北航嵌入式系统设计复习笔记(2)

2019-02-28 22:56

14.总线的定义及主要参数,举至少三个总线例子。

? 定义:总线是把处理器与存储器、I/O 设备相连接的信息通道,是数据、

地址和控制信息的公共通路,总线并不仅仅指的是一束信号线,而应包含相应的通信协议。

? 主要参数:带宽、位宽、工作时钟频率。

? 总线例子:系统总线:PCI-express;外部总线:I2C;现场总线:CAN;

嵌入式系统总线:AMBA、Avalon、CoreConnect等。

15.按编程工艺分FPGA分为哪几类,简要说明其各自特点?

? 熔丝或反熔丝编程器件

? 体积小,集成度高,速度高,易加密,抗干扰,耐高温 ? 只能一次编程,在设计初期阶段不灵活 ? SRAM

? 可反复编程,实现系统功能的动态重构

? 每次上电需重新下载,实际应用时需外挂EEPROM用于保存程序 ? EEPROM ? 可反复编程

? 不用每次上电重新下载,但相对速度慢,功耗较大

16.IP资源复用的定义,IP Core的分类

? 定义:

? IP资源复用(IP Reuse)是指在集成电路设计过程中,通过继承、共享或购买所需的部分或全部智力产权内核(IP Core),进行设计、综合和验证,从而加速流片设计过程的设计方法

? IP Core是一种商品,是可编程逻辑器件设计工程师价值体现的主要途径 ? 分类:

按形式分为:软核、固核、硬核 按用途分为: ? 微处理器IP Core

? 处理器外设IP Core ? DSP算法IP Core ? 通信控制器IP Core ? 图像处理IP Core

17.常见的通信接口有哪些?他们的主要特点是什么?至少举3个接口为例进行描述。

? 串口

常用于嵌入式系统使用上位机实现系统的调试,及现场数据的采集和控制。 ? RS-232

– – 传输速率低、传输距离近、抗共模干扰能力差

– – RC232C 的最高传输速率为20 kb/s, 最大传输线长为30 米 ? RS-485

– – 高抗共模干扰驱动能力,并且提供多点应用,同一线上最多可接32 个驱动器和接收器

– – 最大传输速率10Mb/s (12m),最大传输距离为1200m(10kb/s) ? USB(2.0)

– –480 Mb/s高速串行总线 – – 即插即用

– – 最多可支持127个外部设备 – – 主机供电

? 小功率设备主机可以直接供电 ? 大功率设备仍然需要外部供电 ? IEEE-1394b(FireWire) 多用于MPU与多媒体设备连接接口 ? 800M bps,高速串行总线 ? 传输距离可达 100米 ? 支持63个设备 ? 热插拔,即插即用

18.为什么在FPGA中嵌入处理器?

? FPGA适合用于逻辑控制、接口控制、规则数据处理,设计具有复杂算法和逻辑控制系统时,需要结合使用嵌入式处理器

? 对系统集成度要求较高,将处理器嵌入FPGA能最大限度地提高系统集成度,降低系统设计复杂度,加快上市时间。

? 对需求变化提供较大的灵活性,在FPGA中嵌入处理器较为合适。FPGA与芯片处理器的结合的优点是无须重做一块新PCB或采用新的处理器就能够对软、硬件进行调试,对变更进行测试。

19.FPGA与CPLD的优点

?随着VLSI工艺的不断提高,单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管, FPGA/CPLD芯片的规模也越来越大,其单片逻辑门数已达到上百万门,可以替代多至几千块通用IC芯片,它所能实现的功能也越来越强,同时也可以实现系统集成。

? FPGA/CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试,不需要设计人员承担投片风险和费用,设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以, FPGA/CPLD的资金投入小,节省了许多潜在的花费。

? 用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。所以,用FPGA/CPLD 试制样片,能以最快的速度占领市场。

? 具有完善先进的开发工具

– 提供语言、图形等设计方法,十分灵活 – 通过仿真工具来验证设计的正确性

? 灵活地定义管脚功能,减轻设计工作量,缩短系统开发时间 ? 保密性好

Verilog硬件描述语言的语法和使用方法PPT都需掌握,题型编程(特别关注PPT上的例子)。

1. FPGA设计的一般流程?每一步的功能?

2. FPGA配置的三种方式分别是什么?配置的三个阶段是什么?

? 方式:

1.FPGA主动串行(AS)方式 2. JTAG方式

3. FPGA被动(Passive)方式 ? 阶段:

复位、配置、初始化

3. Quartus环境下生成的用于直接配置FPGA和配置芯片(EPCS)的文件分别是什么?

直接配置FPGA:.sof 配置PROM:.pof

4. 构成SOPC的三种方案是什么?

? 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 ? 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 ? 基于HardCopy技术的SOPC系统

5. Nios II 处理器系列包括哪三种内核?各自特点?

? Nios II/f (快速):性能最高,但占用的逻辑资源最多。 ? Nios II/e (经济):占用的逻辑资源最少,但性能最低。 ? Nios II/s (标准):平衡的性能和尺寸。

6. NiosII处理器包括哪些寄存器?各自的功能?有哪三种运行模式?

有32个通用寄存器和6个控制寄存器。 运行模式:

? 用户模式(User Mode);

? 超级用户模式(Supervisor Mode) ; ? 调试模式(Debug Mode) 。

7. NiosII处理器包括哪些异常?异常判别优先级是什么?

? 硬件中断 ? 软件异常: ? 软件陷阱异常 ? 未定义指令异常 ? 其他异常

8. NiosII处理器采用的总线是什么?

Avalon交换式总线

9. 列举至少三个Nios II处理器常用的外围设备(Peripherals)内核。

? System ID ? PIO ? 中断控制器 ? LCD控制器

10. Altera提供的SOPC的开发使用的软件是什么?开发的流程?

软件:QuartusII、SOPC Builder、Nios II IDE 流程: ? 硬件开发: i.

SOPC Builder实现Nios II系统配置、生成以及与Nios II系统相关的监控和软件调试平台的生成; ii.

QuartusII完成Nios II系统的分析综合、硬件优化、适配、配置文件编程下载以及硬件系统测试;

? 软件开发: i.

Nios II IDE完成基于Nios II系统的软件开发和调试。


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