嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐第3版課后習(xí)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(jī)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(chǔ)器（RAM/ROM等）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及多種車入輸出（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(jìn)行設(shè)計(jì)。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(yīng)用特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的，它能很好地滿足應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、面向測控對象、現(xiàn)場可靠運(yùn)行等方面的要求。因此以MCU為核心的系統(tǒng)是應(yīng)用最廣的嵌入式系統(tǒng)。2 .簡述嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域（舉例）。答：嵌入式系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但不單獨(dú)以通用計(jì)算機(jī)的面目出現(xiàn)；嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

2、需要專用工具和特殊方法；使用MCU設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)與程序空間采用不同存儲(chǔ)介質(zhì)；開發(fā)嵌入式系統(tǒng)涉及軟件、硬件及應(yīng)用領(lǐng)域的知識；嵌入式系統(tǒng)的其他特點(diǎn)，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(lǐng)域。日常數(shù)碼產(chǎn)品：手機(jī)，MP3,U盤，相機(jī)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(gè)單獨(dú)的PC處理器。而MCU,則有微處理器，存儲(chǔ)器（RAM/ROM等）、定時(shí)器/計(jì)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(gè)包含微處理器的嵌入式系統(tǒng)，而CPU僅僅是一個(gè)處理器而已

3、。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(dòng)態(tài)可讀寫隨機(jī)存儲(chǔ)器與靜態(tài)可讀寫隨機(jī)存儲(chǔ)器，只讀存儲(chǔ)器，閃速存儲(chǔ)器，模擬量與開關(guān)量。通信：并行通信，串行通信，串行外設(shè)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(shí)時(shí)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(xué)；與高級語言如（C+,C#,java等）相比，執(zhí)行效率高，編譯后的編碼體積小，而且支持好的編譯器還支持嵌入?yún)R編代碼；

4、對位的操縱能力很強(qiáng)。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structurestudentcharname8;charclass10;intage;例如，定義一個(gè)名為student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為字符型數(shù)組/成員變量age為整型;這樣，若聲明s1為一個(gè)student類型的結(jié)構(gòu)體變量，則:structstudents1;/聲明s1為student類型的結(jié)構(gòu)體變量structurestudentchar

5、name8;charclass10;intage;s1;又如定義類型同時(shí)聲明: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(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7.結(jié)構(gòu)體變量.成員名s1.age=18;第二章1. ARM處理器分為哪幾個(gè)系列？簡要說明各系列的主要應(yīng)用范圍。1) ARMCortex-A50系列處理器：手勢控制功能，現(xiàn)實(shí)技術(shù)、移動(dòng)游戲、Web2.0技術(shù)2) ARMCortex-A系列處理器：高計(jì)算要求、運(yùn)行豐富操作系統(tǒng)、交互媒體和圖形體驗(yàn)3)

6、ARMCortex-R系列處理器：智能手機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、數(shù)字電視、醫(yī)療行業(yè)、工業(yè)控制，汽車電子等4) ARMCortex-M系列處理器：智能測量、人機(jī)接口設(shè)備、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家用電器、消費(fèi)型產(chǎn)品和醫(yī)療器械2. ARMCortex-M0+處理器有哪些特點(diǎn)？說明其主要應(yīng)用領(lǐng)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，采用向量中斷機(jī)制3)總線網(wǎng)絡(luò)：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(gè)硬件斷點(diǎn)和兩個(gè)觀察點(diǎn)，支持單步調(diào)試和向量捕捉，支持多個(gè)軟件斷點(diǎn)5)總線接口：可高速整體訪問所有系統(tǒng)外設(shè)和內(nèi)存6)SysTick系統(tǒng)時(shí)

7、鐘：用于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS的時(shí)鐘或僅僅作為計(jì)數(shù)器7)其他模塊：系統(tǒng)控制模塊提供系統(tǒng)運(yùn)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(chǔ)器保護(hù)單元是一個(gè)選配的單元應(yīng)用領(lǐng)域：家用電器、白色商品、醫(yī)療監(jiān)控、電子測量、照明設(shè)備以及功耗與汽車控制器件等各種廣泛應(yīng)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ARMCortex-M0+KinetisL系列MCU的型號和標(biāo)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KinetisL系列命名格式：QKL#AFFFRTPPCCN)本書：MKL25Z128VLK42 .簡要闡述硬件

8、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(dòng)對系統(tǒng)的影響，增強(qiáng)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(shí)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(gè)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(fù)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_00000x0001FFFF)0x0000_00000x07FF_FFFFRAM：1

9、6KB0x0000_00000x3FFF_FFFF5 .KL25開發(fā)板SD-FSL-KL25-EVBP使用什么標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試接口，具體如何實(shí)現(xiàn)？SWD(SerialWireDebug)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(lán)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

10、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?？臻g，程序7 .KL25開發(fā)板SD-FSL-KL25-EVBP具有哪些功能接口，如何進(jìn)行測試？SWD(SerialWireDebug)串行協(xié)議訪問處理器接口、3色RGB指示次T、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

11、估板上的串口連接（藍(lán)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(dāng)?shù)臑V波電容以抑制高頻噪聲2）復(fù)位電路和復(fù)位功能：正常工作時(shí)復(fù)位輸入引腳T_RST通過一個(gè)10K毆的電阻到電源正極，所以一個(gè)為高電平。若按下復(fù)位按鈕，則T_RST|腳接為低電平，導(dǎo)致芯片復(fù)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(shí)鐘線

12、。第六章1,簡述MCU與PC之間進(jìn)行串口通信時(shí)，為什么要經(jīng)行電平轉(zhuǎn)換？如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換？由于單片機(jī)TTL的電平與PC串口標(biāo)準(zhǔn)的電平不一樣，所以就要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。若用PC串口標(biāo)準(zhǔn)的RS-232總線進(jìn)行串口通信，則需要外接電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，在發(fā)送端，需要用驅(qū)動(dòng)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(shè)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(shí)間？解：所需發(fā)送的數(shù)據(jù)量：2KB*1024=2048字節(jié)發(fā)送一個(gè)字節(jié)需要10位（開始位，數(shù)據(jù)位，停止位），則2048*10=20480位時(shí)間：20480位

13、/9600=2.13s3,簡述M0+中斷機(jī)制及執(zhí)行過程：中斷是MCU實(shí)時(shí)的處理內(nèi)部或外部事件的一種內(nèi)部機(jī)制。由模塊中斷源、中斷控制器（NVIC）和M0+內(nèi)核組成，模塊中斷源向中斷控制器發(fā)出中斷信號。中斷控制器對發(fā)來的信號進(jìn)行管理，判斷是否允許中斷，若允許，通過私有外設(shè)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(jìn)行響應(yīng)。第七章4,分析TPM的功能及編程要點(diǎn)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(diǎn)：注意各種寄存器的正確使用。詳解見書本P164P169第八章1,簡述獨(dú)立式鍵盤和矩陣鍵盤的應(yīng)用特點(diǎn)：獨(dú)立式鍵盤方式是指將每個(gè)獨(dú)立式按鍵按一對一的方式直接

14、接到I/O輸入線上，這種方式查鍵實(shí)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(gè)焦點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵，這種方式占用I/O線少，在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中采用較多。2,列舉常見的鍵盤消除抖動(dòng)的方法：當(dāng)按鍵被按下時(shí)，會(huì)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(dāng)釋放一個(gè)按鍵時(shí)也會(huì)出現(xiàn)類似的情況，這就是抖動(dòng)問題。硬件方法是設(shè)計(jì)一個(gè)濾波延時(shí)電路或單穩(wěn)態(tài)電路等硬件電路來避開按鍵的抖動(dòng)時(shí)間。軟件方法是指編制一段時(shí)間大于100ms的延時(shí)程序，在第一次檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行這段延時(shí)子程序使鍵的前沿抖動(dòng)消失后再檢測該鍵狀