Embedded Systems an der Hochschule Darmstadt | Karteikarten & Zusammenfassungen

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Beschreiben Sie die Hardware-Reload-Funktion


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Hardware-Reload-Funktion: Dabei wird beim Überlauf des Zeitgebers ein Wert aus dem Autoreload-Register ins Zählregister übertragen. Der Zähler beginnt danach also nicht beim Startwert Null, sondern beim Reload-Wert und entsprechend schneller kommt es zum Zählerüberlauf.

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Warum benötigt ein Echtzeitbetriebssystemkern einen Zeitgeber mit Hardware-Reload-Funktionalität?

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Periodische Rechenprozesse benötigen eine Zeitbasis, die von einem Zeitgeber abgleitet werden kann. Um einen exakten Zeitbezug gewährleisten zu können, muss dieser mit einer Hardware-Reload-Funktion ausgestattet sein, die vom Task-Planer bedarfsgesteuert konfiguriert werden kann.

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Was versteht man unter horizontaler und vertikaler Modularisierung?


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Auf vertikaler Ebene werden die verschiedenen Layer definiert, welche auf den Abhängigkeiten der Softwarefunktionen zu Hardware basieren. (es wird zwischen hardwarespezifischen und allgemein verwendbaren Modulen unterschieden. Eine weitere Trennung zwischen Funktionen und Signalaufbereitung ist möglich)

Bezogen auf die jeweilige vertikale Ebene kann man dann eine Strukturierung in horizontaler Ebene vornehmen, die Zuordnung zu Modulen wird hier entsprechend der Arten der Aufgabe gemacht. (Unterscheidung der unterschiedlichen Arten der Signalaufbereitung)

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Welche Bedeutung hat der sogenannte Hardware Abstraction Layer?


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Hardware Abstraction Layer  --> Das Softwaremodul des Hardware Abstraction Layers übernimmt die AD-Umsetzung und liefert über eine Schnittstellenfunktion einen Rohwert in die Ebene der physikalischen Verarbeitung.

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Warum ordnet man bestimmte Teilfunktionen eines Moduls unterschiedlichen Rechenprozessen zu?


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Einzelne Funktionen in Modulen werden im Interesse der Rechenzeitökonomie anforderungsorientiert verschiedenen Rechenprozessen zugeordnet.

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Welche Werkzeuge werden im Erstellungsprozess eingesetzt und welche Funktion haben diese?


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  • Kompilierer: Der Komplierer ist ein Übersetzungsprogramm, das den Code von Quelltext in die Assembler-Sprache übersetzt
  • Assemblierer: Der Assembler ist ein Übersetzungsprogramm, das den Code dann weiter in Maschinencode in der endgültigen binären Darstellung übersetzt.
  • Binder (Linker): Er verbindet die getrennt erzeugten Objektdateien zu einem ausführbaren Programm. Hierfür kann man bedarfsweise Bibliotheken einbeziehen in der mehrere Objektdateien zusammengefasst sind.
  • Lokatierer: Der Lokatierer ist zuständig für die feste Adresszuordnung des Programms und der Daten. Diese müssen notwendigerweise an die gegebene Speicherorganisation des Embedded System angepasst sein.
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Welche Werkzeuge und Dateien sind zur reproduzierbaren Erstellung eines Programmstandes notwendig?


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Um ein Programm nachvollziehbar erstellen zu können benötigt man: die Quelldateien, Compiler, Assembler, Linker, und Locator sowie die zugehörigen Skript-Dateien zur Steuerung des Erstellungsprozesses durch die Werkzeuge dazu.

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Warum muss bei der Erstellung eines neuen Programmstandes i. All. Auch die Interrupt-Vektor-Tabelle neu erstellt werden?


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Da der Lokatierer während der Initialisierungsphase den Programmen und Daten neue Speicherplätze zuweist. Damit diese Speicheraddressierung konsistent ist und das Programm funktioniert muss die Interrupt-Vektor-Tabelle auch reinitialisiert werden.

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Warum ist eine Trennung zwischen Basis- und Anwendungsprogramm sinnvoll?


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So kann gewährleistet werden, dass selbst wenn die Reprogrammierung nicht erfolgreich war noch ein funktionsfähiges Programm vorhanden ist. Dieses kann dann eine erneute extern gesteuerte Reprogrammierung durchführen. Man verhindert den Totalausfall des Systems, sollte es eine unerwartete Funktionsstörung während eines Reprogrammierablaufs geben (z.B. Stromausfall).

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Warum darf nach einem Neustart des Embedded Systems nicht unmittelbar über die Zeiger zugegriffen werden?


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Da nicht sichergestellt ist, dass im Kalibrations-RAM korrekte Daten platziert sind muss zuerst in der Betriebsart ohne Kalibration (Referenzseite) begonnen werden. Die Betriebsart muss über einen speziellen Dienst umgeschaltet werden.

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Erläutern Sie den prinzipiellen Unterschied zwischen einer Datenerfassung auf Grundlage eines UPDLOAD-Dienstes und einer DATA Acquisition


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Ein Verfahren arbeitet mit der UPLOAD Dienstfunktion. Die aktuellen Messdaten werden im RAM-Bereich gespeichert auf einem festen Speicherplatz. Für jedes Element einer Folge von Werten muss das Datum (Speicherplatz) einzeln angefordert werden. Das aktuelle Datum wird dann ausgelesen und via Antworttelegramm zum Service-Server geschickt.


  • Dafür wird ein relativ hoher Kommunikationsaufwand benötigt, da jedes Element einzeln angefordert wird.


Um diesen Nachteil zu umgehen gibt es sogenannte DAQ-Listen (Data Acquisition). In diese Listen werden die festen Adressen der gewünschten Daten eingetragen. Wenn der Start der Datenübertragung angefordert wird, wird zyklisch die unter den Adressen abgelegten gewünschten Daten eindeutig zugeordnet übertragen. Die regelmäßige Datenanfrage wie beim UPLOAD-Dienst entfällt damit.

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Warum ist eine gemeinsame Deklarierung der Parameter und Prozessdaten sowohl für den Service-Rechner als auch für den Embedded System sinnvoll


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Damit die Datenkonsistenz gewährleistet werden kann

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Q:

Beschreiben Sie die Hardware-Reload-Funktion


A:

Hardware-Reload-Funktion: Dabei wird beim Überlauf des Zeitgebers ein Wert aus dem Autoreload-Register ins Zählregister übertragen. Der Zähler beginnt danach also nicht beim Startwert Null, sondern beim Reload-Wert und entsprechend schneller kommt es zum Zählerüberlauf.

Q:

Warum benötigt ein Echtzeitbetriebssystemkern einen Zeitgeber mit Hardware-Reload-Funktionalität?

A:

Periodische Rechenprozesse benötigen eine Zeitbasis, die von einem Zeitgeber abgleitet werden kann. Um einen exakten Zeitbezug gewährleisten zu können, muss dieser mit einer Hardware-Reload-Funktion ausgestattet sein, die vom Task-Planer bedarfsgesteuert konfiguriert werden kann.

Q:

Was versteht man unter horizontaler und vertikaler Modularisierung?


A:

Auf vertikaler Ebene werden die verschiedenen Layer definiert, welche auf den Abhängigkeiten der Softwarefunktionen zu Hardware basieren. (es wird zwischen hardwarespezifischen und allgemein verwendbaren Modulen unterschieden. Eine weitere Trennung zwischen Funktionen und Signalaufbereitung ist möglich)

Bezogen auf die jeweilige vertikale Ebene kann man dann eine Strukturierung in horizontaler Ebene vornehmen, die Zuordnung zu Modulen wird hier entsprechend der Arten der Aufgabe gemacht. (Unterscheidung der unterschiedlichen Arten der Signalaufbereitung)

Q:

Welche Bedeutung hat der sogenannte Hardware Abstraction Layer?


A:

Hardware Abstraction Layer  --> Das Softwaremodul des Hardware Abstraction Layers übernimmt die AD-Umsetzung und liefert über eine Schnittstellenfunktion einen Rohwert in die Ebene der physikalischen Verarbeitung.

Q:

Warum ordnet man bestimmte Teilfunktionen eines Moduls unterschiedlichen Rechenprozessen zu?


A:

Einzelne Funktionen in Modulen werden im Interesse der Rechenzeitökonomie anforderungsorientiert verschiedenen Rechenprozessen zugeordnet.

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Q:

Welche Werkzeuge werden im Erstellungsprozess eingesetzt und welche Funktion haben diese?


A:
  • Kompilierer: Der Komplierer ist ein Übersetzungsprogramm, das den Code von Quelltext in die Assembler-Sprache übersetzt
  • Assemblierer: Der Assembler ist ein Übersetzungsprogramm, das den Code dann weiter in Maschinencode in der endgültigen binären Darstellung übersetzt.
  • Binder (Linker): Er verbindet die getrennt erzeugten Objektdateien zu einem ausführbaren Programm. Hierfür kann man bedarfsweise Bibliotheken einbeziehen in der mehrere Objektdateien zusammengefasst sind.
  • Lokatierer: Der Lokatierer ist zuständig für die feste Adresszuordnung des Programms und der Daten. Diese müssen notwendigerweise an die gegebene Speicherorganisation des Embedded System angepasst sein.
Q:

Welche Werkzeuge und Dateien sind zur reproduzierbaren Erstellung eines Programmstandes notwendig?


A:

Um ein Programm nachvollziehbar erstellen zu können benötigt man: die Quelldateien, Compiler, Assembler, Linker, und Locator sowie die zugehörigen Skript-Dateien zur Steuerung des Erstellungsprozesses durch die Werkzeuge dazu.

Q:

Warum muss bei der Erstellung eines neuen Programmstandes i. All. Auch die Interrupt-Vektor-Tabelle neu erstellt werden?


A:

Da der Lokatierer während der Initialisierungsphase den Programmen und Daten neue Speicherplätze zuweist. Damit diese Speicheraddressierung konsistent ist und das Programm funktioniert muss die Interrupt-Vektor-Tabelle auch reinitialisiert werden.

Q:

Warum ist eine Trennung zwischen Basis- und Anwendungsprogramm sinnvoll?


A:

So kann gewährleistet werden, dass selbst wenn die Reprogrammierung nicht erfolgreich war noch ein funktionsfähiges Programm vorhanden ist. Dieses kann dann eine erneute extern gesteuerte Reprogrammierung durchführen. Man verhindert den Totalausfall des Systems, sollte es eine unerwartete Funktionsstörung während eines Reprogrammierablaufs geben (z.B. Stromausfall).

Q:

Warum darf nach einem Neustart des Embedded Systems nicht unmittelbar über die Zeiger zugegriffen werden?


A:

Da nicht sichergestellt ist, dass im Kalibrations-RAM korrekte Daten platziert sind muss zuerst in der Betriebsart ohne Kalibration (Referenzseite) begonnen werden. Die Betriebsart muss über einen speziellen Dienst umgeschaltet werden.

Q:

Erläutern Sie den prinzipiellen Unterschied zwischen einer Datenerfassung auf Grundlage eines UPDLOAD-Dienstes und einer DATA Acquisition


A:

Ein Verfahren arbeitet mit der UPLOAD Dienstfunktion. Die aktuellen Messdaten werden im RAM-Bereich gespeichert auf einem festen Speicherplatz. Für jedes Element einer Folge von Werten muss das Datum (Speicherplatz) einzeln angefordert werden. Das aktuelle Datum wird dann ausgelesen und via Antworttelegramm zum Service-Server geschickt.


  • Dafür wird ein relativ hoher Kommunikationsaufwand benötigt, da jedes Element einzeln angefordert wird.


Um diesen Nachteil zu umgehen gibt es sogenannte DAQ-Listen (Data Acquisition). In diese Listen werden die festen Adressen der gewünschten Daten eingetragen. Wenn der Start der Datenübertragung angefordert wird, wird zyklisch die unter den Adressen abgelegten gewünschten Daten eindeutig zugeordnet übertragen. Die regelmäßige Datenanfrage wie beim UPLOAD-Dienst entfällt damit.

Q:

Warum ist eine gemeinsame Deklarierung der Parameter und Prozessdaten sowohl für den Service-Rechner als auch für den Embedded System sinnvoll


A:

Damit die Datenkonsistenz gewährleistet werden kann

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