嵌入式系统的构架可以分为处理器、存储器、输入/输出和（）

某公司承担了一项嵌入式系统软件开发项目。该项目主要用于车载电子系统中监视发动机及燃油系统等系统工作状况，并通过综合仪表显示给驾驶员。经过多次与用户沟通，形成以下技术要求：

(1)本项目的硬件平台由主处理机模块和多种接口模块组成，底板采用标准VME总线(硬件结构图如图3-1所示)，具体硬件模块配置如下。

①主处理机模块(CPM)采用PowerPC755，主频266MHz，配有SDRAM存储器和FLASH存储器；提供一个定时/计数器；支持16级中断和二级cache。

②输入输出模块(IOC)支持16路RS422接口信号，传输速率不低于115.2kbps，IOC模块与CPM模块的数据交换采用64KByte双端口存储器。

③离散量接口模块(DAM)支持64路开关型离散量输入输出接口；2路频率量输入；12位A/D转换器和12位：D/A转换器。

④图形处理模块(GPM)用于显示图形，支持OpenGL标准接口软件。

⑤MBI模块主要提供1553B外总线接口，PSM为电源支持模块。

(2)本项目软件主要工作在CPM模块中，完成对外部设备的数据采集、分析和相应的控制，将监视结果以图形方式显示给驾驶员。该系统的软件主要包括外部接口驱动软件、VME数据传输软件、处理软件、图形显示和外总线(1553B)数据交换软件。要求数据的采集必须确保每帧数据无丢失，并在本帧内完成数据的处理工作，本帧信息显示给驾驶员的时刻最晚不能超过下帧。详细的技术要求如下。

①16路RS422接口主要完成对汽车燃油系统、动力系统和驾驶员命令的数据采集与控制。RS422数据传输格式将以32Byte为基本数据块，分别以20ms、40ms、60ms和1s四个不同周期交换数据。

②64路离散量数据主要监控发动机工作状态，要求每10ms采集一次，并在下一个10ms周期内将发动机状况显示到驾驶员座舱。

③多路模拟量数据主要采集发动机转速、油量及汽车的其他数据，为驾驶员监控汽车状态提供必要的量化数据。模拟量数据的刷新频率为1s。

④外总线(1553B)主要完成该系统与汽车其他电子系统的数据交换。

公司将本项目交给项目主管李工实施，要求李工按技术要求完成本项目的软件设计工作，公司根据合同关于“数据的采集必须确保每帧数据无丢失，并在本帧内完成数据的处理工作，本帧信息显示给驾驶员的时刻最晚不能超过下帧”的要求，提醒李工设计中重点考虑整个系统的实时性问题。李工完成设计后，提交公司评审，会上就李工设计中存在的缺陷展开了激烈讨论，最终达成一致。

李工在设计IOC模块软件时指出：为了使CPM模块能够及时处理RS422数据，在IOC与CPM间的双端口存储器中为每个422通道设计一级缓冲，当某通道接收一个字节时，就将数据放入缓冲，由CPM接收(其结构如图3-2所示)。这样的好处在于每当有数据输入时，CPM模块可立即读取，而增大双口缓冲的目的是在CPM来不及处理时可防止数据的丢失。同时，IOC中的程序相对简单、实时性好、可以不考虑422通道的数据传输周期，只要按查询方式对16路422输入进行查询读取即可。

会上，王工提出了强烈的反对意见，认为这种设计方法绝对不可取，这种方法只考虑了软件的简单与便利，而没有针对软件特点考虑问题，在设计中对实时性、负载平衡分配及实现算法上均存在缺陷，必须改进。

(1)你认为李工的设计在实时性、负载平衡分配和实现算法上存在怎样的缺陷?详细说明理由。

(2)请给出IOC模块和CPM模块之间双口存储器数据交换方法。

（34）

A. 内存

B. 寄存器组

C. Flash

D. Cache

A．内存

B．寄存器组

C．Flash

D．Cache

【题目描述】

                      试题一 （共15 分）

阅读以下关于某嵌入式系统设计方案的叙述，回答问题 1 至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。

【说明 】

通常计算机按其体系结构分为冯·诺依曼（Von neumann）结构和哈佛（Harvard）结构。冯·诺伊曼结构，也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。复杂系统的不同处理器可采用不同类型体系结构。

某嵌入式系统由数据处理模块、信号处理模块和光纤网络交换模块组成，如图 1-1所示。其中数据处理模块的主处理器选用 PPC7447，内部集成了二级 CACHE，并有SDAM存储器、FLASH、NvRAM、实时时钟、FC(Fabric Channel)通信接口、以太网接口和 RS232 接口；信号处理模块采用 DSP TMS320C6000，并有 FC 通信接口、RS232

接口，用于SPM与外部数据通信；光纤网络交换模块提供FC 协议交换能力，主要由控制单元和交换单元两部分组成。  

本嵌入式系统的数据处理模块主要接收外部命令、控制系统运行、与系统其它模块通讯；信号处理模块主要进行图形图像处理，需要较大的运算量和较高的运算速度。

【 问题1】（6 分）     

回答下列问题，将答案填写在答题纸对应的栏目中。

本嵌入式系统的数据处理模块采用 （1） 体系结构，信号处理模块采用 （2） 体系结构。

在设计中断时，中断触发方式一般分为沿中断和电平中断。沿中断利用 （3） 或 （4） 作为中断触发信号, 电平中断利用 （5） 或 （6） 作为中断触发信号。 

【 问题2 】（5 分）     

在设计数据处理模块 DPM 时，假设某桥芯片内部集成一路递增定时器，定时器位宽为32位，最高位为控制使能位，输入时钟为25MHz。请回答下面三个问题，将答案填写在答题纸对应的栏目中（给出表达式即可）。

（1）该定时器最长定时时间是多少（单位ns）？

（2）设置10ms定时时间，则定时器的初值为多少？

（3）若改为一路递减定时器，设置10ms定时时间，则定时器的初值为多少？

【 问题 3】（ 4分）    

 嵌入式系统底层FC通讯驱动对大数据采用DMA数据传输。图1-2是未完成的DMA数据传输工作流程图，请从下面①～⑧中选择正确的答案，完成该图，将答案填写在答题纸的对应栏中。

备选答案： 

① 字计数器计数       

②DMA 发送中断      

③DMA 响应 

④ DMA 接收4个字节    

⑤ 发送内存地址       

⑥ 再次修改内存地址 

⑦ 传送结束         

⑧ 继续传送                                                               

【我提交的答案】：冯.诺伊曼结构，哈佛结构

【参考答案分析】：

试题一（共15分）

【问题1】（6分，每空1分）

（1） 冯.诺依曼 或Von neumann

（2） 哈佛 或Harvard

（3）～（4）：答案次序无关。答案为：上升沿、下降沿

（5）～（6）：答案次序无关。答案为：高电平、低电平

【问题2】（5分）

（1）40*231或85899345920                （1分）

（2）10*106/40或250000     （2分）

（3）231-10*106/40或2147233648   （2分）

【问题3】（4分，每空1分）

（1）DMA响应，或③

（2）发送内存地址，或⑤

（3）字计数器计数，或①

（4）传送结束，或⑦

【我的疑问】（如下，请求专家帮助解答）

递增定时器和递减定时器是如果触发的 ？

A．高速缓存

B．磁盘存储器

C．内存

D．flash存储器

（11）

A. 高速缓存

B. 磁盘存储器

C. 内存

D. flash存储器

[说明]

某自动化仪表企业正在研究使用现场总线网络构成自动监测系统的可行性，打算采用 CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线作为底层网络构件系统。该企业试验用的数据采集与监测系统的网络结构如图6-10所示。

在图6-10网络结构中，系统主控机可有一台或多台，相当于上位机，负责系统的总体管理，可以向网络节点发送命令，接受节点数据，进行存储、分析、统计、显示与打印等工作。在系统主控机内装有PCCAN网卡(CAN总线通信接口适配卡)。系统主控机中具有以下几种软件模块：

(1)初始化模块。该模块用来设置CAN网络通信速率、输出控制方式、报文标识符屏蔽格式等参数，设定各节点工作空间的位置与规模，初始化节点缓冲区域的缓冲文件等。

(2)采集节点信息与数据模块。该模块可以采用指定节点发送、由节点主动发送和自动轮询采集等多种方式，并可以统计与分析数据采集的进度与状态。

(3)向节点发送参数、命令或程序模块。

(4)数据统计分析模块。

(5)系统管理模块。

图6-10所示的网络结构中有12个网络节点，每一节点都通过传感器采集现场的有关数据。在每一节点电路中都配置了MCP2510 CAN控制器和TJA1050总线收发器，其接口电路如图6-11所示。系统主控机与网络节点采用双绞线连接，实验时最大节点间的距离为35 m。

CAN总线能够使用光纤和(1)等多种传输媒体。总线信号以差分电压传送，两条信号线分别为CAN_H和CAN_L。静态时这两条信号线均为2.5 V，此状态表示(2)，也可以称之为“隐性”。CAN_H比CAN_L高，表示逻辑“0”(或称为“显性”)，此时，通常电压值为CAN_H=3.5 V，CAN_L＝1.5 V。当“显性”位和“隐性”位同时发送时，最后总线数据将为(3)。

A、嵌入式片上系统

B、嵌入式ARM

C、嵌入式通用处理器

D、嵌入式DSP

A.MPU在安全性和可靠性等方面进行增强，适用于运算量较大的智能系统B.MCU典型代表是单片机，体积小从而使功耗和成本下降C.DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，适合数字信号处理D.SOC是一个有专用目标的集成电路，其中包括完整系统并有嵌入式软件的全部内容