本文格式為Word版，下載可任意編輯——北航17系嵌入式系統大綱2023（答案）1.嵌入式系統目前被大多數人接受的一般性定義是什么？舉例說明嵌入式系統的應用。

嵌入式系統是“以應用為中心，以計算機為技術基礎，軟硬件可裁減，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性能有嚴格要求的專用計算機系統。應用：應用極其廣泛，例如數字電視、電視盒子、可穿戴設備、智能家電

2.嵌入式系統三要素？

嵌入性（嵌入到對象體系中，有環境要求）、專用性、計算機（實現對象的智能化功能）

3.嵌入式系統與單片機的區別？

單片機屬于嵌入式系統，但只有嵌入式系統的部分結構和部分功能。（1）單片機數據處理能力有限、處理速度有限；

（2）單片機不適合運行操作系統，難以進行繁雜的運算及處理功能；

（3）嵌入式系統強調基于平臺的設計、軟硬件協同設計，單片機多采用軟硬件流水設計；（4）嵌入式系統設計核心是軟件設計（70%工作量），單片機系統軟硬件設計所占比例基

本一致。

（5）單片機無網絡功能。

4.嵌入式系統與PC機的區別？

（1）嵌入式系統一般專用于特定任務，PC是通用計算機；

（2）嵌入式系統使用多種類型的處理器，系統硬件資源比PC機少的多，但種類遠超PC；（3）嵌入式系統常有實時約束，也有功耗、成本約束，且常在極端環境下運行，故障造

成的后果比PC更嚴重；

（4）嵌入式系統得到多種微處理器體系的支持；（5）嵌入式系統需要專用工具和方法進行開發設計5．嵌入式處理器分為哪幾類，說明定義及特點？

（1）嵌入式微處理器（MPU），就是和通用計算機的處理器對應的CPU，“加強型〞通

用微處理器。特點：體積小，功耗低，只保存和嵌入式應用相關的功能，在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面功能加強

（2）嵌入式微控制器（MCU），就是將整個計算機系統的主要硬件集成到一塊芯片中，

具有各種必要功能和外設。特點：一個系列的MCU具有一致的處理器內核，只不過存儲器與外設的配置及封裝不同，可以最大限度地和應用需求匹配。

（3）嵌入式DSP，專門用于信號處理方面的處理器。特點：很高的編譯效率和指令執

行速度，主要用于數字濾波、頻譜分析、FFT等方面。

（4）嵌入式SOC，就是追求產品系統最大寬容的集成器件。絕大多數系統構件都在一

個系統芯片內部。特點：結構簡單、體積小、功耗低、可靠性高、設計生產效率高（5）嵌入式SOPC，是用可編程規律技術把整個系統放到一塊硅片上。（片上可編程系

統）特點：采用超深亞微米工藝技術，使用一個或以上的嵌入式處理器，設計方式靈活，可裁減、可擴展、可升級，具有軟硬件在系統可編程的功能。

6．嵌入式實時操作系統的定義、特點和分類？

定義：能夠對外部事件做出及時響應的系統。響應時間要有保證特點：多任務、有線程優先級（是否為進程）、多種中斷級別分類：硬實時操作系統、軟實時操作系統7．嵌入式系統的特點？

（1）是面向具體應用的產品?？梢悦嫦蚰骋粋€領域、某一行業、某一用戶的具體產品，

不具有通用性，不能獨立發展；對功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力等有嚴格要求

（2）嵌入式軟件特征。具有實時性、高質量、高可靠，程序固化；內核小，無系統軟件

和應用軟件的明顯區分（3）需要軟硬件開發工具和系統軟件

（4）需要應用專家參與開發。一般不是一個獨立的應用產品，是某個產品的一部分，需

要相應方面的應用專家參與（5）分散而不壟斷（市場）

8．按表現形式和實時性嵌入式系統的分類？

按表現形式：芯片級嵌入、模塊級嵌入、系統級嵌入按實時性要求：非實時系統、軟實時系統、硬實時系統9．軟硬件協同設計的目的？其涉及的內容有哪些？

目的：縮短開發周期；取得更好的設計效果；滿足苛刻的設計限制；（太長了，這一點不答了）不僅包含芯片本身，還必需包含完整的開發系統和典型應用實例而供應商提供的服務和技術支持也當然成為產品不可分割的一部分。

涉及的內容：系統任務描述；軟硬件劃分；軟硬件協同綜合；軟硬件協同仿真；與系統設計相關的低壓低功耗設計，可測性設計

？？？10．用框圖簡述嵌入式開發的流程？（第一節）

11．馮·諾依曼結構與哈佛結構的區別？

馮。諾依曼結構：將指令和數據存放在同一片存儲空間，統一編址，指令和數據通過同一總線訪問；

哈佛結構：是一種并行體系結構，程序和數據存放在不同的存儲空間，獨立編址，獨立訪問，與之對應的是系統中設置的兩條總線（程序總線和數據總線），使數據吞吐量大大提高。

12．嵌入式硬件系統包括那些部分，與一般的計算機處理系統有什么區別？

包含的部分：以嵌入式處理器為核心，主要由嵌入式處理器、存儲器、總線、通信接口和I/O設備

區別：嵌入式硬件系統資源比一般的PC系統少的多，單種類遠超PC，并且可以靈活地配置

13．總線的定義及主要參數，舉至少三個總線例子。

定義：把處理器與存儲器、I/O設備相連接的信息通道；是數據、地址和控制信息的公共通路；并不僅僅指的是一束信號線，而應包含相應的通信協議。

主要參數：帶寬（最大穩態數據傳輸率MB/S）、位寬(總線能同時傳送的數據位數)、工作時鐘頻率（MHz）總線帶寬=工作時鐘頻率*位寬例子：PCI、I2C、CAN、SPI

14．按編程工藝分FPGA分為哪幾類，簡要說明其各自特點？

（1）熔絲或反熔絲編程器件——ActelFPGA器件。特點：體積小，集成度高，速度高，易加密，抗干擾，耐高溫；只能一次編程，設計初期階段不靈活

（2）SRAM——大多數FPGA。特點：可反復編程，實現系統功能的動態重構；每次上電需重新下載，實際應用需外掛EEPROM來保存程序

（3）EEPROM——大多數CPLD。特點：可反復編程；不用每次上電重新下載，但相對速度慢，功耗較大

15．IP資源復用的定義，IPCore的分類

IP資源復用：在集成電路設計過程中，通過繼承、共享或購買所需的部分或全部智力產權內核（IPCore），進行設計、綜合和驗證，從而加速流片設計過程的設計方法。IPCore分類：微處理器?、處理器外設?、DSP算法?、通信控制器?、圖像處理?16．常見的通信接口有哪些？他們的主要特點是什么？至少舉3個接口為例進行描述。

并口：并行傳送，速度快，但傳送線路長度受限（打印機接口）

串口：RS232C：傳輸速率低、傳輸距離近，抗共模干擾能力差。USB：即插即用，小功率設備可由主機直接供電

Bluetooth：功耗低、世界范圍內可用、成本低，但與IEEE802.11b產品相互干擾17．為什么在FPGA中嵌入處理器？

（1）FPGA適用于規律控制、接口控制、規則數據處理，設計具有繁雜算法和規律控制系統時，需要結合使用嵌入式處理器。

（2）將處理器嵌入FPGA能最大限度地提高系統集成度，降低系統設計繁雜度，加快上市時間。

（3）對需求變化提供較大的靈活性，無需重做一塊新PCB或采用新的處理器就能夠對軟、硬件進行調試，對變更進行測試。

18．FPGA與CPLD的優點

（1）隨VLSI工藝的不斷提高，FPGA/CPLD芯片規模越來越大，其單片規律門數可達到上百萬門，所能實現的功能也越來越強，同時也可實現系統集成；（2）FPGA/CPLD的資金投入小，節省了大量潛在的花費；

（3）用戶可以反復地編程、擦除、使用或者在外圍電路不動的狀況下用不同軟件實現不同的功能，試制的樣片以最快的速度占領市場；（4）具有完善先進的開發工具；

（5）靈活地定義管腳功能，減輕設計工作量，縮短開發時間；（6）保密性好

Verilog硬件描述語言的語法和使用方法PPT都需把握，題型編程。

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1、FPGA設計的一般流程？每一步的功能？

器件編程器件測試設計輸入?原理圖?硬件描述語言?波形圖/狀態圖功能仿真設計準備設計實現?優化、綜合?適配、分割?布局、布線時序仿真2、FPGA配置的三種方式分別是什么？配置的三個階段是什么？

配置方式：FPGA主動串行(AS)方式；JTAG方式；FPGA被動(Passive)方式三個階段：復位、配置和初始化

3、Quartus環境下生成的用于直接配置FPGA和配置芯片（EPCS）的文件分別是什么？

直接配置FPGA：.sof文件配置芯片(EPCS)：.pof文件4、構成SOPC的三種方案是什么？

（1）基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系統；（2）基于FPGA嵌入IP軟核的SOPC系統；（3）基于HardCopy技術的SOPC系統