嵌入式系统复习题

1 嵌入式系统的定义是什么 嵌入式系统的定义是什么 IEEE 国际电气和电子工程师协会 的定义 嵌入式系统是 用于控制 监视或者辅助操作机器和 设备的装置 devices used to control monitor or assist the operation of equipment machinery or plants 国内定义 应用为中心 以计算机技术为基础 软件硬件可裁剪 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 嵌入式系统特点 三要素 嵌入 专用 计算机 1 嵌入到对象体系中 有对象环境要求 2 软 硬件按对象要求裁减 3 实现对象的智能化功能 2 嵌入式软件系统分为几个层次 嵌入式软件系统分为几个层次 驱动层 OS 层 应用层 3 嵌入式处理器分为几类 嵌入式处理器分为几类 微控制器 MCU 微处理器 MPU Embedded MicroProcessor Unit 数字信号处理器 DSP Digital Signal Processor 混合处理器和片上系统 SOC System On Chip 可编程片上系统 SOPC System On Programmable Chip 4 选择嵌入式微处理器时 应考虑那些因素 选择嵌入式微处理器时 应考虑那些因素 5 什么是实时操作系统 如何分类 什么是实时操作系统 如何分类 能够对外部事件做出及时响应的系统 响应时间 要有保证 对外部事件的响应包括 1 事件发生时要识别出来 2 在给定时间约束内必须输出结果 实时操作系统必须有以下特征 1 多任务 2 有线程优先级 3 多种中断级别 实时操作系统又分为 1 硬实时系统 对系统响应时间有严格的要 求 如果系统响应时间不能满足 就会引起系统崩溃 或致命的错误 2 软实时系统 对系统响应时间有要求 但是如果系统响应时 间不能满足 它并不会导致系统出现致命的错误或崩 溃 只是降低系统的吞吐量 6 常见嵌入式操作系统有哪些 常见嵌入式操作系统有哪些 C OS II 教学的免费 面向中小型嵌入式系统 应用 Vxworks 美国 WindRiver 公司于 1983 年开发 具有可靠 实时 可裁减特性 WinCE 微软针对个人电脑以外的电脑产品所研 发的嵌入式操作系统 CE 为 Customer Embedded 的缩写 Linux CLinux 免费 源码开放的操作系统 clinux 面向没有 MMU 的硬件平台 PalmOS Com 公司产品 在 PDA 市场占据很 大份额 具有开放的操作系统应用程序接口 API 可让用户灵活方便地定制操作系统 7 嵌入式系统开发的流程是什么 嵌入式系统开发的流程是什么 1 系统需求分析 2 体系结构设计 3 硬件 软件设计 4 系统集成 5 系统测试 8 嵌入式系统开发一般采用什么模式 嵌入式系统开发一般采用什么模式 采用宿主机 目标机的交叉开发模式 需要交叉 编译环境 9 ARM7TDMI 和和 ARM920T 的区别与联系是什么 的区别与联系是什么 ARM7TDMI 和 ARM920T 的体系结构都是 V4T 二者区别如下 ARM7TDMI 采用的冯 诺依曼 Von Neumann 结 构 三级流水线 取指 译码 执行 ARM920T 采用哈佛 Harvard 结构 程序存储 器与数据存储器分开 提供了较大的存储器带宽 采 用五级流水线 取指 译码 执行 缓冲 数据 回 写 10 ARM 异常处理的流程是什么 异常处理的流程是什么 1 保存返回地址 2 保存当前状态寄存器 CPSR 的内容 3 设置当前状态寄存器 CPSR 中的相应位 4 转去执行中断处理程序 5 异常返回 11 ARM 异常的优先级如何划分 异常的优先级如何划分 ARM 异常的优先级从高到低分别是 复位 数 据终止 FIQ IRQ 欲取指令终止 未定指令和 SWI 12 什么是什么是 RISC 什么是 什么是 CISC 采用 采用 RISC 结构的结构的 处理器有何特点 处理器有何特点 采用 RISC 结构的 处理器特点 固定长度的指令格式 指令归整 简单 基 本 寻址方式有 2 3 种 使用单周期指令 便于流水线操作执行 大量使用寄存器 数据处理指令只对寄存器进行 操作 只有加载 存储指令可以访问存储器 以提高 指令的执行效率 13 ARM926EJ S 各字母代表什么含义 各字母代表什么含义 9 代表 Family number ARM7 ARM9 2 代表 Memory system 6 代表 Memory size EJ 代表 Extensions S 代表 Synthesizeble 14 ARM7TDMI 中的各字母的含义是什么 中的各字母的含义是什么 TDMI 的基本含义为 对其它系列也适用 T 支持 16 为压缩指令集 Thumb D 支持片上 Debug M 内嵌硬件乘法器 Multiplier I 嵌入式 ICE 支持片上断点和调试 15 ARM 处理器有几种工作模式和工作状态处理器有几种工作模式和工作状态 ARM 处理器的两种工作状态 ARM 状态和 状态 种工作模式 1 用户模式 usr ARM 处理器正常的程序执行 状态 大部分任务执行在这种模式 2 快速中断模式 fiq 当一个高优先级 fast 中断 产生时将会进入这种模式 用于高速数据传输或通道 处理 3 外部中断模式 irq 当一个低优先级 normal 中断产生时将会进入这种模式 用于通用的中断处理 4 管理模式 svc 当复位或软中断指令执行时 将会进入这种模式 供操作系统使用的一种保护模式 5 中止模式 abt 当存取异常时将会进入这 种模式 用于虚拟存储及存储保护 6 未定义模式 und 当执行未定义指令时会 进入这种模式 软件仿真硬件协处理器 7 系统模式 sys 供需要访问系统资源的操 作系统任务使用 运行具有特权的操作系统任务 16 ARM 状态下分组寄存器状态下分组寄存器 R13 R14 R15 的功的功 能是什么 能是什么 R13 在 ARM 指令中常用作堆栈指针 R14 也称作子程序连接寄存器 保存子程序的返 回地址 R15 用作程序计数器 17 ARM 异常处理的流程是什么异常处理的流程是什么 1 保存返回地址 2 保存当前状态寄存器 CPSR 的内容 3 设置当前状态寄存器 CPSR 中的相应位 4 转去执行中断处理程序 5 异常返回 18 ARM 异常的优先级顺序是什么 异常的优先级顺序是什么 ARM 异常的优先级从高到低分别是 复位 数 据终止 FIQ IRQ 欲取指令终止 未定指令和 SWI 19 CPSR 和和 SPSR 各有什么功能 各有什么功能 CPSR 当前程序状态寄存器 CPSR 可在任何运行 模式下被访问 它包括条件标志位 N Z C V 中断禁止位 I 位 快中断禁止位 F 位 当前处理 器模式标志位 以及其他一些相关的控制和状态位 SPSR 备份的程序状态寄存器 异常发生时 SPSR 用于保存 CPSR 的值 从异常退出时则可由 SPSR 来恢复 CPSR 20 ARM 的的 LOAD STORE 指令有何功能 有哪几指令有何功能 有哪几 类 类 ARM 微处理器用加载 存储 Load Store 指令 访问存储器 实现在寄存器和存储器之间传送数据 LOAD STORE 指分类 单字和无符号字节的加载 存储指令 半字加载 存储指令 LDRH STRH 有符号字节加载 存储指令 LDRSB LDRSH STRSB STRSH ARM 逻辑运算指令各有什么功能 逻辑运算指令各有什么功能 AND 指令可用于提取寄存器中某些位的值 ORR 指令用于将寄存器中某些位的值设置成 1 BIC 指令可用于将寄存器中某些位的值设置成 0 EOR 指令可用于将寄存器中某些位的值取反 21 ARM 指令中的指令中的 IA IB DA DB FD ED 分别是什么 分别是什么 含义 含义 LDM STM 的主要用途是现场保护 数据复制和 参数传送等 其模式有如下 8 种 前面 4 种用于数据 块的传输 为存储操作 后面 4 种是堆栈操作 IA 先传 后地址加 4 IB 先地址加 4 后传 DA 先传 后地址减 4 DB 先地址减 4 后传 FD 满递减堆栈 先地址减 4 后传 与 DB 对 应 ED 空递减堆栈 先传 后地址减 4 与 DA 对 应 FA 满递增堆栈 先地址加 4 后传 与 IB 对 应 EA 空递增堆栈 先传 后地址加 4 与 IA 对 应 22 软中断指令是什么 软中断指令是什么 SWI 23 常用的常用的 ARM 开发环境有哪些 开发环境有哪些 ADS 和 GNU 24 ARM 汇编语言的伪指令有几条 各有什么功汇编语言的伪指令有几条 各有什么功 能 能 ADR 小范围的地址读取伪指令 将基于 PC 相 对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取 到寄存器中 ADRL 中等范围的地址读取伪指令 将基于 PC 相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读 取到寄存器中 比 ADR 伪指令可以读取更大范围的 地址 LDR 大范围的地址读取伪指令 用于加载 32 位立即数或一个地址值到指定的寄存器 NOP 空操作伪指令 ADS 环境下常用伪操作的含义环境下常用伪操作的含义 AREA 定义一个代码段或数据段 CODE16 CODE32 告诉编译器后面的指令序列 位数 ENTRY 指定程序的入口点 ALIGN 将当前的位置以某种形式对齐 END 源程序结尾 EQU 为数字常量 基于寄存器的值和程序中的 标号定义一个字符名称 EXPORT GLOBAL 声明源文件中的符号可以 被其他源文件引用 IMPORT EXTERN 声明某符号是在其他源文 件中定义的 25 ARM 处理器如何进入和退出处理器如何进入和退出 thumb 指令模式指令模式 AREA ChangeState CODE READONLY ENTRY CODE32 下面为 32 位 ARM 指令 LDR R0 start 1 BX R0 CODE16 下面为 16 位 Thumb 指令 start MOV R1 10 END 26 ARM 汇编语言编程 如何实现子程序的调用 汇编语言编程 如何实现子程序的调用 BL SUB1 LR 下条指令地址 转至子程序 SUB1 处 SUB1 MOV PC LR 子程序返回 27 ARM 映像文件是什么格式映像文件是什么格式 ELF 格式 28 嵌入式系统中常用的闪存芯片有哪些 各有嵌入式系统中常用的闪存芯片有哪些 各有 何特点 何特点 Nor 和 Nand Flash Nor 的特点是 XIP eXecute In Place 芯片内执行 应用程序可以直接在 Flash 闪存内运行 不必再把 代码读到系统 RAM 中 读速度高 而擦 写速度低 容量小 价格高 Nand flash 存储器不能执行程序 但是擦 写速 度高 容量大 价格低 29 S3C2410 处理器的内部结构是怎样的 处理器的内部结构是怎样的 S3C2410 由 ARM920T 内核和片内外设两大部分 构成 ARM920T 内核由 ARM9 内核 ARM9TDMI 32KB 的 Cache MMU 三部分组成 片内外设分为高速外 设和低速外设 分别用 AHB 总线和 APB 总线连接 30 S3C2410 处理器存储系统如何划分处理器存储系统如何划分 S3C2410X 的存储空间分成 8 组 最大容量是 1GB bank0 bank5 为固定 128MB bank6 和 bank7 的容量可编程改变 可以是 2 4 8 16 32 64 128MB 并且 bank7 的开始 地址与 bank6 的结束地址相连接 但是二者的容量必 须相等 bank0 可以作为引导 ROM 其数据线宽只能是 16 位和 32 位 复位时由 OM0 OM1 引脚确定 其 它存储器的数据线宽可以是 8 位 16 位和 32 位 31 S3C2410 处理器工作电压是多少处理器工作电压是多少 S3C2410X 的应用系统 需要使用 5V 3 3V I O 端口和外设 和 1 8V 内核 的直流稳压电源 S3C2410 处理器中断控制寄存器有几个 分别实 现什么功能 SRCPND 中断源挂起 标志 寄存器 INTMOD 中断模式寄存器 INTMSK 中断屏蔽寄存器 PRIORITY 中断优先级寄存器 INTPND 中断服务 挂起 寄存器 INTOFFSET 中断偏移寄存器 SUBSRCPND 子中断源请求标志寄存器 INTSUBMSK 子中断源屏蔽寄存器 32 S3C2410 处理器的处理器的 I O 端口控制寄存器 数据端口控制寄存器 数据 寄存器和上拉电阻寄存器各有什么作用 寄存器和上拉电阻寄存器各有什么作用 端口控制寄存器定义了每个管脚的功能 如果端口被配置成了输出端口 可以向数据寄存 器的相应位写数据 如果端口被配置成了输入端 口 可以从 数据寄存器的相应位读出数据 端口上拉寄存器控制了每个端口组的上拉电阻的 允许 禁止 如果某一位为 0 相应的上拉电阻被允 许 如果是 1 相应的上拉电阻被禁止 35 S3C2410 处理器有哪几种中断类型 各自的入处理器有哪几种中断类型 各自的入 口地址是多少 口地址是多少 S3C2410 处理器支持两种中断类型 IRQ 和 FIQ IRQ 中断向量地址分别为 0 x FIQ 的中断向量 地址为 0 xlc 36 多寄存器读写编程举例 多寄存器读写编程举例 LDMIA R0 R3 R9 加载 R0 指向地址上的多字数据 保存到 R3 R9 中 R0 值更新 STMIA R1 R3 R9 将 R3 R9 的数据存储到 R1 指向的地址上 R1 值更新 STMFD SP R0 R7 LR 现场保存 将 R0 R7 LR 入栈 SP 值更新 LDMFD SP R0 R7 PC ARM 处理器如何从管理模式切换到处理器如何从管理模式切换到 IRQ 模式 模式 MRSR0 CPSR BICR0 R0 0 x1f ORRR0 R0 0 x12 MSRCPSR c R0 37 汇编语言程序调用汇编语言程序调用 C 函数函数 EXPORT asmfile AREA asmfile CODE READONLY IMPORT cFun ENTRY mov r0 11 mov r1 22 mov r2 33 BL cFun END C file called by asmfile int cFun int a int b int c return a b c 38 编写程序实现以字的方式进行数据拷贝 编写程序实现以字的方式进行数据拷贝 R0 存放数据的源地址 存放数据的源地址 R1 存放目的地址 存放目的地址 R2 存放字的存放字的 个数 每次只传输一个字 个数 每次只传输一个字 global start text equ NUM 10 start LDR R0 LDR R1 MOV R2 NUM copy LDR R3 R0 STR R3 R2 SUBS R2 R2 BNE copy data word src 0 1 2 3 4