《嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐》習(xí)題參考答案

1、第1章概述習(xí)題參考答案1嵌入式系統(tǒng)的基本含義是什么？為什么說(shuō)單片機(jī)是典型的嵌入式系統(tǒng)？答：即MCU的含義是：在一塊芯片上集成了中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM/ROM等）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及多種輸入輸出（I/O）接口的比較完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。大部分嵌入式系統(tǒng)以MCU為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)。MCU從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的，它能很好地滿足應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、面向測(cè)控對(duì)象、現(xiàn)場(chǎng)可靠運(yùn)行等方面的要求。因此以MCU為核心的系統(tǒng)是應(yīng)用最廣的嵌入式系統(tǒng)。2 簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域。答：嵌入式系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但不單獨(dú)以通用計(jì)算機(jī)的面目出現(xiàn);嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專用工具和特

2、殊方法;使用MCU設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)與程序空間采用不同存儲(chǔ)介質(zhì);開發(fā)嵌入式系統(tǒng)涉及軟件、硬件及應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí);嵌入式系統(tǒng)的其他特點(diǎn),比如緊張的資源，較高穩(wěn)定性要求，低功耗，低成本等。一般用于工業(yè)控制，智能家電，日常電子等領(lǐng)域。4比較MCU與CPU的區(qū)別與聯(lián)系。答：CPU是一個(gè)單獨(dú)的PC處理器。而MCU，則有微處理器，存儲(chǔ)器（RAM/ROM等）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及多種輸入輸出（I/O）接口的比較完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。所以可以這么說(shuō)，MCU是一個(gè)包含微處理器的嵌入式系統(tǒng)，而CPU緊緊是一個(gè)處理器而已。第2章FreescaleS08微控制器習(xí)題參考答案1給出AW60 存儲(chǔ)器映像的簡(jiǎn)要說(shuō)明。答：所謂存儲(chǔ)

3、器映像，是指地址$0000 $FFFF這個(gè)64KB空間，哪些地址被何種存儲(chǔ)器所占用，或者說(shuō)AW60的RAM、Flash、I/O映像寄存器各使用$0000 $FFFF這個(gè)64KB空間中的哪些地址。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是$0000 $FFFF這個(gè)64KB空間是如何分配的。2AW60的引腳主要分為哪幾類？簡(jiǎn)要說(shuō)明主要引腳的功能。答：（1）電源類信號(hào)引腳（2）復(fù)位信號(hào)引腳（3）主要功能模塊引腳。比如定時(shí)器，IRQ中斷等。（4）其他，比如背景調(diào)試BKGD引腳主要引腳：AW60最小系統(tǒng)連接的I/O口，以及各具體功能I/O口。3嵌入式系統(tǒng)中RAM和Flash作用分別是什么？答：一般來(lái)說(shuō)RAM這個(gè)區(qū)域安排用戶數(shù)據(jù)（主

4、要是全局變量）和堆?？臻g；Flash要用于存儲(chǔ)程序、常數(shù)、中斷向量等。4給出AW60的硬件最小系統(tǒng)。答：AW60芯片的硬件最小系統(tǒng)包括電源及其濾波電路、復(fù)位電路、晶振電路及PLL濾波電路、寫入器接口電路。5指出下列指令中的源操作數(shù)和目的操作數(shù)的尋址方式。(1) MOV #$80 , $80 (2) MOV $80,$A0(3) MOV $80 , X+ (4) MOV X+ , $80(5) LDA $80 , X答：(1)立即尋址，直接尋址 (2)直接尋址，直接尋址(3)直接尋址，無(wú)偏移量變址、變址加1尋址方式 (4)無(wú)偏移量變址、變址加1尋址方式, 直接尋址 (5)直接尋址，無(wú)偏移量變址、

5、變址加1尋址方式8說(shuō)明芯片初始化時(shí)堆棧指針的初始化方法。 答：SP是指向下一個(gè)棧地址的16位寄存器，堆棧指針SP采用遞減的結(jié)構(gòu)，即進(jìn)棧SP減1，出棧時(shí)SP加1。初始化時(shí)，SP的初值為$00FF(前置符號(hào)$表示十六進(jìn)制數(shù))。棧指針復(fù)位指令(RSP)可將SP的低8位置為$FF，而不影響高8位。10編寫一段延時(shí)1000個(gè)指令周期的延時(shí)子程序。答：DL1000；MOV R7#248DJNZ R7$MOV R7#250DJNZ R74 RET第3章第一個(gè)樣例程序及工程組織習(xí)題參考答案1什么叫通用I/O口？答：所謂通用I/O，也記為GPIO（GeneralPurposeI/O），即基本的輸入/輸出，有時(shí)也

6、稱并行I/O，或普通I/O，它是I/O的最基本形式。2什么叫上拉電阻與下拉電阻？它們的作用是什么？如何選擇上拉電阻與下拉電阻的阻值？哪些情況下使用上拉電阻?哪些情況下使用下拉電阻?答：通俗地說(shuō)，若MCU的某個(gè)引腳通過(guò)一個(gè)電阻接到電源（Vcc）上，這個(gè)電阻被稱為“上拉電阻”。與之相對(duì)應(yīng)，若MCU的某個(gè)引腳通過(guò)一個(gè)電阻接到地（GND）上，則相應(yīng)的電阻被稱為“下拉電阻”；他們使得懸空的芯片引腳被上拉電阻或下拉電阻初始化為高電平或低電平；根據(jù)實(shí)際情況，上拉電阻與下拉電阻可以取值在1K10K之間，其阻值大小與靜態(tài)電流及系統(tǒng)功耗相關(guān)；當(dāng)某個(gè)引腳需要初始化成高電平時(shí)可以通過(guò)上拉電阻接電源，當(dāng)某個(gè)引腳要初始化

7、低電平時(shí)可以通過(guò)下拉電阻接地。3什么是OC輸出？為什么OC輸出的I/O口一定要上拉？答:OC輸出,即開漏輸出，即集電極開路。只有接了上拉電阻，才能輸出高低電平，否則只能輸出低電平了。4為什么在無(wú)操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)軟件主程序中使用無(wú)限循環(huán)？答：由于程序都是順序執(zhí)行的。如果不使用無(wú)限循環(huán)，程序執(zhí)行一遍代碼，就不能在接受其他的任務(wù)操作了。在嵌入式系統(tǒng)中，這是致命的，如果一個(gè)嵌入式產(chǎn)品每次只能使用一次或只接受一次任務(wù)，那是無(wú)法想象的。但是使用了無(wú)限循環(huán)，就可以不停地監(jiān)聽任務(wù)，并執(zhí)行。5找出樣例子工程的機(jī)器碼文件，解釋S19文件的含義。答：源文件經(jīng)編譯、連接后可獲得目標(biāo)碼文件（.S19文件），它是Fr

8、eescaleMCU的機(jī)器碼文件，通過(guò)寫入程序可將機(jī)器碼下載到目標(biāo)MCU內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器，也可以通過(guò)光盤中蘇州大學(xué)嵌入式系統(tǒng)研發(fā)中心開發(fā)的獨(dú)立寫入軟件SD-Programmer-S08讀出寫入到Flash的S19的內(nèi)容，觀察實(shí)際寫入到Flash的內(nèi)容是否和S19的內(nèi)容相同。該程序也可以擦寫Flash。目標(biāo)代碼文件是以S記錄格式表示的機(jī)器碼文件。S記錄格式是Freescale公司的十六進(jìn)制目標(biāo)代碼文件，它將目標(biāo)程序和數(shù)據(jù)以ASCII碼格式表示，可直接顯示和打印。目標(biāo)文件由若干行S記錄構(gòu)成，每行S記錄可以用CR/LF/NUL結(jié)尾。一行S記錄由五部分組成，具體細(xì)節(jié)請(qǐng)參考書中3.4.4。6舉例給出

9、CW環(huán)境C語(yǔ)言工程文件的組織結(jié)構(gòu)圖。答：以下是控制小燈閃爍的CW環(huán)境C語(yǔ)言工程文件的組織結(jié)構(gòu)圖。7分析Project.prm文件的功能。答：Project.prm文件主要實(shí)現(xiàn)了芯片的RAM和ROM的定義，初始化RAM中的變量。初始化堆棧的大小。定義復(fù)位向量，即應(yīng)用程序的默認(rèn)入口。還包含了啟動(dòng)代碼，是硬件復(fù)位后的函數(shù)入口第4章 基于硬件構(gòu)件的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法3為什么要將某些寄存器名和寄存器位在頭文件中進(jìn)行宏定義？答：對(duì)MCU內(nèi)的模塊寄存器名和端口名進(jìn)行重定義，在其它的代碼里面都將使用宏名對(duì)模塊寄存器和端口進(jìn)行操作。這樣，當(dāng)?shù)讓域?qū)動(dòng)程序移植到其它MCU時(shí)，只要修改重定義語(yǔ)句就可以了。4為什么在設(shè)

10、計(jì)底層硬件驅(qū)動(dòng)構(gòu)件時(shí)，不能使用全局變量？答：應(yīng)用程序在使用底層構(gòu)件時(shí)，嚴(yán)格禁止通過(guò)全局變量來(lái)傳遞參數(shù)，所有的數(shù)據(jù)傳遞都要通過(guò)函數(shù)的形式參數(shù)來(lái)接收。這樣做不但使得接口簡(jiǎn)潔，更加避免了全局變量可能引發(fā)的安全隱患。第5章串行通信接口SCI習(xí)題參考答案1簡(jiǎn)要闡述異步串行通信涉及的主要基本概念。答：串行通信至少涉及到以下幾個(gè)基本概念：第一，每個(gè)字節(jié)之間是如何區(qū)分開的？第二，發(fā)送一位的持續(xù)時(shí)間是多少？第三，怎樣知道傳輸是正確的？第四，可以傳輸多遠(yuǎn)？這些問(wèn)題屬于串行通信的基本概念。2表征串行通信速度的物理量是什么？串行通信的傳輸速度有限制嗎？答：位長(zhǎng)（BitLength），也稱為位的持續(xù)時(shí)間（BitDura

11、tion）。其倒數(shù)就是單位時(shí)間內(nèi)傳送的位數(shù)。人們把每秒內(nèi)傳送的位數(shù)叫做波特率（BaudRate）。波特率的單位是：位/秒，記為bps。bps是英文bitpersecond的縮寫，習(xí)慣上這個(gè)縮寫不用大寫，而用小寫。通常情況下，波特率的單位可以省略。通常使用的波特率有600、900、1200、1800、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200、128000等。有限制。因?yàn)殡S著波特率的提高，位長(zhǎng)變小，以至于很容易受到電磁源的干擾，通信就不可靠了。當(dāng)然，還有通信距離問(wèn)題，距離小，可以適當(dāng)提高波特率，但這樣畢竟提高的幅度非常有限，達(dá)不到大幅度提高的目的。3MCU與P

12、C進(jìn)行通信為什么要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換？如何進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換？答：在MCU中，若用RS-232總線進(jìn)行串行通信，則需外接電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。在發(fā)送端，需要用驅(qū)動(dòng)電路將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-232電平；在接收端，需要用接收電路將RS-232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。電平轉(zhuǎn)換器不僅可以由晶體管分立元件構(gòu)成，也可以直接使用集成電路。目前廣泛使用MAX232芯片較多，該芯片使用單一+5V電源供電實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。4給出SCI編程的通用模型。答：SCI具有初始化、接收和發(fā)送三種基本操作。按照構(gòu)件的思想，可將它們封裝成三個(gè)獨(dú)立的功能函數(shù)，初始化函數(shù)完成對(duì)SCI模塊的工作屬性的設(shè)定，接收和發(fā)送功能函數(shù)則完成實(shí)際的通信任務(wù)。以SC

13、I的初始化、接收和發(fā)送三種基本操作為例，來(lái)說(shuō)明實(shí)現(xiàn)構(gòu)件化的全過(guò)程。（1）SCI模塊是最底層的構(gòu)件，它主要向上提供三種服務(wù)，分別是SCI模塊的初始化、接收單個(gè)字節(jié)和發(fā)送單個(gè)字節(jié)，向下則直接訪問(wèn)模塊寄存器，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的直接操作。另外，從現(xiàn)實(shí)使用角度出發(fā)，它還需要封裝接收N個(gè)字節(jié)和發(fā)送N個(gè)字節(jié)的子功能函數(shù)。（2）SCI模塊在軟件上對(duì)應(yīng)1個(gè)SCI.c程序源代碼文件和1個(gè)SCI.h頭文件，當(dāng)需要對(duì)它進(jìn)行移植時(shí)，大多數(shù)情況下只需簡(jiǎn)單拷貝這兩個(gè)文件即可，無(wú)需對(duì)源代碼文件和頭文件進(jìn)行修改，只有當(dāng)實(shí)施不同芯片之間的移植時(shí)，才需要修改頭文件中與硬件相關(guān)的宏定義。（3）上層構(gòu)件或軟件在使用該構(gòu)件時(shí)，嚴(yán)格禁止通過(guò)全局

14、變量來(lái)傳遞參數(shù)，所有的數(shù)據(jù)傳遞都直接通過(guò)函數(shù)的形式參數(shù)來(lái)接收。這樣做不但使得接口簡(jiǎn)潔，更加避免了全局變量可能引發(fā)的安全隱患。5簡(jiǎn)述中斷的作用與處理過(guò)程。答中斷是MCU實(shí)時(shí)地處理內(nèi)部或外部事件的一種內(nèi)部機(jī)制。當(dāng)某種內(nèi)部或外部事件發(fā)生時(shí)，中斷系統(tǒng)將迫使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去進(jìn)行中斷事件的處理，中斷處理完畢后，又返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行下去。中斷的處理過(guò)程一般為：關(guān)中斷（在此中斷處理完成前，不處理其它中斷）、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、執(zhí)行中斷服務(wù)程序、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、開中斷等。6S08系列MCU都有哪些中斷源？答：S08系列MCU有26個(gè)中斷源，按優(yōu)先級(jí)從高到低的順序分別是：復(fù)位中斷（1個(gè)）、SWI指令中斷

15、（1個(gè)）、引腳中斷（1個(gè)）、低電壓檢測(cè)中斷（1個(gè)）、ICG中斷（1個(gè)）、定時(shí)器中斷（10個(gè)）、SPI中斷（1個(gè)）、SCI中斷（6個(gè)）、鍵盤輸入中斷（1個(gè)）、ADC轉(zhuǎn)換完成中斷（1個(gè)）、IIC中斷（1個(gè)）和實(shí)時(shí)中斷（1個(gè)）。26個(gè)中斷源只有18個(gè)中斷向量，有的是幾個(gè)中斷源使用同一個(gè)中斷向量。7S08系列MCU的中斷執(zhí)行過(guò)程分為哪幾個(gè)步驟？答：CPU每執(zhí)行完一條指令，若程序有開放某些中斷及總中斷（使用CLI指令），則CPU按照優(yōu)先級(jí)次序查詢所有中斷標(biāo)志位，若某個(gè)中斷已發(fā)生，則響應(yīng)該中斷請(qǐng)求。中斷響應(yīng)過(guò)程是：（1）CPU內(nèi)的寄存器PCL、PCH、X、A、CCR依次進(jìn)棧（注意H未被保護(hù)，這是為了與HC

16、05系列MCU兼容，所以必要時(shí)，H應(yīng)由用戶中斷服務(wù)程序保護(hù)）；（2）自動(dòng)關(guān)總中斷（即相當(dāng)于自動(dòng)執(zhí)行SEI指令），防止其他中斷進(jìn)入；（3）從相應(yīng)的中斷向量地址取出中斷向量（即中斷服務(wù)程序的入口地址）送給PC；（4）執(zhí)行中斷服務(wù)程序，直到執(zhí)行中斷返回指令RTI。RTI指令從堆棧中依次彈出CCR、A、X、PCH、PCL，使CPU返回原來(lái)中斷處繼續(xù)執(zhí)行；（5）若中斷過(guò)程也允許響應(yīng)新的中斷，可在中斷服務(wù)程序中用CLI指令開放中斷。一般不建議這樣做，可用其他編程技巧處理相關(guān)問(wèn)題。8給出AW60中斷編程框架與基本步驟。答：在CW環(huán)境下使用AW60芯片中斷步驟是：在main.c中，依照“關(guān)總中斷開模塊中斷開總中斷”的順序打開模塊中斷；在isr.c文件中，編寫中斷服務(wù)程序，修改中斷向量表；按照這種思路，編程的基本步驟可以概括為3步：（1）新建（或者復(fù)制）一個(gè)isr.c文件，并加入工程中。（2）定義中斷向量表（復(fù)制isr.c的應(yīng)修改中斷向量表）。（3）定義ISR并在中斷向量表中填入相應(yīng)ISR的名