2021年西安邮电大学嵌入式课后答案.docx

嵌入式系统是一种高度专业化和定制化的计算机系统，它的核心在于为特定的应用提供服务，而不仅仅是作为一般计算设备。嵌入式系统的特点包括其技术密集、资金密集、系统内核小巧、专用性强、系统精简、高实时性、以及采用多任务操作系统。此外，它不具备在自身平台上进行进一步开发的能力，这使得它更依赖于预先设计和优化的软件框架。 嵌入式系统通常分为四个层次：硬件层、中间层、软件层和功能层。硬件层主要由微处理器、存储器、I/O接口等组成，负责基础的运算和数据处理。中间层起到了隔离软件层和硬件层的作用，提供标准化的接口，使得软件开发者不必深入了解底层硬件细节。软件层包含RTOS、文献系统、GUI、网络系统等，是软件开发的基础。功能层则专注于实现对特定应用的控制功能。 硬件抽象层是连接硬件层和软件层的关键，它的特性包括硬件相关性和操作系统相关性。硬件相关性意味着它必须为操作系统提供控制硬件的方法，而操作系统相关性则表示硬件抽象层需要适应不同操作系统的软件层次结构。 嵌入式处理器硬件通常包括处理器内核、协处理器（如DSP或浮点运算单元）、RAM/ROM、内部控制电路以及各种接口电路，如GPIO、I2C、SPI、USB、LCD等，用于实现各种外设的通信和控制。 嵌入式处理器有多种类型，每种都有其独特的特点： 1. 嵌入式微处理器：具有较强处理能力，适用于需要高性能的场景，但价格相对较高。 2. 嵌入式微控制器：单片化设计，体积小，功耗低，价格便宜，是工业应用的主流选择。 3. 嵌入式DSP处理器：专为信号处理设计，执行效率高，速度快。 4. SoC（片上系统）：集成度极高，将软硬件融为一体，减少体积和功耗，提高可靠性。 市场上常见的嵌入式处理器有MCS51单片机，以其8位CPU、丰富的I/O接口和低功耗著称；ARM处理器，以其小型化、低功耗和高性能闻名；MIPS处理器，以其高性能和高端应用为主；PowerPC处理器，广泛应用于高性能计算和服务器；MC68000处理器，常用于工业控制和自动化设备；以及X86处理器，主要用于个人电脑和服务器平台，提供强大的计算能力。 不同的嵌入式处理器适合不同的应用场景，选择时需考虑性能需求、成本限制、功耗要求以及可用的软件生态系统。例如，ARM处理器因其广泛支持和灵活性，被广泛应用在移动设备和物联网设备中；而MIPS和PowerPC则更常见于高端设备和特定领域的专业应用。