免费智能真题库 > 历年试卷 > 嵌入式系统设计师 > 2016年下半年 嵌入式系统设计师 下午试卷 案例
  第1题      
  知识点：   EEPROM   EPROM   PROM   RAM   ROM   SRAM   控制器   湿度

 
阅读以下说明，回答问题1至问题3。
【说明】
某综合化智能空气净化器设计以微处理器为核心，包含各种传感器和控制器，具有检测环境空气参数（包含温湿度、可燃气体、细颗粒物等），空气净化、加湿、除湿、加热和杀菌等功能，并能通过移动客户端对其进行远程控制。
图1-1为该系统电气部分连接图，除微处理器外，还包括了片上32KJBFLASH，以及SRAM和EEPROM。
 
问题：1.1   该系统的SRAM的地址线宽度为11，数据线宽度为8，其容量为多少字节？
 
问题：1.2   该系统分别设计了iOS和Android两种不同操作系统下的客户端程序，二者在开发上都使用MVC（模型（M）—视图（V）—控制器（C））设计模式。在典型的程序设计中，用户可以直接和视图进行交互，通过对事件的操作，可以触发视图的各种事件，再通过控制器，以达到更新模型或数据的目的。请完善图1-2所示的流程模型。
 
问题：1.3   该系统采用数字式激光传感器检测PM2.5、PM10，并通过异步串行接口将数据上报给处理器，通信波特率为9600bps，上报周期为1.5秒，数据帧内容包括：报文头、指令号、数据（6字节）、校验和及报文尾，具体字段描述如表1-1所示。

王工根据数据报文通信协议，使用C语言编写了对应的数据接收和校验程序，请根据注释要求补全程序。
程序段如下：
 
 
 

   知识点讲解    
   · EEPROM    · EPROM    · PROM    · RAM    · ROM    · SRAM    · 控制器    · 湿度
 
       EEPROM
        电子式可抹除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）之运作原理类似EPROM，但是抹除的方式是使用高电场来完成。
        EPROM需用紫外光擦除，使用不方便也不稳定。20世纪80年代制出的EEPROM，克服了EPROM的不足，但集成度不高，价格较贵。
 
       EPROM
        可抹除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）是目前使用最广泛的ROM。其利用高电压电流将资料编程写入，抹除时将线路曝光于紫外线下，则资料可被清空。之后又可以用电的方法对其重新编程，重复使用。通常在封装外壳上会预留一个石英透明窗以方便曝光。
        利用物理方法（紫外线）可擦除的RROM通常称为EPROM；用电的方法可擦除的PROM称为EEPROM（E2PROM）。
 
       PROM
        可编程只读存储器（Programmable ROM，PROM）的内部有行列式的熔丝，是需要利用电流将其烧断，写入所需的资料，但仅能写录一次（又称作OTPROM，One Time Programmable Read Only Memory）。PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0（部分的PROM在出厂时数据全为0，则用户可以将其中的部分单元写入1），以实现对其“编程”的目的。PROM的典型产品是“双极性熔丝结构”，如果想改写某些单元，则可以给这些单元通以足够大的电流，并维持一定的时间，原先的熔丝即可熔断，这样就达到了改写某些位的效果。另外一类经典的PROM为使用“肖特基二极管”的PROM，出厂时，其中的二极管处于反向截止状态，还是用大电流的方法将反相电压加在“肖特基二极管”上，造成其永久性击穿即可。
 
       RAM
        易失性存储设备的代表是随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）。在计算机存储体系结构中，RAM是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存或内存，其内部结构图如下图2-12所示。
        
        RAM结构图
        RAM电路由地址译码器、存储矩阵和读写控制电路三部分组成，如上图所示。存储矩阵由触发器排列而成，每个触发器能存储一位数据（0/1）。通常将每一组存储单元编为一个地址，存放一个“字”；每个字的位数等于这组单元的数目。存储器的容量以“字数×位数”表示。地址译码器将每个输入的地址代码译成高（或低）电平信号，从存储矩阵中选中一组单元，使之与读写控制电路接通。在读写控制信号的配合下，将数据读出或写入。
        RAM的特点之一就是随机读写，其含义指的是当RAM存储器中的数据被读取或写入时，所需要的时间与这段信息所在位置或所写入位置是无关的。
        RAM的读写速度很快，几乎是所有访问设备中写入和读取速度最快的，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
        RAM存储器在断电时将丢失其存储内容，所以称为易失性存储设备，其主要用于存储短时间使用的程序。易失性和RAM的结构有关：随机存取存储器依赖电容器存储数据。电容器充满电后代表1（二进制），未充电的代表0。由于电容器或多或少有漏电的情形，若不作特别处理，数据会渐渐随时间流失。刷新是指定期读取电容器的状态，然后按照原来的状态重新为电容器充电，弥补流失电荷。需要刷新就解释了随机存取存储器的易失性。
        按照RAM存储单元的工作原理，RAM又分为静态随机存储器（Static RAM，SRAM）和动态随机存储器（Dynamic RAM，DRAM）。
               SRAM
               静态存储单元是在静态触发器的基础上附加门控管而构成的。因此，它是靠触发器的自保功能存储数据的。SRAM将每个位存储在一个双稳态存储器单元，每个单元用一个六晶体管电路实现。
               数据一旦写入，其信息就稳定的保存在电路中等待读出。无论读出多少次，只要不断电，此信息会一直保持下去。SRAM初始加电时，其状态是随机的。写入新的状态，原来的旧状态就消失了。新状态会一直维持到写入新的状态为止。
               在电路工作时，即使不进行读写操作，只要保持在加电状态下，电路中就一定有晶体管导通，就一定就有电流流过，带来功率消耗。因此与DRAM相比，SRAM功耗较大，集成度不能做得很高。
               高速缓存Cache一般采用SRAM。高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器，由静态存储芯片（SRAM）组成，容量比较小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。
               DRAM
               DRAM将每个位存储为对一个电容的充电，每个单元由一个电容和一个访问晶体管组成。当DRAM存储器单元中的电容非常小，它被干扰之后很难恢复，也有很多原因会造成电容漏电，因此为了避免存储信息的丢失，必须定时地给电容补充电荷。通常把这种操作称为“刷新”或“再生”，因此DRAM内部要有刷新控制电路，其操作也比静态RAM复杂。尽管如此，由于DRAM存储单元的结构非常简单，所用元器件少且功耗低，可以制造得很密集，已成为大容量RAM的主流产品。
               DRAM的存储矩阵由动态MOS存储单元组成。动态MOS存储单元利用MOS管的栅极电容来存储信息，但由于栅极电容的容量很小，而漏电流又不可能绝对等于0，所以电荷保存的时间有限。为了避免存储信息的丢失，必须定时地给电容补充漏掉的电荷。通常把这种操作称为“刷新”或“再生”，因此DRAM内部要有刷新控制电路，其操作也比静态RAM复杂。
               DRAM必须定时不断刷新，以保证所存储的信息不会丢失，这或许是称之为动态的原因。初始加电时，其状态是随机的。写入新的状态，原来的旧状态就消失了。新状态会一直维持到写入新的状态为止。在电路上加上电源不进行读写及刷新操作时，只是保持在加电状态下，电路中没有晶体管导通，也就没有电流流过（会有极其微小的漏电流存在），也就没有功率消耗（或功耗可忽略不计）。因此，DRAM的功耗非常小，其集成度可做的很高，当前的一块DRAM芯片的集成度可达GB级别。
               常说的内存条，就是由DRAM构成。随着时间发展，DRAM经历若干代变更，早期的PM DRAM、EDO DRAM均已淘汰，目前仍在使用的主要是SDRAM和DDR SDRAM。
               DDR SDRAM
               双倍速率同步动态随机存储器（Double Data Rate SDRAM，DDR SDRAM）。通常人们习惯称之为DDR。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系。
               内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz（兆赫）为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。
 
       ROM
        只读存储器（Read-Only Memory，ROM）。ROM的重要特性是其存储信息的非易失性，存放在ROM中的信息不会因去掉供电电源而丢失，再次上电时，存储信息依然存在。其结构较简单，读出较方便，因而常用于存储各种固定程序和数据。
               PROM
               可编程只读存储器（Programmable ROM，PROM）的内部有行列式的熔丝，是需要利用电流将其烧断，写入所需的资料，但仅能写录一次（又称作OTPROM，One Time Programmable Read Only Memory）。PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0（部分的PROM在出厂时数据全为0，则用户可以将其中的部分单元写入1），以实现对其“编程”的目的。PROM的典型产品是“双极性熔丝结构”，如果想改写某些单元，则可以给这些单元通以足够大的电流，并维持一定的时间，原先的熔丝即可熔断，这样就达到了改写某些位的效果。另外一类经典的PROM为使用“肖特基二极管”的PROM，出厂时，其中的二极管处于反向截止状态，还是用大电流的方法将反相电压加在“肖特基二极管”上，造成其永久性击穿即可。
               EPROM
               可抹除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）是目前使用最广泛的ROM。其利用高电压电流将资料编程写入，抹除时将线路曝光于紫外线下，则资料可被清空。之后又可以用电的方法对其重新编程，重复使用。通常在封装外壳上会预留一个石英透明窗以方便曝光。
               利用物理方法（紫外线）可擦除的RROM通常称为EPROM；用电的方法可擦除的PROM称为EEPROM（E2PROM）。
               EEPROM
               电子式可抹除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）之运作原理类似EPROM，但是抹除的方式是使用高电场来完成。
               EPROM需用紫外光擦除，使用不方便也不稳定。20世纪80年代制出的EEPROM，克服了EPROM的不足，但集成度不高，价格较贵。
 
       SRAM
        静态存储单元是在静态触发器的基础上附加门控管而构成的。因此，它是靠触发器的自保功能存储数据的。SRAM将每个位存储在一个双稳态存储器单元，每个单元用一个六晶体管电路实现。
        数据一旦写入，其信息就稳定的保存在电路中等待读出。无论读出多少次，只要不断电，此信息会一直保持下去。SRAM初始加电时，其状态是随机的。写入新的状态，原来的旧状态就消失了。新状态会一直维持到写入新的状态为止。
        在电路工作时，即使不进行读写操作，只要保持在加电状态下，电路中就一定有晶体管导通，就一定就有电流流过，带来功率消耗。因此与DRAM相比，SRAM功耗较大，集成度不能做得很高。
        高速缓存Cache一般采用SRAM。高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器，由静态存储芯片（SRAM）组成，容量比较小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。
 
       控制器
        运算器只能完成运算，而控制器用于控制整个CPU的工作，它决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行，而且要能够处理异常事件。控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑等几个部分。
        指令控制逻辑要完成取指令、分析指令和执行指令的操作，其过程分为取指令、指令译码、按指令操作码执行、形成下一条指令地址等步骤。
        （1）指令寄存器（IR）。当CPU执行一条指令时，先把它从内存储器取到缓冲寄存器中，再送入IR暂存，指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令，控制其他的组成部件工作，完成所需的功能。
        （2）程序计数器（PC）。PC具有寄存信息和计数两种功能，又称为指令计数器。程序的执行分两种情况，一是顺序执行，二是转移执行。在程序开始执行前，将程序的起始地址送入PC，该地址在程序加载到内存时确定，因此PC的内容即是程序第一条指令的地址。执行指令时，CPU自动修改PC的内容，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单地对PC加1。当遇到转移指令时，后继指令的地址根据当前指令的地址加上一个向前或向后转移的位移量得到，或者根据转移指令给出的直接转移的地址得到。
        （3）地址寄存器（AR）。AR保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于内存和CPU存在着操作速度上的差异，所以需要使用AR保持地址信息，直到内存的读／写操作完成为止。
        （4）指令译码器（ID）。指令包含操作码和地址码两部分，为了能执行任何给定的指令，必须对操作码进行分析，以便识别所完成的操作。指令译码器就是对指令中的操作码字段进行分析解释，识别该指令规定的操作，向操作控制器发出具体的控制信号，控制各部件工作，完成所需的功能。
        时序控制逻辑要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路的控制电路。中断控制逻辑用于控制各种中断请求，并根据优先级的高低对中断请求进行排队，逐个交给CPU处理。
 
       湿度
        计算机机房室内湿度也要适当并维持在稳定状态，湿度过高或过低同样会影响计算机系统的正常工作。在计算机开关机和工作期间，若空气中的湿度过高，会引起电路板涨大变形，难以插拔；高温潮湿的条件还会使金属生锈、腐蚀而发生漏电、短路故障；湿度过高还会增加触点的接触电阻，影响机器的正常运行，使机器提前老化。若湿度过低，则极易产生静电，在低湿度的机房中，人在地板上行走、触摸设备、机械的摩擦部分等都会产生静电感应，对机器设备的正常工作带来不利影响。工作室里的湿度应保持在20%～80%为宜，在雨水季节要特别注意防水、防潮，对于长期间不使用的计算机要定期开机一段时间，以驱除机器内部的潮气，防止结露。为此计算机机房应配备湿度检测仪、除湿机、增湿机，定时测试空气中的湿度，以保证计算机在安全适宜的环境中工作。
        电子计算机机房内温、湿度应满足下列要求，开机时主机房的温、湿度应执行A级，基本工作间可根据设备要求按A、B两级执行，其他辅助房间应按工艺要求确定。
        （1）开机时电子计算机机房内的温、湿度，应符合下表的规定。
        
        开机时电子计算机机房内的温、湿度
        （2）停机时电子计算机机房内的温、湿度，应符合下表的规定。
        
        停机时电子计算机机房内的温、湿度
        （3）记录介质库的温、湿度应符合下列要求，常用记录介质库的温、湿度应与主机房相同，其他记录介质库的要求应按下表的规定。
        
        记录介质库的温、湿度和磁场强度要求
   题号导航      2016年下半年 嵌入式系统设计师 下午试卷 案例   本试卷我的完整做题情况  
1 /
2 /
3 /
4 /
5 /
 
第1题    在手机中做本题