完整所有答案嵌入式系统原理及接口技术复习.doc

一、 简答题1. 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的特点是什么？答：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统特点：与应用密切相关，实时性，复杂的算法，制造成本，功耗，开发和调试，可靠性，体积2. 简要说明嵌入式系统的硬件组成和软件组成。答:硬件组成：微处理器，存储器，输入设备和输出设备。软件组成：操作系统，文件系统，图形用户接口，网络系统，通用组建模块。3. S3C2410A的AHB总线上连接了那些控制器？APB总线上连接了那些部件？AHB：LCD控制器，LCD DMA，总线控制器，USB主控制器，中断控制器，ExtMaster，电源管理，Nandflash控制器，储存器控制器。APB：通用异步收发器，内部集成电路总线（IIC），USB设备控制器，集成电路内部声音总线（IIS），MMC/SD/SDIO主控制器，通用I/O端口（GPIO），看门狗定时器（WDT），定时时钟（RTC），总线控制器，A/D转换器，串行外设接口，定时器/脉宽调制。4. ARM体系结构支持几种类型的异常，并说明其异常处理模式和优先级状态？答，支持7种类型的异常异常处理过程：（进入异常）PCLR，CPRSSPSR，设置CPSR的运行模式位，跳转到相应的异常处理程序，（异常返回）LRPC，SPSRCPSR，若在进入异常处理时设置中断禁止位，要在此清楚，复位异常处理程序不需要返回。Reset数据中指快速中断请求（）中断请求（IRQ）指令预取中止未定义指令和软件中止。5. 存储器生长堆栈可分为哪几种？各有什么特点？4种，满递增堆栈：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。指令如LDMFA，STMFA等。空递增堆栈：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置。指令如LDMEA，STMEA等。满递减堆栈：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。指令如LDMFD，STMFD等。空递减堆栈：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向堆栈下的第一个空位置。指令如LDMED，STMED等。6. 简述存储器系统层次结构及特点。层次结构主要体现在“Cache-主存”层次和“主存-辅存”（Cache，主存储器，辅助存储器），前者主要解决CPU和主存速度不匹配的问题，后者主要解决存储器系统的问题。在存储器体系中Cache、主存能与CPU直接交换信息，辅存则要通过主存与CPU交换信息;主存与CPU、Cache、辅存都能交换信息。7. 简述I2S总线接口的启动与停止过程。通过I2S控制寄存器IISCON控制，当控制寄存器IISCON的地址为0=I2S禁止（停止）；当控制寄存器IISCON的地址为1=I2S允许（开始）。8. 简述ARM系统中的中断处理过程。中断处理过程包括：中断请求、中断排队或中断判优、中断响应、中断处理和中断返回9. ARM微处理器支持哪几种运行模式？各运行模式有什么特点？User：用户模式。绝大部分的任务执行都在这种操作模式下，此为正常的程序执行模式。FIQ：快速中断模式。支持数据传送或通道处理。IRQ：普通中断模式。用于一半中断处理。Supervisor：管理模式。一种操作系统受保护的方式。Abort：中止模式。在访问数据中止后或指令预取中止后进入中止方式。System：系统模式。是操作系统一种特权级的用户方式。Undef：未定义模式。当执行未定义指令时会进入这种操作模式。10. 当PCLK=66.5MHz时，选择不同的时钟分频（1/2、1/4、1/8、1/16）输入，分别计算定时器最小分辨率、最大分辨率及最大定时区间。答：最小分辨率：定时器输入时钟频率=值.5/0+1/2=33.2500(MHz)一个计数脉冲时间=1/33.2500MHz=0.0300(us)最大分辨率：定时器输入时钟频率=PCLK/255+1/2=66.5/256/2=129.8828一个计数脉冲的时间=1/129.8828=7.6992（us）最大定时区间：由于TCNTBn=65535，计数到0共65536个计数脉冲，所以65536*7.6992=0.5045（sec）。11. 分析如图所示I2S总线时序图，说明其操作过程。在I2SLRCK改变后经过1个时钟周期之后，发送器发送下一个字的最高有效位。 串行数据通过发送器发送，虽然同步可以使用时钟信号的后沿（从高到低）或前沿（从低到高），然后在串行时钟信号的前沿，串行数据必须被锁存到接收器。由于这个限制，传送数据被同步只能使用时钟信号的前沿。 左右声道选择线指示正在传送的数据所在的声道。I2SLRCK能够在串行时钟信号的后沿或前沿改变，而它的长度不需要对称。在从设备，I2SLRCK信号在时钟信号的前沿被锁存。I2SLRCK在最高有效位被传送的前一个周期改变。12. S3C2410A与UAD1341通过I2S总线接口连接，试述音频数据传送过程。答：处理器通过IIS总线接口，控制音频数据在s3c2410内存与UDA1341TS之间传送。连接在UDA1314TS上的麦克风信号在UDA1314内部经过A/D转换器，转换成二进制数，串行通过DATAO引脚送到S3C2410的IIS模块，在IIS模块中数据转换成并行数据然后使用通常存取方式或DMA存取方式，将并行数据保存的内存中，而内存中要输出的音频数据使用通常存取方式或DMA存取方式，将数据并行传送到IIS模块在IIS中转换成串行数据，串行通过DATAI引脚送到UDA1314TS，在片内经过D/A转换器，变成模拟信号，经过驱动器，驱动扬声器。13. 简述LCD控制器组成及数据流描述。LCD控制器包括：REGBBANK，LCDCDMA，TMEGEN，定时控制逻辑单元，VIDPRCS以及VIDEOMUX组成。当传送请求由总线仲裁器接收时，4个连续的字数据由系统存储器帧缓冲区传送到LCDCDMA内的FIFO。全部FIFO大小为28个字，分别由12个字的FIFOL和16个字的FIFOH组成。使用FIFOL和FIFOH，用来支持双扫描显示模式，在单扫描显示模式，仅有FIFO中一个，即FIFOH能够被使用。14. 以下是S3C2410A的串口逻辑方框图，试分析其组成和工作原理。一个波特率发生器、一个发送器、一个接收器和一个控制单元。波特率发生器使用PCLK或UEXTCLK时钟。发送器和接收器各有一个16字节的FIFO寄存器和移位器。在FIFO方式，要发送的数据先写入FIFO寄存器，然后复制到发送移位器，通过发送数据引脚TxDn移位输出；而接收数据从接收数据引脚RxDn输入并移位，然后从接收移位器复制到FIFO寄存器、二、 程序分析。给以下程序主要过程加注释，幷写出程序功能1.汇编程序：IsrIRQsub sp,sp,#4； /修改栈指针，在栈顶留出4字节空间stmfd sp！，r8r9 保存R8,R9ldr r9， INTOFFSET 取中断偏移寄存器INTOTTSET地址ldr r9，r9； /读中断偏移寄存器INTOFFSET地址ldr r8，HandleEINT0；/读中断向量表首地址add r8，r8，r9，lsl #2；/由中断偏移寄存器INTOFFSET中偏移量乘以4，加中断向量表首地址，得到对应中断在向量表中的地址ldr r8, r8； /从向量表中取中断请求对应的服务程序入口地址到R8str r8，sp,#8； /R8存堆栈ldmfd sp!，r8-r9,pc； /从堆栈将原R8（对应中断入口地址）内容送PC，转移到对应中断服务程序，同时出栈R8,R9程序实现的功能：IRQ中断服务程序 课本P2572. C语言程序段rGPFCON|=20|24; / 将GPF0配置成EINT0和将GPF2配置成EINT2rGPGCON|=26|222; / 将GPG3，GPG11配置成EINT11,EINT19功能rINTMOD=0; / 中断模式寄存器设置为0，所有中断均为IRQ类型rEXTINT0|=40|48; / 将EINT0和EINT2信号方式设置为上升沿触发rEXTINT1|=412; / 将EINT11信号方式配置为上升沿触发rEXTINT2|=412; / 将EINT19信号方式配置为上升沿触发 Reintmaks&=(i11|119) ; / EINT11、EINT19对应屏蔽位置为0，允许服务rINTMSK&=(10|12|15); / EINT0,EINT2,EINT8_23对应屏蔽位置0，允许服务程序实现的功能：中断初始化 课本P2553. C语言程序段void Test_Touchpanel(void) rADCDLY=50000; /Normal conversion mode delay about ADC开始或区间延时 rADCCON=(114)+(ADCPRS0;tt-) for(i=0;i10000;i+) int Main(int argc, char *argv)int i;U8 key;U32 mpll_val=0;int data;mpll_val = (9212)|(112)&0xff, (mpll_val4)&0x3f, mpll_val&3);ChangeClockDivider(key, 12); MMU_DisableICache(); MMU_DisableDCache(); rGPBCON = 0x155555; data = 0x06; while(1) rGPBDAT = (data5); dely(120); data =data; return 0;2. 根据Nand Flash控制器工作原理，试在图中画出S3C2410A的Nand Flash控制器与K9F2808U0C芯片的连接关系，并简单描述其操作过程。 3. S3C2410A的LCD控制器初始化程序主要包括配置LCD引脚用到的GPIO；设置LCDCON寄存器参数等。试配置C端口、D端口的相关引脚为LCD功能引脚。写出端口配置初始化程序。void Lcd_Port_Init(void)rGPCUP=0xffffffff;rGPCCON=0xaaaaaaaa;rGPDUP=0xffffffff;rGPDCON=0xaaaaaaaa;rGPCCON|=212|214|216;Uart_Printf(Initializing GPIO ports n); 4. 用S3C2410A或S3C2440的串口1实现串口通信。试设计不带流量控制的简单收发程序，包括初始化程序，发送程序和接收程序。所用寄存器描述如下：ULCONn位描述60：正常模式；1：红外模式5:30xx：无奇偶校验；100：奇校验101：偶校验110：强制奇偶校验校验1；111：强制奇偶校验校验020：每帧1个停止位；1：每帧2个停止位1:000：5位；01：6位；10：7位；11：8位UCONn的位功能位描述波特率时钟选择100：使用PCLK ，1：使用UEXTCLK发送中断请求类型选择90：脉冲；1：电平接收中断请求类型选择80：脉冲；1：电平Rx超时中断使能控制70：禁止；1：使能接收错误状态中断使能控制60：禁止；1：使能回送模式选择50：正常模式；1：回送模式发送模式选择3:200：禁止；01：中断请求或查询模式；接收模式选择1:000：禁止；01：中断请求或查询模式；UMCONn的位功能位描述AFC使能40：禁止；1：使能请求发送00：RTS无效；1：RTS有效等等已定义宏如下：#define WrUTXH0(ch) (*(volatile unsigned char *)0x50000020)=(unsigned char)(ch)#define RdURXH0() (*(volatile unsigned char *)0x50000024)程序设计（要求加注释）： void Uart_Init (int pclk，int baud) int i; if （pclk= =0） pclkPCLK; Switch(nchannel) case UART0： /UART0 rUFCON0=0x0; /UART0 FIFO控制寄存器，FIFO禁止 rUMCON0=0x0; /UART0 MODEM控制寄存器，AFC禁止 rULCON00x3; /行控制寄存器：正常模式，无奇偶校验，1位停止 位，8位数据位 rUCON00x245; /控制寄存器 rUBRDIV0 =(int)(pclk/16/baud+0.5)-1); /波特率因子寄存器 break; case UART1： . /UART1 case UART2： . /UART2 default: break; for（i0; i 100; i+）;void Uart_SendByte（int data） if（whichUart= =0） if（data= =n） while（！（rUTRSTAT00x2）； Delay（10）； /延时，与终端速度有关 WrUTXH0（r）； while(!(rUTRSTAT00x2)； /等待，直到发送状态就绪 Delay（10）； WrUTXH0（data）； char Uart_GetKey（void） if（whichUart0） if（rUTRSTAT00x1） /UART0接收到数据 return RdURXH0（）； else return 0； 5. S3C2440的 bank6使用32位数据总线与SDRAM芯片HY57V561620连接，每片SDRAM为32MB存储空间，16位数据线。试画出二者之间的连接电路图。在下图中SDRAM芯片引脚引出线上标出连接到S3C2440芯片上的对应引脚名称。 简单描述工作原理：地址总线ADDR25:24分别与SDRAM的BA1、BA0连接，选择芯片内部的bank3bank0。由于数据总线为32位，所以地址总线ADDR1:0被忽略，地址总线ADDR14:2与SDRAM的A12:0连接，传送行地址和列地址。数据总线U6连接低十六位，U7连接高十六位。一、 填空1. “嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。2. IP核分为软核、硬核、固核。3. 嵌入式系统通常由包含有嵌入式处理器、嵌入式操作系统、应用软件和外围设备接口的嵌入式计算机系统和执行装置（被控对象）组成。4. 嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，可以分为硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。5. 硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件层的核心。6. 系统初始化过程按照自底向上、从硬件到软件的次序依次可以分为片级初始化、板级初始化和系统级初始化3个主要环节。7. 系统软件层通常包含有实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。8. ARM处理器共有37个寄存器，31个通用寄存器，6个状态寄存器。寄存器R13通常用作堆栈指针，称作SP。寄存器R14用作子程序链接寄存器，也称为链接寄存器LK （Link Register）。9. FIQ模式有7个分组的寄存器R8R14，映射为R8_fiqR14_fiq。在ARM状态下，许多FIQ处理没必要保存任何寄存器。User、IRQ、Supervisor、Abort和Undefined模式每一种都包含两个分组的寄存器R13和R14的映射，允许每种模式都有自己的堆栈和链接寄存器。10. 寄存器R15用作程序计数器（PC）。在ARM状态，位1:0为0，位31:2保存PC。11. 程序状态寄存器CPSR的N、Z、C、V分别指-，I=1指-、F=1指-，M4：0用做-。12. ARM指令集大致分为6类：分支/跳转指令、存储器访问指令、数据处理指令、程序状态寄存器指令、异常中断指令、协处理器指令。指令解析举例：13. LDR R0,R1 ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0。14. STR R0，R1，8 ；将R0中的字数据写入以R1为地址的存储器中，并将新地址R18写入R1。 15. ADDS R1,R1,#1 ；加法指令，R11R1 影响CPSR寄存器，带有S16. LDMFD R13!，R0，R4-R12，PC ；将堆栈内容恢复到寄存器（R0，R4到R12，LR）。17. S3C2410A的CPU内核采用的是16/32位ARM920T 内核，同时还采用了AMBA（先进的微控制器总线体系结构）新型总线结构。18. ARM920T采用了MMU，AMBA总线和Harvard高速缓存体系结构，该结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache，每个Cache都是由8字长的行组成的。19. 2个USB主设接口/1个USB从设接口20. 117位通用I/O口和24通道外部中断源；21. 电源控制模式有正常、慢速、空闲和电源关断4种模式；22. ARM处理器支持用户、快中断、中断、 管理 、 中止、系统和未定义等7种处理器模式，除了用户模式外，其余的均为特权模式；23. ARM微处理器支持四种类型的堆栈，即：满递增堆栈、满递减堆栈、空递增堆栈、空递减堆栈。24.25. 8通道10位ADC和触摸屏接口；26. 支持小大端方式27. ARM体系结构使用单一、线性地址空间。将字节地址做为无符号数看待，范围为（ 02321 ）。28. 地址空间：8个存储器bank，每bank 128 MB（byte）（总共1GB）。29. 对于字对齐的地址A，地址空间规则要求如下：地址位于A的字由地址为A、A1、A2和A3的字节组成；地址位于A的半字由地址为A和A1的字节组成；地址位于A2的半字由地址为A2和A3的字节组成；地址位于A的字由地址为A和A2的半字组成。30. ARM系统使用存储器映射I/O。I/O口使用特定的存储器地址，当从这些地址加载（用于输入）或向这些地址存储（用于输出）时，完成I/O功能。31. bank0bank6都采用固定的bank起始地址。32. 每个bank支持可编程的8/16/32位数据总线宽度。33. 总线宽度和等待寄存器BWSCON：用来设置总线宽的和等待状态。34. Bank控制寄存器BANKCONn：控制各bank的片选，访问周期。35. 刷新控制寄存器REFRESH：SDRAM的刷新控制寄存器。36. BANKSIZE寄存器：用来设置BANK的容量。37. 支持从NAND Flash存储器和NOR Flash两种启动方式。在NAND Flash模式下，采用4 KB内部缓冲器用于启动引导38. Cache存储器采用写直达（Write-through）或写回（Write-back）操作来更新主存储器。39. 每个引脚端的功能通过端口控制寄存器（PnCON）来定义（配置）。40. 与配置I/O口相关的寄存器包括：端口控制寄存器（GPACONGPHCON）、端口数据寄存器（GPADATGPHDAT）、端口上拉寄存器（GPBUPGPHUP）