1.什麼是嵌入式系統？
第一種，根據ieee（國際電氣和電子工程師協會）的定義：
嵌入式系統是「用於控制、監視或者輔助操作機器和裝置的裝置」（原文為devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。
第二種，嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟體硬體可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。
嵌入到物件體系中的專用計算機系統
兩種定義之一即可。
2.與通用型計算機相比，嵌入式系統有哪些特點？
通常是面向特定應用的；
空間和各種資源相對不足，必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗餘；
產品公升級換代和具體產品同步，具有較長的生命週期；
軟體一般都固化在儲存器晶元或微控制器本身；
不具備自主開發能力 ，必須有一套開發工具和環境才能進行開發
3.舉例介紹嵌入式微處理器有哪幾類？
嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的cpu
（1）嵌入式微處理器(embedded microprocessor unit, empu)
嵌入式處理器目前主要有aml86/88、386ex、sc-400、power pc、68000、mips、arm系列等。
（2） 嵌入式微控制器(microcontroller unit, mcu)（又稱微控制器，即將整個計算機系統整合到一塊晶元上）
嵌入式微控制器目前的品種和數量最多，比較有代表性的通用系列包括8051、p51xa、mcs-251、mcs-96/196/296、c166/167、mc68hc05/11/12/16、68300等。
（3） 嵌入式dsp處理器(embedded digital signal processor, edsp)
嵌入式dsp處理器比較有代表性的產品是texas instruments的tms320系列和motorola 摩托羅拉的dsp56000 系列。
（4） 嵌入式片上系統(system on chip)
4.從硬體系統來看，嵌入式系統由哪幾部分組成？畫出簡圖。
嵌入式核心晶元，empu——嵌入式微處理器、emcu——嵌入式微控制器、edsp——嵌入式數字訊號處理器、esoc——嵌入式片上系統。
用以儲存韌體的rom（非揮發性唯讀儲存器）。
用以儲存程式資料的ram（揮發性的隨機訪問儲存器）。
連線微控制器和開關、按鈕、感測器、模/數轉化器、控制器、led（發光二極體）、顯示器的i/o埠。
5.嵌入式微處理器和嵌入式微控制器分別由哪些部件組成，兩者有何區別。
答：嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的cpu。
嵌入式微處理器=運算器+控制器+暫存器組+內匯流排，在應用中必須裝配在專門設計的電路板上，在電路板上必須包括rom、ram、匯流排介面、各種外設等器件。
嵌入式微控制器=cpu核心+儲存器+i/o介面+輔助電路（時鐘、a/d、d/a等）
嵌入式微處理器與嵌入式微控制器的區別：嵌入式微處理器只含有核心，嵌入式微控制器除含有核心外，內部還包含rom、ram儲存器以及各種外設介面、輔助電路等。
和嵌入式微處理器相比，嵌入式微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降，可靠性提高。
6．嵌入式作業系統通常含有幾層，主要實現何功能。
嵌入式作業系統通常包括:
（1）驅動層：硬體相關的底層驅動軟體和裝置驅動介面；如： lcd 、觸控螢幕的驅動及介面。
（2）作業系統層：系統核心（基本模組），擴充套件模組（可裁剪）。基本模組包含記憶體管理、檔案管理和程序排程；擴充套件模組包含網路模組、圖形驅動、資料庫驅動等。
（ 3）應用層：應用程式介面。
7.嵌入式系統開發過程？
答：嵌入式系統的開發主要分為系統總體開發、嵌入式硬體開發和嵌入式軟體開發3大部分。流程如圖所示。
8.嵌入式系統除錯常用的基本方法？
答：常用的三種方法：模擬除錯（simulator）、全**除錯（emulator）、bdm/jtag除錯（bdm/jtag debugger）。
模擬除錯：偵錯程式和待除錯的嵌入式軟體都在主機上執行，由主機提供乙個模擬的目標執行環境，可以進行語法和邏輯上的除錯。
優點：簡單方便，不需要目標板，成本低
缺點：功能非常有限，無法實時除錯
全**除錯（emulator）：這種方式用**器完全取代目標板上的mcu，**器是仿照目標機上的cpu而專門設計的硬體。**器與目標板通過**頭連線，與主機有串列埠、並口、網口或usb口等連線方式。
優點：功能非常強大，軟硬體均可做到完全實時**除錯
缺點：**昂貴。
bdm/jtag除錯：這種方式有乙個硬體除錯體。該硬體除錯體與目標板通過bdm、jtag等除錯介面相連，與主機通過串列埠、並口、網口或usb口相連。
待除錯軟體通過bdm/jtag偵錯程式**到目標板上執行。
優點：方便、簡單，軟硬體均可除錯
缺點：需要目標板，且目標板工作基本正常（至少mcu工作正常），僅適用於有除錯介面的晶元
9.理解交叉編譯和交叉除錯。
答：嵌入式軟體開發所採用的編譯為交叉編譯。在一種計算機環境中執行的編譯程式，能編譯出在另外一種環境下執行的**，稱這種編譯器支援交叉編譯。
簡單地說，就是在乙個平台上生成另乙個平台上的可執行**。要進行交叉編譯，需要在主機平台上安裝對應的交叉編譯器，然後用這個交叉編譯器編譯源**，最終生成可在目標平台上執行的**。
在嵌入式軟體開發中，除錯時採用的是在宿主機和目標機之間進行的交叉除錯，偵錯程式仍然執行在宿主機的通用作業系統之上，但被除錯的程序卻是執行在基於特定硬體平台的嵌入式作業系統中，偵錯程式和被除錯程序通過串列埠或者網路進行通訊，偵錯程式可以控制、訪問被除錯程序，讀取被除錯程序的當前狀態，並能夠改變被除錯程序的執行狀態。
10.嵌入式系統面臨的挑戰
原因：(1)嵌入式系統發展與計算機技術發展越行越遠
（2）計算機技術逐步以通用化戰勝專用化
（3）嵌入式技術逐漸桌面化
第二章作業答案
一、馮諾依曼結構
結構特點：1、指令和資料儲存在相同的記憶體空間，但儲存位址不同。
2、處理器利用相同的匯流排處理記憶體中的指令和資料，指令和資料具有相同的資料寬度，指令與資料無法同時訪問。
arm7嵌入式微處理器亦採用此結構
哈佛體系結構
結構特點：
1、指令儲存和資料儲存分開，指令和資料分別位於不同的儲存空間。
2、指令與資料的訪問採用不同匯流排，取指令和訪問資料可同時進行，微處理器具有較高的執行效率
數字訊號處理器dsp通常採用哈佛結構 ，arm9嵌入式微處理器亦採用此結構。
二、命名規則
1、基於arm architecture的版本命名規則
| arm vn| variants| x（variants）|
vn n -- 指令集版本號，n[1:7]。
variants -- 變種。
x（variants） -- 排除x後指定的變種
例，armv5txm表示arm指令集版本為5，支援t變種，不支援m變種。
2、基於arm architecture版本的處理器系列命名規則
arm·x -- 處理器系列 ·y -- 儲存管理/保護單元，若為2包括記憶體管理單元(mmu) ，若為4包括記憶體保護單元(mpu)
·z – cache； t—支援thumb指令集
d -- 支援片上除錯（加斷點，單步執行）
i -- 支援embedded ice，支援嵌入式跟蹤除錯。開發環境可跟蹤除錯目標板。
m—支援長乘法運算； e—支援增強dsp運算；
f—具備向量浮點單元vfp
-s -- 可綜合版本，無s硬核,工藝固定不可綜合。
例：arm7tdmi：只有核心；
arm720t：有核心、快取記憶體和記憶體管理單元(mmu)組成。
arm740t：由核心、快取記憶體和記憶體保護單元(mpu)組成
arm7ej-s：帶有dsp和jazelle tm 技術，能夠實現j**a加速功能，處理器的可綜合版本；
三、工作狀態
arm狀態：正執行arm指令的處理器在arm狀態下工作。在arm狀態下，處理器只能執行執行字對齊的32位arm指令。
thumb狀態：正執行thumb指令的處理器在thumb狀態下工作。在thumb狀態下，處理器只能執行半字對齊的16位thumb指令。
thumb-2狀態：正在執行thumb-2指令的處理器在thumb-2狀態下工作。在thumb-2狀態下，處理器可以執行16位或32位混合的thumb-2指令，無需arm狀態和thumb狀態之間轉換。
四、工作狀態切換
arm和thumb兩種工作狀態由當前程式狀態暫存器cpsr中的t(thumb)位決定，並切換工作。當時，處於arm狀態，當時，處於thumb狀態。
進入thumb狀態：當運算元暫存器rm的狀態為bit[0]=1時，執行「bx rm」指令進入thumb狀態。如果處理器在thumb狀態下進入異常處理時，自動進入arm狀態，當異常處理返回（irq、fiq、undef、about、swi）時，自動返回thumb狀態。
進入arm狀態：當運算元暫存器rm的狀態為bit[0]=0時，執行「bx rm」指令進入arm狀態。在處理器進行異常處理（irq、fiq、undef、about、swi）時，如果把pc放入異常模式連線暫存器lr中，從異常向量位址開始執行，可以進入arm狀態。
五、cisc（複雜指令系統計算機）
risc（精簡指令系統計算機）
risc的特點：1.指令集中的大多數指令只需要執行簡單和基本的功能，其執行過程是在乙個機器週期內完成的。
2.由於儲存器訪問指令執行時間較長，應儘量減少這類指令。採用載入/儲存指令結構。面向運算部件的運算元都經重載入指令和儲存指令，從儲存器取出後預先放在暫存器對內，以加快執行速度。
3.晶元邏輯不採用或少採用微碼技術，而採用硬佈線邏輯，以減少指令解釋的開銷。
4.減少指令數和定址方式，使控制部件簡化，加快執行速度。
5.指令格式固定，指令解碼簡化
6.編譯開銷很大，應盡量優化
採用的特別技術：1.所有的指令都可根據前面的執行結果決定是否被執行，從而提高執行效率。
2.可用load/store指令批量傳輸資料，以提高資料的傳輸效率。3.
可在一條資料處理指令中同時完成邏輯處理和移位處理。
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