2014年计算机三级考试嵌入式系统开发技术上机试题及答案

2014 年计算机三级考试嵌入式系统开发技术上机试题及答案 1 选择题 选择题 1 以下哪个不是嵌入式系统的设计的三个阶段之一 A A 分析 B 设计 C 实现 D 测试 2 以下哪个不是 RISC 架构的 ARM 微处理器的一般特点 C A 体积小 低功耗 B 大量使用寄存器 C 采用可变长度的指令格式 灵活高效 D 寻址方式灵活简 3 通常所讲的交叉编译就是在 X86 架构的宿主机上生成适用于 ARM 架 构的 A 格式的可执行代码 A elf B exe C pe D sh 4 下面不属于 Boot Loader 阶段 1 所完成的步骤的是 C A 硬件设备初始化 B 拷贝 Boot Loader 的阶段 2 到 RAM 空间中 C 将 kernel 映像和根文件系统映像从 Flash 读到 RAM 空间中 D 设置堆栈 5 以下哪个不是 ARM 的 7 种运行状态之一 B A 快中断状态 B 挂起状态 C 中断状态 D 无定义状态 6 用以下的哪个命令可以把 server 的 tmp mount 到 client 的 mnt tmp 并且是 A A mount o ro server tmp mnt tmp B mount o ro mnt tmp server tmp C mount o ro client mnt tmp server tmp D mount o ro server tmp client mnt tmp 7 以下哪个 GUI 是由中国人主持的一个自由软件项目 A A MinuGUI B OpenGUI C MicroWindows D Qt Embedded 8 在下面的叙述中 D 不是嵌入式图形用户接口 GUI 的主要特点 A 运行时占用的系统资源少 B 模块化结构 便于移植和定制 C 可靠性高 D 美观华丽 图形算法复杂 9 以下叙述中 不符合 RISC 指令系统特点的是 B A 指令长度固定 指令种类少 B 寻址方式种类丰富 指令功能尽量增强 C 设置大量通用寄存器 访问存储器指令简单 D 选取使用频率较高的一些简单指令 10 通常所说的 32 位微处理器是指 C A 地址总线的宽度为 32 位 B 处理的数据长度只能为 32 位 C CPU 字长为 32 位 D 通用寄存器数目为 32 个 11 在嵌入式软件交叉调试过程中 宿主机与目标机之间的连接与通信方式有 ABCD 种 A 串口 B 并口 C 网络 D JTAG E BDM 12 ADD R0 R1 R2 属于 B A 立即寻址 B 寄存器间接寻址 C 寄存器寻址 D 基址变址寻址 13 ADD R0 R0 1 属于 A A 立即寻址 B 寄存器间接寻址 C 寄存器寻址 D 基址变址寻址 14 数据字越长则 D A 时钟频率越快 B 运算速度越快 C 对存储器寻址能力越差 D 精度越高 15 典型的计算机系统结构是 A A 冯诺依曼体系结构 B 哈佛结构 C 单总线结构 D 双总线结构 16 将传统的计算机系统芯片化 是嵌入式系统诞生后的 A 发展模式 A 发展模式 B 创新模式 C 电子应用模式 D 计算机应用模式 17 下列不是 RISC 指令系统特点的是 C 应该为单周期指令 A 大量使用寄存器 B 采用固定长度指令格式 C 使用多周期指令 D 寻址方式多 18 与通用操作系统相比嵌入式操作系统还必须具有的特点是 AB A 强稳定性 弱交互性 B 较强实时性 C 可伸缩性 D 功耗管理与节能 19 下列哪种设备不属于嵌入式系统产品 C A PDA B ATM 取款机 C 个人计算机 D 机顶盒 20 下列是开源的嵌入式操作系统的是 A A 嵌入式 linux B uc os D Palm OS E WinCE 21 下列是虚拟文件系统的是 B A proc B vfs C ext D fat32 22 英国电机工程师学会的定义 嵌入式系统为控制 监视或辅助设备 机 器或甚至工厂操作的装置 具有 A A 通常执行特定功能 B 以微电脑和外围构成核心 C 严格的时序和稳定性要求 D 全自动操作循环 23 下列任务不是在嵌入式产品设计初期 即需求分析阶段完成的任务是 D A 性能 B 成本 C 功耗 D 操作系统和硬件选型 24 下列不属于 ARM 处理器异常工作模式的是 D A 快速中断模式 B 未定义模式 C 数据访问终止模式 D 用户模式 25 嵌入式软件开发与通用软件开发增加了 C 环节 A 代码编写 B 代码调试 C 代码固化 D 软件测试 26 嵌入式系统调试方式中不占用系统资源的调试方式是 C A 模拟器方式 B 监控器方式 C ICE 在线仿真器 D IDE 在线调试器方式 27 ARM 汇编程序中实现程序跳转的方式有 A A 使用跳转指令 B 使用 goto 语句 C 向 pc 寄存器赋值 D 使用 jump 指令 28 ADD R0 R1 R2 中的第二操作数属于 B 方式 A 立即寻址 B 寄存器间接寻址 C 寄存器寻址 D 基址变址寻址 29 烧写到 FLASH 里的是 B 格式的文件 A asm B bin C obj D cpp 29 汇编程序中的伪指令是在 C 阶段起作用 A 编辑 B 链接 C 编译 D 执行 30 目前嵌入式处理器的种类大约有 C A 500 多种 B 800 多种 C 1000 多种 D 2000 多种 31 LDM 和 STM 指令最多可以操作 C 寄存器 A 12 个 B 2 个 C 16 个 D 32 个 二 填空题二 填空题 1 ARM 内核有 T D M I 四个功能模块 2 通用寄存器 R0 R15 可分为以下 3 块 未分组寄存器 R0 R7 分组寄 存器 R8 R14 程序计数器 R15 3 ARM 可用两种方法存储字数据 大端模式 小端模式 4 ARM 体系结构支持的最大寻址空间为 4G 5 ARM 是 Advanced RISC Machines 的简称 6 ARM CPU 体系结构中支持的特有的两种指令集是 ARM 指令集 Thumb 指令集 7 常用硬件调试工具有 实时在线仿真机 逻辑分析仪 ROM 仿真机 在线调试 8 ARM 处理器的 5 种异常模式是 快速终端模式 外部中断模式 管 理模式 数据访问终止模式 未定义模式 9 写出下列指令的含义 LDR R1 R0 0 x08 R0 加 0 x08 加载到 R1 里 即 R1 R0 0 x SUB R1 R1 R2 LSR R3 R1 R1 R2 右移 R3 位 LDR R1 R0 R2 LSL 2 R1 R2 左移 2 位 R0 LDR R1 R0 R2 LSL 1 R1 R0 R0 R0 R2 左移 1 位 10 LDM 和 STM 指令最多可以操作 16 个寄存器 11 嵌入式软件开发流程分为 需求分析 软件设计 软件实现 软件测试 12 BSP 是 board support package 的缩写 13 ADS 是 ARM developer suite 的缩写 14 JTAG 是 Joint Test Action Group 的简称 JTAG 技术是一种调试技 术 它是在芯片内部封装了专门的测试电路 TAP Test Access Port 测试访问 口 通过专用的 JTAG 测试工具对内部节点进行测试调试技术 15 ARM 汇编程序由 指令 为操作 宏指令 三种指令组成 16 Bootloader 依赖于 CPU 体系结构 也依赖于具体板级设备配置 17 ARM 中堆栈类型有 满递增 满递减 空递增 空递减 四种 18 ARM 处理器具有 ARM Thumb 两种操作状态 19 嵌入式系统开发硬件选择主要考虑 硬件平台 操作系统 编程语言 开发工具 20 ARM 处理器内核型号中的字母 TDMI 的含义分别是 thumb 支持 16 位 指令集 支持片上 debug 内嵌硬件乘法器 multipiler 嵌入式 ICE 支持片上断点和调试点 21 FLASH 存储器的特点是 低功耗大容量 擦写速度快 可整片进 行烧写 22 SDRAM 存储器特点是 单位空间存储量大 价格便宜 运行速度快 23 FLASH 存储技术中两种流行的存储技术是 norflash nandflash 其中成本较低 而接口比较复杂的 flash 存储技术是 nandflash 24 ARM 处理器有 快速中断模式 管理模式 外部中断模式 数 据访问终止模式 用户模式 系统模式 未定义模式 种运行模式 其 中特权模式是 快速中断模式 管理模式 外部中断模式 数据访问 终止模式 系统模式 未定义模式 异常模式是 快速中断模式 管 理模式 外部中断模式 数据访问终止模式 未定义模式 25 ARM 处理器模式转换方式主要有 arm 模式 thumb 模式 两种 26 ARM 处理器有 37 个寄存器 其中系统模式和用户模式下有 1 物理寄存器可用其他 5 中模式下都有 5 物理寄存器可用 27 ARM 处理其每种模式下都有一组寄存器可用 其中 用户模式 系统模式 具有完全一样的寄存器组 28 ARM 处理器分两大类 通用寄存器 状态寄存器 其中 通用 寄存器又可以分为未分组寄存器 分组寄存器和程序寄存器 29 ARM 中共有 6 个状态寄存器 其中一个 用户模式和系统模式共 用 和五个 对应其他 5 种模式 其中 CPSR 包括 条件标志位 中 断标志位 当前处理模式标志位 判别 状态位 内容 30 ARM 中状态寄存器的修改是通过 arm 模式 thumb 模式 指令 来完成的 31 ARM 寄存器中 SP 通常叫做 堆栈指针 对应物理寄存器 R13 LR 叫做 连接寄存器 对应 R14 物理寄存器 PC 叫 程序计数器 对应 R15 物理寄存器 32 ARM 体系结构支持的最大寻址空间为 4GB 33 ARM 汇编中的加载存储指令是用于在 连系存储单元 和 多寄存器 之间传送数据的 其中加载指令是用于将 一片连续存储器 中的数据传送到 多个寄存器 中 存储指令则相反 加载指令主要有 LDM 存储指令主 要有 stm 34 汇编伪指令的功能是 完成汇编程序的各种准备工作 伪指令仅在 汇编 过程中起作用 35 ARM C C 和汇编混合编程中都必须遵循 ATPCS 规则 它主要规定 了 子程序中调用过程中寄存器使用的规则 数据栈的使用规则 参数传 递规则 三方面的内容 其中寄存器使用规则中限定了子程序间的参数传递 主要通过 R0 R1 R2 R3 寄存器来传递 36 ATPCS 规则中规定的堆栈类型为 FD 类型 并且对堆栈的操作 以 8 个字节 为单位 37 每一条 ARM 指令包含 4 位条件码 位于 指令的高字位 条件 码共有 16 种 每种条件码可用 2 个字符来表示 38 实现程序跳转的指令有 跳转指令 直接向程序计数器取值 两 种方法 39 乘法指令和乘加指令按其运算结果可分为 32 64 位两类 40 数据交换指令在 一片连续存储器 多个寄存器 之间交换数据 42 ARM 伪指令可以分为如下几类 符号定义伪指令 自定义伪指令 汇编控制伪指令 其他常用伪指令 等 42 ARM 汇编程序设计采用分段式设计 一个 ARM 源程序至少需要 1 个代码段 43 一个典型的嵌入式系统软件一般分为 硬件层 驱动层 操 作系统层 应用层 四个层次 44 Bootloader 是 在操作系统内核运行之前运行的一段小程序 它的 功能是 完成硬件的初始化和建立内存空间的映射关系 45 Bootloadr 启动目标板通常分两个阶段 第一阶段通常用 汇编 语言 来实现 这一部分硬件相关 bootloader 移植主要是修改这部分代码 第二阶段 用通常用 C 语言来实现 具有 既有较好的可读性 可移植性 46 大多数 Bootloader 都有两种操作模式 启动加载模式 下载 模式 其中 下载 模式只对开发人员有意义 47 本学期实验所使用的 bootloader 是 U BOOT VIVI 其中 VIVI 具有可配置性 48 驱动程序一般具有以下功能 对设备初始化和释放 对设备进行管 理 读取应用程序传送给设备文件的数据 回送应用程序请求的数据 检测和处理设备出现的错误 49 Flash 主要有 nand flash nor flash 两种 可以片上执行的是 nor flash 50 C 语言调用汇编程序 一般使用 extern 声明外部函数 即可调用 汇编子程序 在汇编程序中用 import 申明本子程序 以使其他程序可以调 用此子程序 51 汇编程序调用 C 程序 在汇编中用 import 声明将要调用的 C 程序 函数 即可在汇编程序中调用 C 程序 52 C 程序中嵌入式汇编指令以 53 ARM 寄存器 LR 是 连接 寄存器 R14 CPSR 和 SPSR 的功能 异常发生时 SPSR 用于保存 CPSR 的值 54 Linux 系统中的 SHELL 的主要功能 命令解释 任务自动化 系 统管理 是通过编写脚本文件来实现系统管理和使任务自动化的 55 linux 系统中的 make 是 linux 软件开发管理工具 决定程序的编译 链接规则 使工程编译链接自动化 它依赖于 makefile 工作 56 嵌入式软件代码具有 代码量小 C 和汇编混合编程较灵活 的特点 57 ADS 是 ARM developer suite 的缩写 是由 ARM 公司开发的 ARM 嵌入式系统集成开发工具 58 操作系统中传统的设备管理是通过 文件系统 方式实现的 其中 设备号 用来区分设备的种类 三 简答三 简答 1 简述 Linux 在嵌入式系统市场上取得辉煌的成果的原因 答 广泛的硬件支持 内核高效稳定 开放源码 软件丰富 优秀的开发 工具 完善的网络通信和文件管理机制 2 简述嵌入式系统平台移植所需要的步骤 答 硬件平台的移植 引导 装载程序的移植 bootloader 移植 内核的修 改配置编译与移植 相关驱动程序的移植 文件系统的移植 开发环境的移植 GUI 库移植 应用程序的移植 3 嵌入式根文件系统的设计目标应该包括哪些方面 答 使用简单方便 实时响应 可伸缩性和可配置性 资源有效性 安全可靠 热插拔 在线更新 4 简述 Linux 支持的硬件设备种类和 Linux 操作系统下的主要的设备文件 种类 答 主要硬件设备种类 字符设备 块设备和网络设备 主要设备文件种 类 字符设备 块设备 5 arm 系列处理器 arm7tdmi 中的 tdmi 四个字母的含义 答 T 功能模块表示 16 位 Thumb 可以在兼顾性能的同时减少代码尺寸 M 功能模块表示 8 位乘法器 D 功能模块表示 Debug 该内核中放置了用于调 试的结构 通常它为一个边界扫描链 JTAG 可使 CPU 进入调试模式 从而可 方便地进行断点设置 单步调试 I 功能模块表示 EmbeddedICE Logic 用于实 现断点观测及变量观测的逻辑电路部分 其中的 TAP 控制器可接入到边界扫描 链 6 嵌入式系统发展经历了那些阶段 有什么特点 答 1 萌芽阶段 编程语言 汇编语言 操作系统 无 硬件处理器 单芯片可编程控制器件 8 位 MCU DSP 单片机 2 简单系统阶段 编程语言 汇编语言 操作系统 无 3 RTOS 阶段 编程语言 汇编语言 c c 操作系统 VxWorks QNX pSOS 硬件处理器 32 位嵌入式处理器 ARM 4 网络化阶段 编程语言 汇编语言 c c Java 操作系统 VxWorks QNX pSOS Linux 硬件处理器 高性能嵌入式处理器 SOC 7 嵌入式系统的设计方法和过程与传统的单片机开发有什么不同 答 学习方法不同 单片机学习一般从硬件入手 从硬件体系结构 汇编语言到硬件设计 软 件设计 嵌入式系统学习可以从软件入手 从应用层编程到操作系统移植 硬 件平台设计较好 按单片机设计的学习流程较难掌握硬件处理能力 有无操作系统 系统开发方法 嵌入式系统强调基于平台的设计 软硬件协同设计 单片 机大多采用软硬件流水设计 嵌入式系统设计的核心是软件设计 占 70 左右的工作量 单片机系统 软硬件设计所占比例基本相同 8 简述哈佛体系结构和冯诺依曼体系结构的不同点 答 哈佛体系结构的要点是 1 使用两个独立的存储器模块 分别存储指令和数据 每个存储模块都 不允许指令和数据并存 以便实现并行处理 2 具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线 利用公用地址总线 访问两个存储模块 程序存储模块和数据存储模块 公用数据总线则被用来 完成程序存储模块或数据存储模块与 CPU 之间的数据传输 3 两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用 冯诺依曼理论的要点是 数字计算机的数制采用二进制 计算机应该按照 序顺序执行 其中 1 计算机由控制器 运算器 存储器 输入设备 输出设备五大部分 组成 2 程序和数据以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中 存放位 置由地址确定 3 控制器根据存放在存储器中地指令序列 程序 进行工作 并由一 个程序计数器控制指令地执行 控制器具有判断能力 能根据计算结果选择不 同的工作流程 人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构 10 简述 NAND FLASH 和 NOR FLASH 的异同点 答 Nor flash 的读速度比 Nand Flash 快 Nor flash 的写速度比 Nand Flash 慢 Nor flash 的擦除速度比 Nand Flash 慢 大多数写入操作需要先进行擦除操作 Nand flash 的擦除单元更小 相应的擦除电路更少 Norflash 待用 SRAM 接口 有足够多的地址引脚 容易进行电路设计 Nand flash 使用复杂的 I O 口串行传输数 单位面积内 Nand flash 存储容量更大 Nand flash 占据大容量存储市场 8 128M 可靠性和耐用性 nandFlash 更优秀 可擦写次数 100 万 10 万 易用性 Nor flash 不需要软件支持 片上执行 Nandflash 需要驱动程序支持 10 简述 S3C2410 与 ARM920T 的关系 答 S3C2410 是韩国三星公司的一款基于 ARM920T 内核的 32 位 RISC 嵌 入式微处理器 主要面向手持设备以及高性价比 低功耗的应用 11 嵌入式系统常用调试方法有几种 各有什么优缺点 答 1 模拟器方式 调试工具和待调试的嵌入式软件都在主机上运行 通过软件手段模拟执行 为某种嵌入式处理器编写的源程序 简单的模拟器可以通过指令解释方式逐条 执行源程序 分配虚拟存储空间和外设 进行语法和逻辑上的调试 2 在线仿真器方式 在线仿真器 ICE 是一种完全仿造调试目标 CPU 设计的仪器 目标系统对用 户来说是完全透明的 可控的 由于仿真器自成体系 调试时可以连接目标板 也可以不接目标板 但是 ICE 价格昂贵 而且每种 CPU 都需要一种与之对应的 ICE 使得开发成本非常高 3 监控器方式 主机和目标板通过某种接口 通常是串口 连接 主机上提供调试界面 被调试程序下载到目标板上运行 通过与监控运行于目标机上的监控程序通信 获得调试信息 12 什么是嵌入式操作系统 常见的嵌入式操作系统有哪些 列举五个以 上 嵌入式操作系统有什么特点 答 以应用为中心 以计算机技术为基础 软件硬件可裁剪 功能 可靠性 成本 体积 功耗严格要求的专用计算机系统 嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件 它是嵌入式 系统的重要组成部分 嵌入时操作系统具有通用操作系统的基本特点 能够有 效管理复杂的系统资源 并且把硬件虚拟化 Linux uClinux WinCE PalmOS Symbian eCos uCOS II VxWorks pSOS Nucleus ThreadX Rtems QNX INTEGRITY OSE C Executive 可裁剪 强实时性 统一的接口 操作方便 简单 提供友好的图形用户 界面 GUI 提供强大的网络功能 稳定性 弱交互性 固化代码 良好的移植 性 13 什么是交叉开发环境 简述嵌入式 linux 系统交叉开发环境的构建过程 答 简单的来说 在进行嵌入式开发之前 首先要建立一个交叉编译环境 这是一套编译器 连接器和 libc 库等组成的开发环境 交叉开发是指在一台通 用计算机上进行软件的编辑编译 然后下载到嵌入式设备中进行运行调试的开 发方式 1 下载源文件 补丁和建立编译的目录 2 建立内核头文件 3 建立二进制工具 binutils 4 建立初始编译器 bootstrap gcc 5 建立 c 库 glibc 6 建立全套编译器 full gcc 14 什么是 bootloader 常用的 bootloader 有那些 bootloader 两种工作模 式有什么不同 分别应用在那种情况下 答 Bootloader 是在操作系统运行之前执行的一段小程序 通过这段小程 序 我们可以初始化硬件设备 建立内存空间的映射表 从而建立适当的系统 软硬件环境 为最终调用操作系统内核做好准备 Grub 和 Lilo 是 PC 计算机上 的 U boot vivi blob ARMBoot 是嵌入式系统上的 两种工作模式是 启动加载模式和下载模式 这种区别仅对于开发人员才 有意义 从最终用户的角度看 BootLoader 的作用就是用来加载操作系统 而 并不存在所谓的启动加载模式与下载工作模式的区别 1 启动加载 Boot loading 模式 这种模式也称为自主模式 bootstrap 也即 Boot Loader 将存 储在目标板 Flash 中的内核和文件系统的镜像装载到 SDRAM 中 整个过程无 需用户的介入 这种模式是 BootLoader 的正常工作模式 因此在嵌入式产品发 布的时候 BootLoader 显然必须工作在这种模式下 2 下载 Downloading 模 式 在这种模式下 目标机上的 BootLoader 将通过串口连接或网络连接等通信 手段从宿主机 Host 下载文件 比如下载内核映像和根文件系统映像等 从主机 下载的文件通常首先被 BootLoader 保存到目标机的 RAM 中 然后再被 BootLoader 写到目标机上的 FLASH 类固态存储设备中 BootLoader 的这种模 式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用 此外 以后的系统更新 bootloader 自身也可以这样更新 也会使用 Boot Loader 的这种工作模式 工 作于这种模式下的 BootLoader 通常都会向它的终端用户提供一些简单的命令行 接口 Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序 常用的 Bootloade 有 U Boot VIVI Blob RedBoot ARMboot Bootloader 可工作在两种模式下 启动加载模式和下载模式 启动加载 Boot loading 模式应用在嵌入式产品发布的时侯 下载 Downloading 模式应用在第一次安装内核与根文件系统时被使用 以后的系统更新也会使用 Boot Loader 的这种工作模式 15 简述 bootloader 在嵌入式系统平台上的移植过程 答 1 准备 Bootloader 软件 2 根据目标板硬件平台 修改配置 Bootloader 3 交叉编译 形成目标板子可执行的 Bootloader 二进制 BIN 文件 4 将 Bootloader 烧写进目标板 5 配置好宿主机上的 minicom 或者超级终端 6 启动目标板 若 bootloader 编译没有错误 烧写正确 就可以在超级终 端中看到目标板启动的信息 16 Bootloader 和 BSP 有什么不同 答 BSP 是开发板支持软件包 一般 BSP 包