嵌入式系统设计原理及应用复习题答案自制版(电子科大)

考试题型:填空题、选择题、简答题、计算题、设计题 考试方式:开卷

第0章 绪论

l、什么是数字系统设计技术?

在解决了对不同目标信息的数字化编码、数字化传输、数字化解码的基本理论、算法定义和协议规范之后,对其如何进行系统的构成,如何以最优 化的性能(如速度)、最低廉的成本(如芯片而积、集成密度等)来实现该系统的技术。 2、什么是集成电路IC?

集成电路(IC)是指通过一系列特定的加工工艺,将多个晶体管、电阻、电容等器件,按照一定的电路连接集成在一块半导体单品片(如Si或GaAs)

或陶瓷等基片上,作为一个不可分割的整体完成某一特定功能的电路组件 3、什么是集成电路IP?

集成电路IP是经过预先设计、预先验证,符合产业界普片认同的设计规范和设计标准,具有相对独立功能的电路模块或予系统。其具有知识含量高、

占用芯片而积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点,可以复用(Reuse)于SOC、SOPC或复杂ASIC设计中。 4、什么是sOc?

SOC,即嵌入式系统发展的最高形式—一片上系统。从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广 义角度讲,SOC是一个微小型系统, 5、光刻的基本原理。

光刻是以某种波长的光为曝光光源,透过掩模版(由不透光的图形组成),照射在涂有光刻胶(光致抗蚀剂)的被加工材料表面上,利用光刻胶的感光性和抗蚀性,经过化学显影,制作出与掩模版图形一致的光刻胶图形。

光刻是复制微细图形的最有效手段之一,是芯片制作的核心技术。 掩模版是一种玻璃板,加了一个反射金属层。

光刻胶是一种光敏组织聚合物,性质与胶卷类似,光能改变它的化学性质。

第1章 嵌入式系统基础知识

4、嵌入式系统的定义和特点是什么?

分别从技术角度和系统角度给出嵌入式系统的定义 技术角度:以应用为中心、以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机

系统。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在—起的系统 系统角度:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统

嵌入式系统的特点是什么?

从三要素说:嵌入式:嵌入到对象体系中,有对象环境要求 专用性:软、硬件按对象要求裁减 计算机系统:实现对象的智能化功能

功耗限制、低成本、多速率、环境相关性、系统内核小、专用性强、不可垄断性、产品相对稳定性 具有实时性 课件上的表达:

(1)专用性:与具体应用紧密结合,按照特定的 应用需求进行设计,完成预定的任务。

(2)隐敝性:通常是宿主设备的一个部分,隐藏 在其内部,不为人知。

(3)资源受限:要求小型化、轻量化、低功耗及

低成本,对系统的配置及软件开发有着苛刻的要求。 (4)高可靠性:大多面向控制应用,系统的可靠 性十分重要。

(5)实时性:在一个可预测和有保证的时间段内 对外部事件作出正确的反应。

(6)软件固化:软件固化在只读存储器中,用户 通常不能随意。

5、什么是软件?一般包括几个部分?软件产品的特性是什么?

软件(software)是计算机系统中与硬件(hardware)相互依存的另一部分,它包括程序(program)、相关数据(data)及其说明文档(document)。 其中:

– 程序是按照事先设计的功能和性能要求执行的指令序列; – 数据是程序能正常操纵信息的数据结构;

– 文档是与程序开发维护和使用有关的各种图文资料。

软件是一种逻辑实体,具有抽象性。 软件没有明显的制造过程。

软件在使用过程中,没有磨损、老化的问题。

软件对硬件和环境有着不同程度的依赖性。这导致了软件移植的问题。 软件的开发至今尚未完全摆脱手工作坊式的开发方式,生产效率低。 软件是复杂的,而且以后会更加复杂。 软件的成本相当昂贵。

软件工作牵涉到很多社会因素。

6、嵌入式系统的一般分为哪几层?每层的具体作用是什么? 应用层——》操作系统层——》驱动层——》硬件

? 驱动层

驱动层是直接与硬件打交道的一层,它对操作系统和应用提供所需的驱动的支持。该层主要包括三种种类型的程序。

? 操作系统层

操作系统是计算机中最基本的程序。操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与协调等并发的活动;操作系统提供用户接口,使用户获得良好的工作环境;操作系统为用户扩展新的系统功能提供软件平台。

? 应用层

应用层软件主要由多个相对独立的 应用任务组成

每个应用任务完成特定的工作,如I/O任务、计算的任务、通信任务等,由操作系统调度各个任务的运行。

7、嵌入式处理器一般分为哪几类? 嵌入式处理器分类 口微控制器(MCU) 口微处理器( MPU)

口数字信号处理器(DSP) 口片上系统(SOC)

8、常用电平标准有哪些?理解电平匹配的含义。 常用的电平标准

TTL:Transistor-Transistor Logic 三极管结构。

Vcc:5V:VOH>=2.4V;VOL<=0.5V VIH>=2V;VIL<=0.8V LVTTL(Low Voltage TTL)

LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的

Vcc:3.3V:VOH>=2.4V;VOL<=0.4V;VIH>=2V;VIL<=0.8V Vcc:2.5V:VOH>=2.0V;VOL<=0.2V;VIH>=1.7V;VIL<=0.7V CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor

Vcc:5V:VOH>=4.45V;VOL<=0.5V;VIH>=3.5V;VIL<=1.5V LVCMOS (Low Voltage CMOS)

LVCMOS又分3.3V、2.5V以及更低电压的

Vcc:3.3V:VOH>=3.2V;VOL<=0.1V;VIH>=2.0V;VIL<=0.7V Vcc:2.5V:VOH>=2.0V;VOL<=0.1V;VIH>=1.7V;VIL<=0.7V ECL:Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路 Vcc=0V,Vee:-5.2V :

VOH=-0.88V;VOL=-1.72V;VIH=-1.24V;VIL=-1.36V PECL(Positive ECL )

Vcc=5V: VOH=4.12V;VOL=3.28V;VIH=3.78V;VIL=3.64V LVPECL(low voltage PECL )

Vcc=3.3V; VOH=2.42V;VOL=1.58V;VIH=2.06V;VIL=1.94V ECL:Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路 Vcc=0V,Vee:-5.2V :

VOH=-0.88V;VOL=-1.72V;VIH=-1.24V;VIL=-1.36V PECL(Positive ECL )

Vcc=5V: VOH=4.12V;VOL=3.28V;VIH=3.78V;VIL=3.64V LVPECL(low voltage PECL )

Vcc=3.3V; VOH=2.42V;VOL=1.58V;VIH=2.06V;VIL=1.94V LVDS:Low Voltage Differential Signaling 低压差分信号传输

LVDS使用注意:可以达到600M以上,PCB要求较高,差分线要求严格等长。 差分幅度输出为350mV~400mV,输入阈值为100mV 三星S3C2440A支持电平标准:CMOS、TTL、LVCMOS

9、什么是集成电路的封装?封装考虑的主要因素有哪些?常用的封装有哪些? 封装指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。 需考虑的因素:安装半导体集成电路芯片用的外壳 安放、固定、密封、保持芯片和增强电热性能 内部芯片与外部电路的连接

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