光机所《嵌入式系统》课程报告2011-2012(1)

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《嵌入式系统》
课程专题报告

学 院： 中科院长春光机所
专 业： 光学
学 期：2011－2012（1）

题号 一 二 三 四 总分
满分 30 20 20 30 100
得分
2

一题满分
30

得分
一、阐述题（每小题6分，共30分）
1．你是如何理解嵌入式系统的？与通用计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？
答：（1）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。
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。
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。
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，
使得这种扩展或者裁剪能够非常顺利的进行。
（2）与通用计算机相比，嵌入式系统的特点有：a．嵌入式系统通常是面向特定应用
的；b．嵌入式系统功耗低，体积小，集成度高，成本低；c.嵌入式系统具有较长的生命
周期；d.嵌入式系统具体固化的代码；e.嵌入式系统本身不具有自主开发能力，即使设计
完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进
行开发；f.嵌入式系统软件需要RTOS开发平台；g.嵌入式系统开发人员以应用专家为主；
h.嵌入式系统是知识集成系统。
2．嵌入式处理器包括哪几种类型？说明嵌入式系统的典型组成。
答：（1）嵌入式系统的硬件核心是嵌入式处理器。
嵌入式处理器可以分为四类：a.嵌入式微处理器EMPU（Embedded Microprocessor Unit）；
b.嵌入式微控制器EMCU；（Embedded Microcontroller Unit）；c.嵌入式数字信号处理器EDSP
（Embedded Digital Signal Processor）；d.嵌入式片上系统ESoC（Embedded System on Chip）；
。
（2）嵌入式系统是面向特定应用的，但就其组成而言，它们一般都是由硬件，软件以
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及嵌入式系统的开发工具和开发系统三部分组成的。
3．MOV R0，#0x2468 这个指令有错误吗？为什么？如果有错请提出修改意见。
4．S3C44B0X具有多少通用I/O口？它们具有哪些功能？
答：S3C44B0X具有71个通用I/O口。有8个外部中断口，71个多功能输入输出口。
S3C44B0X具有71个通用多功能输入输出引脚，包含在7组端口中。
端口A：10位，输出端口（地址线）
端口B：11位，输出端口（bank选择线和SDRAM的接口信号线）
端口C：16位，I/O端口（数据线、IIS接口线或LED数据线等）
端口D：8位，I/O端口（LED的信号线）
端口E：9位，I/O端口（串口信号线和定时器输出）
端口F：9位，I/O端口（多功能I/O口）
端口G：8位，I/O端口（多功能I/O口）
5．简述ARM微处理器的七种运行模式。
答： ARM 处理器有7种工作模式，这7种模式及其特点是：
（1）快速中断模式(fiq)
支持高速数据传输或通道处理，外部中断fiq信号有效且CPSR的F=0进入。（2）中断
模式(irq)
用于通用中断处理，外部中断irq信号有效CPSR的I=0进入。
（3）管理员模式(svc)
操作系统的保护模式， 复位、软件中断进入。主要用于 SWI(软件中断)和 OS(操作系统)。
这个模式有额外的特权，允许你进一步控制计算机。
（4）中止模式(abt)
支持虚拟内存和/或内存保护 预取指令中止/数据中止进入
（5）未定义模式(und)
支持硬件协处理器的软件仿真（浮点、向量运算） 未定义指令进入
（6）系统模式(sys)
支持操作系统的特殊用户模式(运行操作系统任务）
（7）用户模式(usr)
正常的程序执行模式，此模式应用程序不能访问受操作系统保护的资源，不能改变模式，
除非异常发生。
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二题满分
20

得分
二、嵌入式系统分析（每小题10分，共20分）
1．在日常生活中，你接触过哪些嵌入式产品？他们都有些什么功能？
答：移动电话（手机）、MP4等。
移动电话（手机）最为基本的功能就是通信功能，除此之外多数手机还包含PDA、
游戏机、MP3、照相机、摄影、录音、GPS、上网等功能。MP4是一种集音频，视频、图
片浏览、电子书收音机等于一体的多功能播放器。
2．结合嵌入式系统的典型组成，试分析常见的嵌入式产品（如PDA、手机等）大体的结构
组成？
答：嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用
程序等四个部分组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的单元。对于我们常用的手机来说，
手机就是一个嵌入式硬件平台，而我们在其上用来实现拨打电话，发送短信的图形界面也就
是所谓的手机操作系统，也属于嵌入式操作系统。无论什么类型的手机都应该包含手机存储
器，分为只读存储器和随机存取存储器。手机的操作系统同样类似于计算机，也会使用RAM
存储器作为临时数据保存空间。
从外部结构来看，手机结构一般包括：LEDLENS、上盖、下盖、按键、DOME、电池盖、
电池盖按键、天线、Speaker、Ear jack、Motor、LCD、隔离罩、其它外露的元件等。

三题满分
20

得分
三、ARM汇编语言设计（每小题10分，共20分）
用ARM汇编代码实现以下C程序段。
（1）if (x - y<3)
x=0;
else
y=0;
解：MOV R0，#X
MOV R1，#Y
SUB R3，R0，R1 ； R0减R1，结果写入R3
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CMP R3，#3 ； 比较R3与3的大小
MOVLT R0，#0 ； XMOVGT R1，#0 ； X>Y则令Y=0
MOVEQ R1=0 ； X=Y则令Y=0
（2）for(i=0;i<20;i++)
x[i]=a[i]*b[i]
解：MOV R2，#adddr a
MOV R3，#adddr b
MOV R4，#adddr x
MOV R0，#20 ；记录20次循环
MOV R1，#0 ；记录数组内相对于首地址的偏移
LOOP：
LDR R5，[R2+R1] ；从内存中取出a[i]与b[i]写入R5，R6
LDR R6，[R3+R1]
MUL R7，R5，R6 ；做乘法运算
STR R7，[R4+R1] ；将结果写回内存中相应的单元
ADD R1，R1，#1 ；指向数组的下一个元素
SUBS R0，#1 ；计数器减1，控制循环条件
BNE LOOP ；不为0则继续循环

四题满分
30

得分
四、嵌入式系统设计（共30分）
根据对本课程的理解，设计一个嵌入式产品（或系统，或项目，或创意），产品（或系统，
或项目，或创意）题目自拟，系统可大可小，要求如下：
（1）题目（题目要求新颖，应该是自己的想法）。
（2）明确指出项目的创新点。
（3）描述系统的功能。
（4）画出系统的结构框图（详细电路图更好）。
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（5）说明系统中使用的器件（如果能够确定的话）。
（6）画出系统软件流程图（或结构图）。
（7）说明系统中的主要技术问题。
答：（1）题目：基于51单片机的电子琴
（2）创新点：这个键盘是用铁丝焊接的，省钱省事。
（3）用铁丝焊接成7个开关，分别连接到51 的p0的7个端脚上（p0.1--p0.6)，手
按的时候会连通电路.同时在P3的P3.4接一个蜂鸣器做输出。通过7个开关给单片机信号，
单片机再输出不同频率的信号直接驱动蜂鸣器发音，对应音乐中的1,2,3,4,5,6,7音节，从而达
到电子琴的目的。
（4）结构图框图：

电路图：
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（5）器件：51单片机，蜂鸣器，三极管，铁丝做的按键。
（6）软件流程图：

（7）主要技术：单片机最小系统的应用，输入输出的应用。电路的焊接，软件的编
写问题。