嵌入式系统原理与设计试卷及答案

2017 年秋 季学期 嵌入式系统原理与设计课程考试试卷(A 卷) 注意：1、本试卷共 页； 2、考试时间:110 分钟； 3、姓名、学号、网选班级、网选序号必须写在指定地方。 一、选择题 (每小题 2 分，共 30 分) 1以下哪个不是 RISC 架构的 ARM 微处理器的一般特点：（ ） A. 体积小、低功耗 B. 大量使用寄存器 C. 指令格式统一，灵活高效 D. 寻址方式复杂 2. 以下哪个不是 ARM 的 7 种运行状态之一：（ ） A. 快中断状态 B. 服务状态 C.休眠状态 D. 无定义状态 3. 通常所说的 32 位微处理器是指( )。 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 4.ADD R0,R1,R2属于（ ） 。 A . 寄存器间接寻址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 基址变址寻址 5.数据字越长则（D） A. 时钟频率越快 B. 运算速度越慢 C. 对存储器寻址能力越大 D.精度越差 6.下列不是 RISC 指令系统特点的是（ ） A 大量使用寄存器 B. 采用固定长度指令格式 C. 使用单周期指令 D. 寻址方式少 7.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全自动操作循环 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. 通常执行特定功能 8.下列不属于 ARM 处理器异常工作模式的是（ ） 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 9.嵌入式系统调试方式中不占用系统资源的调试方式是（ ） A.模拟器方式 B. ICE 在线仿真器 C. 监控器方式 D. IDE 在线调试 器方式 10.在下列 ARM 处理器的各种模式中，( )模式有自己独立的 R8-R14 寄存器。 A.系统模式(System) B.终止模式(Abort) C.中断模式(IRQ) D.快中断模式(FIQ) 11. 在 ARM Linux 系统中，中断处理程序进入 C 代码以后，ARM 的处于 ( ) 工作模 式。 A.超级用户（SVC） B.快速中断（IRQ） C.中断(IRQ)D.和进入中断之前的状态有关系 12. 在 ARM 体系结构中，要从主动用户模式（User）切换到超级用户模式（Supervisor） ， 应采用何种方法？( ) A. 直接修改 CPU 状态寄存器（CPSR）对应的模式 B. 先修改程序状态备份寄存器（SPSR）到对应的模式，再更新 CPU 状态 C. 使用软件中断指令（SWI） D. 让处理器执行未定义指令 13. 在 ARM Linux 体系中，用来处理外设中断的异常模式是：（ ） A. 软件中断（SWI）B. 未定义的指令异常 C. 中断请求（IRQ）D. 快速中断请求（FIQ） 14. 按照 ARM 过程调用标准（APCS） ，栈指针使用( )寄存器， A、R0B、R13 C、R14D、R15 15.若 R1=2000H，(2000H)=0 x38，(2008H)=0 x97，则执行指令 LDRR0，R1，8！后 R0 的值为（ ） 。 题 号一二三四五六七八九十总 分 得 分 得分 A、 0 x2000 B、0 x38 C、 0 x2008 D、0 x97 二、天空题 (每空 1 分，共 20 分) 1. 嵌入式系统分类按软件实时性需求分类有_、_和 _。 2. ARM 处理器核可以工作在_和_状态。 3. ARM 处理器总共有_个寄存器，分为_和_两类。 4.常用硬件调试工具有_、_、_、_ 在线调试_。 5.通用寄存器 R0R15 可分为以下 3 块： _、_、_ _。 6. ARM 可用两种方法存储字数据：_、_。 7. ARM 内核有_、_、_、_四个功能模块。 三、问答题 (每题 5 分，共 20 分) 1.写出下列指令的含义。 LDR R1, R0, #0 x08 : LDR R1,R0,R2,LSL#2! ： LDR R1, R0,R2, LSL #1 ： SUB R1, R1, R2, LSR R3 ： 2.如何实现 ARM 状态和 Thumb 状态的切换。 3.嵌入式系统常用调试方法有几种，各有什么优缺点？ 4. 简述哈佛体系结构和冯诺依曼体系结构的不同点 得分 得分 四、系统设计题 (每题 30 分，共 30 分) 1. 如图所示，LED2LED5 分别与 GPX2_7、GPX1_0、GPF3_4、GPF3_5 相连， 通过 GPX2_7、GPX1_0、GPF3_4、GPF3_5 引脚的高低电平来控制三极管的导通性，从而控制 LED 的亮灭。通过控制 GPX1CON、GPX2CON、GPF3CON 和 GPX1DAT 来控制 GPX2_3 和 GPF3_4 对应的 LED。 #include exynos_4412.h void mydelay_ms(int ms) (1)补全函数代码 int main(void) /*初始化*/ GPX2.CON = _;/GPX2_7:output, LED2 GPX1.CON =_; /GPX1_0:output, LED3 GPF3.CON = (GPX3.CON /GPF3_4:output, LED4 /GPF3_5:output, LED5 while(1) /Turn on LED2 GPX2.DAT |= _; mydelay_ms(500); /Turn on LED3 GPX1.DAT |= 0 x1; /Turn off LED2 GPX2.DAT mydelay_ms(500); /Turn on LED5 GPF3.DAT |= (0 x1 5); 得分 /Turn off LED3 GPX1.DAT mydelay_ms(500); /Turn on LED4 GPF3.DAT |= (0 x1 4); /Turn off LED5 GPF3.DAT mydelay_ms(500); /Turn off LED4 GPF3.DAT return 0; 2017 年 秋 季学期 嵌入式系统原理与设计课程考试试卷( A 卷) 参考答案及评分标准 命题教师 张上 审题教师 一、选择题（每小题 2 分，共 30 分） DCCAD DDDBD ACCBD 二、天空题 (每空 1 分，共 20 分) 1. 按软件实时性需求分类：非实时系统 软实时系统 硬实时系统 2.ARM 处理器核可以工作在以下 2 种状态 ARM 状态和 Thumb 状态 3.ARM 处理器总共有_37_个寄存器，分为_通用寄存器_和_状态寄存器_两类。 4.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） 。 5.通用寄存器 R0R15 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_。 6.ARM 可用两种方法存储字数据：（大端模式） （小端模式） 。 7.ARM 内核有（T） （D） （M） （I）四个功能模块。 三、问答题 (每题 5 分，共 20 分) 5.LDR R1, R0, #0 x08 : R0 加 0 x08 加载到 R1 里。即：R1R0+0 x（1 分） SUB R1, R1, R2, LSR R3 ：R1R1-（R2 右移 R3 位）（1 分） LDR R1,R0,R2,LSL#2! ：R1（R2 左移 2 位）+R0（1 分） LDR R1, R0,R2, LSL #1 ：R1R0 ,R0R0+（R2 左移 1 位） （2 分） 6.如何实现 ARM 状态和 Thumb 状态的切换。 进入 Thumb 状态：当操作数寄存器的状态位（位 0）为 1 时，可以采用执行 BX 指令 的方法，使微处理器从 ARM 状态切换到 Thumb 状态。此外，当处理器处于 Thumb 状态时 发生异常（如 IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI 等） ，则异常处理返回时，自动切换到 Thumb 状态。 （2分） 进入 ARM 状态：当操作数寄存器的状态位为 0 时，执行 BX 指令时可以使微处理器从 Thumb 状态切换到 ARM 状态。此外，在处理器进行异常处理时，把 PC 指针放入异常模式 链接寄存器中，并从异常向量地址开始执行程序，也可以使处理器切换到 ARM 状态。 （3 分） 7.嵌入式系统常用调试方法有几种，各有什么优缺点？ 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。 4. 简述哈佛体系结构和冯诺依曼体系结构的不同点 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。 四、系统设计题 (每题 30 分，共