3. 嵌入式软件技术复习

简述题(作业1)

嵌入式软件技术基础-作业1

1.查阅资料回答嵌入式操作系统有哪几类，并分别举例说明

分时系统

• Unix

顺序系统

• Dos

全能操作系统(Rich OS):

• linux

• Android

• IOS

• Symbian

实时操作系统

• VxWorks

• 嵌入式linux

• Windows CE

• FreeRTOS

• RT-Threads

• uC/OS-II

  2、查阅资料回答如下（嵌入式）处理器有什么特点？并分别举例说明

• 稳定性强

• 环境适应性强

• 体积小

• 集成功能较多

• 支持实时多任务

• 具有存储区保护功能

• 功耗低

举例:Power PC、ARM

3、简述嵌入式系统开发调试方式有哪几种，如何针对这几种方式搭建开发环境？

• 模拟器方式

• 交叉调试

• 非交叉调试

• 在线仿真器方式

• 监控器方式

• 在线调试器方式

4、常见的嵌入式系统开发方法有哪几种？并比较这几种开发方法的优缺点

• 面向硬件开发

  • 优点：可以对程序进行实时仿真和测试，可以直接针对硬件进行调试

  • 缺点：需要购买硬件调试工具（如ICE），调试时必需有目标系统

• 面向操作系统开发

  • 优点：不需要购买硬件调试工具，节省开发成本。最为重要的是，通过使用模拟器和仿真器，可以在没有目标系统的情况下完成相应的开发工作，便于多人同时进行开发工作 

  • 缺点：只能基于操作系统进行应用程序和驱动程序的开发

• 通过vmware虚拟机:对于低配置的PC不太友好

• 通过仿真软件:无法达到真机100%的效果

• 通过安装真机环境:对新手不友好,需要一定时间去熟悉

linux下C开发(作业2)

1.请在linux环境下编写一个程序，使用结构定义

struct student{
    int no; /* 学号 */
    char name[64]; /* 名称 */
    float  height; /* 身高 */
};

要求创建3个学生定义，并给三个学生的三个成员都赋上值，写一个show函数依次把所有学生信息显示，要求用vi编辑,并用gcc在Linux下编译，测试通过。提示：创建一个工程student目录，将结构体类型、show()函数原型写到show.h，将show()定义写到show.c里，main()写到main.c 里，.h文件放在include目录下，.c 放到source目录下。

show.h

struct student{
    int no;
    char name[64];
    float height;
};
void show(const struct student stu);

show.c

#include<stdio.h>
#include"./show.h"
void show(const struct student stu){
    printf("%d--%s--%f\n",stu.no,stu.name,stu.height);
}

main.c

#include<stdio.h>
#include"./show.h"
int main(){
    struct student stu={1,"小明",170.2};
    show(stu);
    return 0;
}

gdb调试(实验1)

编译链接生成可执行程序，在程序编译链接的过程中注意加上 -g 选项。

gcc -g test.c -o main

gdb调试生成的可执行程序

gdb main

gdb命令

• 显示源代码

  l
  # 或者
  list

  

• 设置断点

  b lineNumber
  # 或者
  break lineNumber

  

• 查看断点信息

  info break

  

• 执行程序

  r
  # 或者
  run

  

• 单步执行（两种）

  n
  # 或者
  next

  

• 继续运行

  c
  # 或者
  continue

  

• 查看变量值

  p varName
  # 或者
  print varName

  

• 修改变量值

  set varName=newValue

  

• 查看函数调用堆栈情况

  bt

  

• 查看寄存器值

  info registers

  

• 显示反汇编

  disassemble functionName

  

gcc 编译生成动态库/静态库

1.静态库生成

# 生成hello.o文件
gcc -c -I ../include hello.c
# 生成镜态库libhello.a
ar -rcs libhello.a hello.o
# 调用静态库生成可执行文件main
gcc main.c -static -I ../include -L ../lib -lhello  -o main

2.动态库生成

# 生成动态库文件libhello.so
gcc hello.c -I../include -fPIC -shared -o libhello.so
# 调用动态库编译连接生成可执行程序main
gcc main.c -I ../include -L ../lib -lhello -o main

makefile(作业3/实验2)

demo1目录结构

├── include
│   └── hello.h
├── lib
│   ├── hello.c
│   ├── hello.o
│   ├── libhello.a
│   ├── libhello.so
│   └── Makefile
└── src
    ├── main
    ├── main.c
    └── Makefile

静态库生成Makefile

libhello.a:hello.o
    ar -rcs libhello.a hello.o
hello.o:hello.c
    gcc -c -I../include hello.c

调用静态库makefile生成可执行文件Makefile

main:main.c libhello.a
     gcc main.c -static -I ../include -L ../lib -lhello  -o main 

libhello.a:
    cd ./../lib && make libhello.a

demo2目录结构

├── hellofirst
│   ├── hellofirst.c
│   ├── hellofirst.h
│   ├── hellofirst.h.gch
│   ├── hellofirst.o
│   └── Makefile
├── hellosecond
│   ├── hellosecond.c
│   ├── hellosecond.h
│   └── Makefile
├── include
│   ├── hellofirst.h
│   └── hellosecond.h
├── lib
│   ├── libhellofirst.a
│   └── libhellosecond.so
├── main
├── Makefile
└── twohellos.c

静态库

libhellofirst.a:hello.o
    ar -rcs ../lib/libhellofirst.a *.o

hello.o:hellofirst.c
    gcc -c hellofirst.c
clean:
    rm *.o

动态库

main:hellosecond.c
    gcc hellosecond.c -fPIC -shared -o ../lib/libhellosecond.so

根目录Makefile调用 子目录Makefile

main:twohellos.c libhellofirst.a libhellosecond.so
    gcc twohellos.c -L ./lib/  -lhellofirst -lhellosecond -o main
libhellofirst.a:
    cd hellofirst && make
libhellosecond.so:
    cd hellosecond && make
clean:
    rm ./hellofirst/*.o ./lib/*.a ./lib/*.so

shell编程题目

试编写一个Shell程序，该程序能接收用户从键盘输入的50个整数，然后求出其总和、最大值及最小值。

sum=0
max=0
min=0
index=0
read nums
for num in $nums
do 
    # 最值初始化
    if [ $index -eq 0 ]
    then
        max=$num
        min=$num
    else
        # 判断当前值是否最大值
        if [ $max -lt $num ]
        then
            max=$num
        fi
        # 判断当前值是否为最小值
        if [ $min -gt $num ]
        then
            min=$num
        fi
    fi
    # 求和
    sum=`expr $sum + $num`

    # index++
    index=`expr $index + 1`
done
# 输出结果
echo "max:$max"
echo "min:$min"
echo "sum:$sum"

判断一个文件是不是字符设备文件，如果是则将其拷贝到/dev目录下

read filepath
if [ -c $filepath ]
then
    mv $filepath /dev
else
    echo "no"
fi

实现自动在/home目录下添加50个账号的功能，账号名称为stud1至stud50

i=1
while [ $i -le 50 ]
do
    # echo "stud$i"
    useradd "stud$i"
    i=`expr $i + 1`
done

概念

总线结构

• 哈佛结构

• 冯*诺依曼结构

CISC&RISC

• 复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer)

• 精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer)

大端存储与小端存储 0x12345678

• 大端存储:字或半字的高位对应内存地址中的低地址

• 小端存储:高位数对应高地址

存储器管理单元MMU

• 将虚地址转换成物理地址。

• 对存储器访问权限的控制。

交叉编译

把在宿主机(开发环境)上编写的高级语言程序编译成可以运行在目标机(生产环境))上的代码，即在宿主机上能够编译生成另一种CPU（嵌入式微处理器）上的二进制程序。

嵌入式系统的开发模式

• 面向硬件

• 面向操作系统

什么是嵌入式系统？嵌入式系统主要的特点是什么？

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁减，适于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

• 稳定性强

• 环境适应性强

• 体积小

• 集成功能较多

• 支持实时多任务

• 具有存储区保护功能

• 功耗低

嵌入式处理器主要有哪几类？分别有什么特点？

• 嵌入式微处理器（MPU）：运算器、控制器

• 嵌入式微控制器（MCU）：片内ROM、RAM、总线、I/O口、计数器、看门狗、AD、DA、Flash

• 数字信号处理器（DSP）：哈佛结构，适用于FFT变换、谱分析、数字滤波等操作，用于音频、视频处理

• 片上系统（SOC）：USB、GPRS、GPS、IEEE1394、蓝牙，可靠性强、开发时间短

• 嵌入式微处理器（MPU）：Am186/88、386EX

• 嵌入式微控制器（MCU）：8051、P51XA

• 数字信号处理器（DSP）：TMS320系列、DSP56200系列

• 片上系统（SOC）：M-core、CC2430

BootLoader

• 在嵌入式系统中，没有像BIOS那样的固件程序，整个系统的加载启动完全由BootLoader完成。

• BootLoader是操作系统内核之前运行的一段小程序。

  通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射，从而将系统的软硬件环境设置成一个合适的状态，然后加载操作系统内核并运行。

• 特点

  • 严重地依赖于硬件而实现。

• 分类

  • 按照功能复杂程度(是否含有Monitor)划分；

  • 按照处理器体系结构划分