硬件一般采用專門的測試一起進行測試， 兒這些測試工具一般不會在應(yīng)用軟件的開發(fā)中使用。在進行嵌入式軟件測試時必須最大限度的模擬被測軟件的實際運行環(huán)境， 以保證測試的可靠性。25.單元測試時，主要從程序模塊的哪些主要特征進行檢查。模塊接口、局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、重要的執(zhí)行路徑、出錯處理、邊界條件。26.移植嵌入式軟件分為無操作系統(tǒng)的軟件移植和有操作系統(tǒng)的軟件移植。對于把操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件作為一個整體， 移植到一個新的嵌入式硬件平臺上的情況， 在系統(tǒng)移植時， 真正需要移植的主要是 引導(dǎo)加載程序 Boot Loader ，設(shè)備驅(qū)動程序