嵌入式技術(shù)基礎與實踐第3版課后習題8章答案

1、試閱：hello 正文第一章1嵌入式系統(tǒng)的基本含義是什么？為什么說單片機是典型的嵌入式系統(tǒng)？答：即MCU的含義是：在一塊芯片上集成了中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM/ROM等）、定時器/計數(shù)器及多種輸入輸出（I/O）接口的比較完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。大部分嵌入式系統(tǒng) 以 MCU 為核心進行設計。 MCU 從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式系統(tǒng)的應用特點專門 設計的，它能很好地滿足應用系統(tǒng)的嵌入、面向測控對象、現(xiàn)場可靠運行等方面的要求。因 此以 MCU 為核心的系統(tǒng)是應用最廣的嵌入式系統(tǒng)。2 簡述嵌入式系統(tǒng)的特點以及應用領域（舉例、。答：嵌入式系統(tǒng)屬于計算機系統(tǒng)，但不單獨以通用計算機的面目出現(xiàn)

2、;嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專用工具和特殊方法 ;使用 MCU 設計嵌入式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)與程序空間采用不同存儲介質(zhì);開發(fā)嵌入式系統(tǒng)涉及軟件、硬件及應用領域的知識;嵌入式系統(tǒng)的其他特點 ,比如緊張的資源，較高穩(wěn)定性要求，低功耗，低成本等。一般用于工業(yè)控制，智能家電，日常電子等領域。 日常數(shù)碼產(chǎn)品：手機， MP3，U 盤，相機等。 日常工業(yè)類：冰箱，空調(diào)，微波爐，汽車等。3 .比較MCU與CPU的區(qū)別與聯(lián)系。答：CPU是一個單獨的PC處理器。而MCU，則有微處理器，存儲器（RAM/ROM等）、定時 器/計數(shù)器及多種輸入輸出（I/O）接口的比較完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。所以可以這么說，MCU是一個包含微處理器的嵌入式

3、系統(tǒng)，而 CPU僅僅是一個處理器而已。4. 總結(jié)嵌入式系統(tǒng)常用術(shù)語。硬件： 封裝，印刷電路板， 動態(tài)可讀寫隨機存儲器與靜態(tài)可讀寫隨機存儲器， 只讀存儲器， 閃速存儲器，模擬量與開關量。通信：并行通信，串行通信，串行外設接口，集成電路互連總線，通用串行總線，控制器 局域網(wǎng)，背景調(diào)試模式，邊界掃描測試協(xié)議，串行線調(diào)試技術(shù)。功能模塊及軟件：通用輸入 /輸出，A/D與D/A，脈沖寬度調(diào)制器，看門狗，液晶顯示，發(fā) 光二級管，鍵盤，實時操作系統(tǒng)。5. C語言的那些特性使得它成為嵌入式系統(tǒng)中使用頻率最高的高級語言。答：相比底端匯編，更簡單易學；與高級語言如（C+， C#， java 等）相比，執(zhí)行效率高，編

4、譯后的編碼體積小，而且支持好的編譯器還支持嵌入?yún)R編代碼；對位的操縱能力很強。6. 舉例說明結(jié)構(gòu)體變量類型的定義、結(jié)構(gòu)體變量的聲明與使用方法。C 語言中所有數(shù)據(jù)類型遵循 “先定義后使用 ”的原則。 （1）結(jié)構(gòu)體的說明和結(jié)構(gòu)體變量的定義2）結(jié)構(gòu)體變量的使用結(jié)構(gòu)體成員的表示方式：3）結(jié)構(gòu)體指針結(jié)構(gòu)體變量 . 成員名s1.age=18;例如，定義一個名為 structure student char name8; char class10; int age;1student 的結(jié)構(gòu)體變量類型：/ 定義名為 student 的結(jié)構(gòu)體變量類型 / 成員變量 name 為字符型數(shù)組/ 成員變量 class

5、為字符型數(shù)組/ 成員變量 age 為整型;這樣，若聲明 s1 為一個 student 類型的結(jié)構(gòu)體變量，則：struct student s1; / 聲明 s1 為 student 類型的結(jié)構(gòu)體變量又如定義類型同時聲明：structure student char name8; char class10; int age;s1;/ 定義名為 student 的結(jié)構(gòu)體變量類型 / 成員變量 name 為字符型數(shù)組/ 成員變量 class 為字符型數(shù)組/ 成員變量 age 為整型/ 聲明 s1 為 student 類型的結(jié)構(gòu)體變量7.第二章1. ARM 處理器分為哪幾個系列？簡要說明各系列的主要應

6、用范圍。1）ARM Cortex-A50 系列處理器：手勢控制功能，現(xiàn)實技術(shù)、移動游戲、Web2.0 技術(shù)2）ARM Cortex-A 系列處理器：高計算要求、運行豐富操作系統(tǒng)、交互媒體和圖形體驗3）ARM Cortex-R 系列處理器：智能手機、硬盤驅(qū)動器、數(shù)字電視、醫(yī)療行業(yè)、工業(yè)控制， 汽車電子等4）ARM Cortex-M 系列處理器：智能測量、人機接口設備、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家 用電器、消費型產(chǎn)品和醫(yī)療器械2. ARM Cortex-M0+ 處理器有哪些特點？說明其主要應用領域。1）M0+內(nèi)核：支持 16位Thumb指令集2）嵌套中斷向量控制器 :與 MCU 緊耦合，支持中斷嵌套

7、，采用向量中斷機制3）總線網(wǎng)絡：M0+內(nèi)部總線系統(tǒng)的核心4）調(diào)試組件：基于硬件，支持兩個硬件斷點和兩個觀察點，支持單步調(diào)試和向量捕捉， 支持多個軟件斷點5) 總線接口：可高速整體訪問所有系統(tǒng)外設和內(nèi)存6) SysTick系統(tǒng)時鐘：用于實時操作系統(tǒng)RTOS的時鐘或僅僅作為計數(shù)器7) 其他模塊：系統(tǒng)控制模塊提供系統(tǒng)運行信息和系統(tǒng)配置功能；微型跟蹤緩沖器提供程 序追蹤功能；存儲器保護單元是一個選配的單元應用領域： 家用電器、白色商品、醫(yī)療監(jiān)控、電子測量、照明設備以及功耗與汽車控制器 件等各種廣泛應用的智能傳感器與智能控制系統(tǒng)， 提供超低功耗、 低成本微控制器 (MCU)。第三章1. 簡述 ARM C

8、ortex-M0+ Kinetis L 系列 MCU 的型號和標識。飛思卡爾Kinetis系列MCU的型號眾多，但同一種系列的CPU核是相同的Kinetis L 系列命名格式： Q KL # # A FFF R T PP CCN)本書：MKL25Z128VLK42. 簡要闡述硬件電路中濾波電路、耦合電路的具體作用。 濾波電路：改善系統(tǒng)的電磁兼容性，降低電源波動對系統(tǒng)的影響，增強電路的穩(wěn)定性。 耦合電路：3. 解釋最小系統(tǒng)概念，并結(jié)合KL25開發(fā)板，歸納實現(xiàn)最小系統(tǒng)需要的引腳資源。硬件最小系統(tǒng)：由電源、主板和CPU內(nèi)存組成在這個系統(tǒng)中，沒有任何信號線的連接，只有電源到主板的電源連接 .在判斷的過

9、程中通過聲音來判斷這一核心組成部分是否可正常工 作。KL25硬件最小系統(tǒng)引腳包括電源類引腳、復位引腳、晶振引腳4. 給出KL25的Flash及RAM的大小、地址范圍。Flash： 128KB(0x0000_00000x0001 FFFF)0x0000_00000x07FF_FFFFRAM ： 16KB0x0000_00000x3FFF_FFFF5. KL25開發(fā)板SD-FSL-KL25-EV中使用什么標準調(diào)試接口，具體如何實現(xiàn)？SWD( Serial Wire Debug)串行協(xié)議訪問處理器接口觀察三色燈變化、串口通信、USB 口通信將USB線的迷你USB 口端接入開發(fā)板的 USB扁口，將US

10、B線的另一端USB扁口接入PC 的USB 口，給開發(fā)板供電。將TTL-USB串口線與評估板上的串口連接(藍線-RX白線-TX,黑線-GND),串口線的USB接 PC 的 USB 口。將USB線的“迷你 USB口”端接入開發(fā)板的 USB扁口，另一端 USN扁口接入PC的USB 口。6. 給出 KL25 芯片的 RAM、 Flash 的地址范圍，說明堆?？臻g、全局變量、常量、程序分別 存放于 RAM 中還是 Flash 中。Flash： 0x0000_00000x07FF_FFFF全局變量，常量RAM： 0x0000_00000x3FFF_FFFF堆棧空間，程序7. KL25開發(fā)板SD-FSL-K

11、L25-EV中具有哪些功能接口，如何進行測試？SWD( Serial Wire Debug )串行協(xié)議訪問處理器接口、3色RGB指示燈、TTL電平的UART接 口、 miniUSB 接口。觀察三色燈變化、串口通信、USB 口通信將USB線的迷你USB 口端接入開發(fā)板的 USB扁口，將USB線的另一端USB扁口接入PC的 USB 口，給開發(fā)板供電。將TTL-USB串口線與評估板上的串口連接（藍線-RX,白線-TX,黑線-GND）,串口線的 USB接 PC的 USB口。將USB線的 “迷你USB口”端接入開發(fā)板的 USB扁口，另一端 USN扁口接入PC的USB 口。8. 分析KL25最小系統(tǒng)原理圖

12、中各部分的基本原理。1）電源及其濾波電路：提供足夠的電流容量，電源引腳外接適當?shù)臑V波電容以抑制高頻噪 聲2） 復位電路和復位功能：正常工作時復位輸入引腳T_RST通過一個10K毆的電阻到電源正極，所以一個為高電平。若按下復位按鈕，則T_RST引腳接為低電平，導致芯片復位。3）晶振電路：外接電源，借助輔助電路產(chǎn)生震蕩信號4） SWD 接口電路：程序下載和調(diào)試，只需兩根線，數(shù)據(jù)輸入/輸出線和時鐘線。第六章1, 簡述MCU與PC之間進行串口通信時，為什么要經(jīng)行電平轉(zhuǎn)換？如何進行轉(zhuǎn)換？由于單片機TTL的電平與PC串口標準的電平不一樣，所以就要進行電平轉(zhuǎn)換。 若用PC串口標準的RS-232總線進行串口通

13、信，則需要外接電路實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換， 在發(fā)送端，需要用驅(qū)動電路將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-232電平；在接收端，需要用 接收電路將RS-232電路轉(zhuǎn)換為TTL電平。2, 設波特率為9600,使用NRZ格式的8位數(shù)據(jù)位、1位停止位，傳輸2KB的文件最少需要多少時間？解：所需發(fā)送的數(shù)據(jù)量：2KB*1024=2048字節(jié)發(fā)送一個字節(jié)需要 10 位（開始位，數(shù)據(jù)位，停止位） ，則2048*10=20480位時間：20480 位/9600=2.13s3, 簡述 M 0+中斷機制及執(zhí)行過程：中斷是MCU實時的處理內(nèi)部或外部事件的一種內(nèi)部機制。 由模塊中斷源、中斷 控制器（NVIC）和M0+內(nèi)核組成，模塊中斷源向中

14、斷控制器發(fā)出中斷信號。中斷 控制器對發(fā)來的信號進行管理， 判斷是否允許中斷， 若允許， 通過私有外設總線 發(fā)送M0+內(nèi)核，由內(nèi)核處理中斷。NVIC可根據(jù)中斷信號的優(yōu)先級對中斷進 行響應。第七章4，分析 TPM 的功能及編程要點 三種常用的功能：輸入捕捉，輸出比較，脈寬調(diào)制器 PWM。 編程要點：注意各種寄存器的正確使用。詳解見書本 P164 P169第八章1，簡述獨立式鍵盤和矩陣鍵盤的應用特點： 獨立式鍵盤方式是指將每個獨立式按鍵按一對一的方式直接接到 I/O 輸入線上， 這種方式查鍵實現(xiàn)簡單，但占用 I/O 資源較多，一般再按鍵數(shù)量較少的情況下使 用。矩陣鍵盤方式是用m條I/O線組成行輸出口，n條線組成列輸出口，在行列 線的每一個焦點上設置一個按鍵，這種方式占用 I/O 線少，在實際應用系統(tǒng)中采 用較多。2，列舉常見的鍵盤消除抖動的方法：當按鍵被按下時， 會出現(xiàn)所按鍵在閉合位置和斷開位置之間跳幾下， 才穩(wěn)定到閉 合狀態(tài)的情況，當釋放一個按鍵時也會出現(xiàn)類似的情況，這就是抖動問題。 硬件方法是設計一個濾波延時電路或單穩(wěn)態(tài)電路 等硬件電路來避開按鍵的抖動 時間。 軟件方法是指編制一段時間大于 100ms 的延時程序， 在 第一次檢測 到有鍵按下時， 執(zhí)行這段延時子程序使鍵的前沿抖動消失后再