嵌入式系統(tǒng)編程+嵌入式OS考前復(fù)習(xí)資料

嵌入式系統(tǒng)編程復(fù)習(xí)重點試卷題型:填空（20X1分）判斷（10X1分）名詞解釋（3X3分）程序填空（14X2）簡答（3X5分）程序設(shè)計（2X9分）名詞解釋：前后臺系統(tǒng)前后臺系統(tǒng)又叫超循環(huán)系統(tǒng)，是不復(fù)雜系統(tǒng)常采用的設(shè)計方案。該系統(tǒng)由應(yīng)用程序和中斷服務(wù)程序組成。應(yīng)用程序是一個無限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作。中斷服務(wù)程序處理異步事件，時間相關(guān)性很強(qiáng)的關(guān)鍵操作靠中斷服務(wù)來保證。應(yīng)用程序稱為后臺，中斷服務(wù)程序稱為前臺，故有前后臺系統(tǒng)之稱。時鐘節(jié)拍時鐘節(jié)拍是特定的周期性中斷。這個中斷可以看作是系統(tǒng)心臟的脈動。中斷之間的時間間隔取決于不同的應(yīng)用，一般在10mS到200mS之間。時鐘的節(jié)拍式中斷使得內(nèi)核可以將任務(wù)延時若干個整數(shù)時鐘節(jié)拍，以及當(dāng)任務(wù)等待事件發(fā)生時，提供等待超時的依據(jù)。時鐘節(jié)拍率越快，系統(tǒng)的額外開銷就越大。異步串行通信的波特率異步串行通信的波特率是指數(shù)據(jù)信號傳送速率，即單位時間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)的位數(shù)。它的單位是bit/s或bps任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度是內(nèi)核的主要職責(zé)之一，就是通過某種規(guī)則確定該哪個任務(wù)運行了。ADC量化將連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換為一串?dāng)?shù)字代碼的過程稱之為量化。程序填空題：時間戳（出題方向：將給定的時間轉(zhuǎn)換成時間戳或?qū)r間戳轉(zhuǎn)換成確切時間，時間戳格式題目中會給出）一個時間戳（數(shù)據(jù)類型為TS）將一個日期和時間包裝為一個32位的變量。在某些事件發(fā)生時可使用時間戳。不要在應(yīng)用程序中直接操作時間戳，應(yīng)使用本模塊提供的函數(shù)或?qū)⒑瘮?shù)添加到本模塊中。主要是為了增強(qiáng)代碼的復(fù)用性。時間戳的格式如下所示：B25--B22 B16 B12 B5 B0B31 B26 B21 B17 B11 B6年（6位）月（4位）日（5位） 時（5位）分（6位） 秒（6位）>—0.59——0?59——0..23——L31I——1.J20..63(實際的年份-CLK_TS_EASE_YKAR)將時間戳轉(zhuǎn)換為ASCII字符串的格式。將時間戳轉(zhuǎn)換為ASCII字符串的格式。voidClkFormatTS(INT8Un,TSts,char*s){INT16Uyr;INT8Umonth;INT8Uday;INT8Uhr;INT8Umin;INT8Usec;yr=CLK_TS_BASE_YEAR+(ts>>26);month=(ts>>22)&0x0F;day=(ts>>17)&0x1F;hr=(ts>>12)&0x1F;min=(ts>>6)&0x3F;sec=(ts&0x3F);}將日期和時間轉(zhuǎn)化為時間戳的格式TSClkMakeTS(INT8Umonth,INT8Uday,INT16UyrINT8Uhr,INT8Umin,INT8Usec){TSts;yr-=CLK_TS_BASE_YEAR;ts=((INT32U)yr<<26)|((INT32U)month<<22)|((INT32U)day<<17);ts|=((INT32U)hr<<12)|((INT32U)min<<6)|(INT32U)sec;return(ts);}異步串行通信發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)圖(PPT構(gòu)件/第9章異步串行通信/20-31頁)下圖列出了使用環(huán)狀緩沖區(qū)的輸入緩沖。在接收字節(jié)時，ISR從串行端口讀入字節(jié)(①)，將其放入環(huán)狀緩沖區(qū)(②)；應(yīng)用程序(后臺)監(jiān)測環(huán)狀緩沖區(qū)是否收到了字節(jié)(③)。如果環(huán)狀緩沖區(qū)不是空的，就從環(huán)狀緩沖區(qū)中取出最“舊”的字節(jié)(最早收到的)。環(huán)形

緩沖區(qū)環(huán)形

緩沖區(qū)中斷將會停止。如果應(yīng)用程序不及時取出環(huán)狀緩沖區(qū)中當(dāng)應(yīng)用程序從ISR或接口函數(shù)以獨占方式訪問環(huán)狀緩沖區(qū)時，中斷將會停止。如果應(yīng)用程序不及時取出環(huán)狀緩沖區(qū)中的字節(jié)，環(huán)狀緩沖區(qū)將會被填滿而導(dǎo)致接收字節(jié)丟失。處理輸人數(shù)據(jù)的速度就與ISR處理輸人數(shù)據(jù)的速度就與ISR只接收數(shù)據(jù)(不處理)的速度差不多一樣快。為此，環(huán)狀緩沖區(qū)的管理中加入了一個信號量，見下圖。應(yīng)用程序在信號量處等待①)；收到一個字節(jié)后，ISR從串行端口讀人字節(jié)(②)，將其存入環(huán)狀緩沖區(qū)(③)。然后ISR通知信號量，等待任務(wù)已收到一個字節(jié)(④)。信號發(fā)送給信號量，等待任務(wù)就準(zhǔn)備運行。ISR完成后，內(nèi)核決定等待任務(wù)是否成為占有CPU的最優(yōu)先任務(wù)。如果是的話，并且內(nèi)核為占先內(nèi)核，則ISR恢復(fù)等待字節(jié)的任務(wù)。應(yīng)用程序從環(huán)狀緩沖區(qū)中取出字節(jié)，執(zhí)行所要求的進(jìn)程。注意：RxSem被初始化為注意：RxSem被初始化為0環(huán)狀

緩沖區(qū)傳輸字節(jié)有時類似于接收字節(jié)。后臺進(jìn)程將字節(jié)存儲于輸出緩沖區(qū)中。當(dāng)UART的發(fā)送端準(zhǔn)備發(fā)送字節(jié)時，產(chǎn)生一個中斷，字節(jié)從緩沖區(qū)中取出，并由ISR輸出。在串行端口傳輸大量數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)的緩沖有著重要意義，如對于磁盤文件的內(nèi)容。下圖列出了使用環(huán)狀緩沖區(qū)的輸出緩沖。發(fā)送一個或多個字節(jié)時，字節(jié)置于環(huán)狀緩沖兇①)。在字節(jié)送人緩沖區(qū)后傳輸中斷開始啟動(②)。當(dāng)UART發(fā)送字節(jié)準(zhǔn)備就緒后，產(chǎn)生中斷，ISR將最舊的字節(jié)(最遠(yuǎn)期的)從環(huán)狀緩沖區(qū)取出(③)。字節(jié)向串行端口輸出(④)。如果環(huán)狀緩沖區(qū)已清空，則禁止傳輸中斷。下圖展示了怎樣利用實時內(nèi)核的機(jī)制。當(dāng)緩沖區(qū)已滿時，信號量作為交通信號燈暫停發(fā)送任務(wù)。為發(fā)送數(shù)據(jù)，任務(wù)等待信號量(①)。如果環(huán)狀緩沖區(qū)未滿，則任務(wù)繼續(xù)向環(huán)狀緩沖區(qū)存儲數(shù)揪②)。如果存儲的字節(jié)是環(huán)狀緩沖區(qū)的第一個字節(jié)，則傳輸中斷開始啟動(③)。傳輸中斷ISR從環(huán)狀緩沖區(qū)中取出最舊的字節(jié)(④)，同時通知信號量(⑤)，表明環(huán)狀緩沖區(qū)有空間接收另外的字符。接著ISR將字節(jié)輸出給UART。

TxSem需要作為一個計數(shù)信號量，信號量需要初始化為環(huán)狀緩沖區(qū)的大小。緩沖區(qū)注意：TxSem初始化為Tx環(huán)形緩沖區(qū)的大小TxSemTxSem需要作為一個計數(shù)信號量，信號量需要初始化為環(huán)狀緩沖區(qū)的大小。緩沖區(qū)3.鍵盤狀態(tài)機(jī)（PPT構(gòu)件/第三章鍵盤/17頁）用來掃描鍵盤及實現(xiàn)以前描述過的所有特征最簡單的方法就是建立一個簡單的狀態(tài)機(jī)，如下圖所示。該狀態(tài)機(jī)在每次去除回彈周期內(nèi)就執(zhí)行一次。鍵按下：鍵按下計時器清零鍵沒有按卜健仍然按卜-且超過未|可彈時間：找出按下哪一個健，將健代碼放入緩沖區(qū),V鍵按下：鍵按下計時器清零鍵沒有按卜健仍然按卜-且超過未|可彈時間：找出按下哪一個健，將健代碼放入緩沖區(qū),V鍵按下計時器加1-~~健仍然按卜-且延時到未超過自自動重復(fù)/勸重矍，健按卜計時器加1等待下一

次重復(fù)健仍然按下IL延退到超過白動重復(fù)：找出哪個他被按下并將鍵代碼放入緩沖區(qū).也按下計時器加1等待下一

次重復(fù)鍵按下：如果（是重復(fù)之間的延退的結(jié)尾），找出嗤個鍵被按卜-并將鍵代碼放入緩沖X,健按下計時器加I4.模擬輸入/輸出中ADC讀取方法3（PPT26頁）和讀取方法1（PPT構(gòu)件/第十二章模擬輸入/輸出/17-1924-26）下圖'中假設(shè)ADC轉(zhuǎn)換時間較慢（大于5ms）。在這里驅(qū)動程序（函數(shù)）讀取一個模擬輸入信道，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果返回到應(yīng)用程序。應(yīng)用程序調(diào)用下圖所示的驅(qū)動程序，并傳遞給所希望的信道來讀。驅(qū)動程序選擇（通過多路復(fù)用器）所想要的模擬信道（①）開始讀。開始轉(zhuǎn)換前，或許需等待幾微秒以便使信號通過多路復(fù)用器傳播并使之穩(wěn)定下來。如果不等多路復(fù)用

器的輸出穩(wěn)定下來，則讀取的數(shù)也可能不穩(wěn)定。下一步，ADC被觸發(fā)以開始轉(zhuǎn)換(②)。然后驅(qū)動程序延遲一段時間以完成轉(zhuǎn)換(③)。請注意，延遲時間必須比ADC轉(zhuǎn)換時間更長。延遲之后，驅(qū)動程序假設(shè)轉(zhuǎn)換已完成并讀取ADC(④)。然后將二進(jìn)制結(jié)果返回到應(yīng)用程序(⑤)。偽代碼如下：ReadAnalogInputChannel(Channel#){Selectthedesiredanaloginputchannel;WaitforMUXoutputtostabilize;StartADCconversion;Delay'x'mStoallowforconversiontocomplete;ReadADCandreturnresulttothecaller;}這種方法簡單，可用于變化慢的模擬信號。例如，可以用這種方法測量室溫(變化不很快)。①模擬

專俞入MUXADC模擬

專俞入MUXADC模擬輸入的二進(jìn)制值返回到應(yīng)用程序模擬輸入的二進(jìn)制值返回到應(yīng)用程序驅(qū)動程序選擇要讀的模擬輸入觸發(fā)ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換驅(qū)動程序延時超過轉(zhuǎn)換時間如果ADC的轉(zhuǎn)換時間小于處理中斷和等待信號量所需要的時間，則可用第三種方法。例如，根據(jù)微處理器的不同，轉(zhuǎn)換時間小于25us的ADC不能提供需用時超過50us的中斷信號和信號量的開銷。換句話說，處理中斷的時間和發(fā)信號并等待信號量的執(zhí)行時間要超過25us。大多數(shù)8位和一些16位微處理器都是這樣。應(yīng)用程序調(diào)用如下圖所示的驅(qū)動程序，并傳遞給所希望的模擬輸入信道進(jìn)行讀。驅(qū)動器選擇(通過多路復(fù)用器)這個信道開始讀(①)。同樣，在開始轉(zhuǎn)換前，你可能要等待幾微秒，以便使信號通過多路復(fù)用器傳播并使之穩(wěn)定下來。然后ADC檢觸發(fā)以便開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換(②)。驅(qū)動程序接著在一個軟件循環(huán)中等待(③)ADC直到完成轉(zhuǎn)換。在循環(huán)等待時，驅(qū)動程序監(jiān)視ADC的狀態(tài)(EOC)或者BUSY信號。如果硬件有缺陷，則需要保證有一種辦法能阻止無限循環(huán)。通過使用一個逐次遞減的軟件計數(shù)器來避免無限循環(huán)(請看本節(jié)后面的偽代碼)。計數(shù)器的初值由逐次迭代的執(zhí)行時間來決定。例如，如果你有一個ADC，它完成一次轉(zhuǎn)換需時50us，并且每次輪流檢測循環(huán)的迭代需用時5us，則你需要調(diào)用一個最小值為10的計數(shù)器。你要用這個循環(huán)計數(shù)器來顯示硬件故障，但不會在ADC正在轉(zhuǎn)換時顯示。根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)循環(huán)檢測時間超過ADC轉(zhuǎn)換時間大約25?50%時，就應(yīng)該調(diào)用循環(huán)計數(shù)器，以便產(chǎn)生一個超時?；蛘哒f，在例子中你要調(diào)用一個值為13?15的計數(shù)器。最后，當(dāng)ADC發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束的信號時，驅(qū)動程序讀取ADC(④)并返回二進(jìn)制結(jié)果到應(yīng)用程序(⑤)。

模擬￡俞入①模擬￡俞入①③驅(qū)動程序等待ADC完成轉(zhuǎn)換（用超時）驅(qū)動程序讀ADC模擬輸入的二進(jìn)制值返回到應(yīng)用程序簡答：矩陣鍵盤的行列掃描算法答:①所有的行（輸出端口）被強(qiáng)行設(shè)置為低電平；②掃描每一列，若全為高電平，則沒有鍵按下；否則，找到為低電平的列；③鎖定該低電平的列，行逐次送低電平0;④若鎖定的列為低電平，則按下的鍵必在此行。負(fù)載較重的系統(tǒng)解決日歷時鐘不準(zhǔn)確的方法答:有兩種方式解決這個間題，第一種也是最簡單的一種是使時鐘模塊任務(wù)成為更高優(yōu)先級的任務(wù)，這意味著在執(zhí)行時鐘任務(wù)時，低優(yōu)先級的任務(wù)將不會得到服務(wù)。一般來說，應(yīng)將最高優(yōu)先級設(shè)置給最重要的任務(wù)面不是時鐘任務(wù)，因為時鐘任務(wù)需要大量的處理時間。解決該問題的第二種方法需要使用計數(shù)信號，信號會“記住”時鐘脈沖數(shù)，因此在處理器的負(fù)載減少時，時鐘任務(wù)最終會追上來。每個時鐘脈沖或一整秒過去后，時鐘脈沖ISR給計數(shù)信號發(fā)送一個信號。定時器/計數(shù)器核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（PPT4頁）typedefstructtmr（BOOLEANTmrEn; //TmrEn用于啟動或禁止倒計數(shù)過程INT16U TmrCtr; 〃計數(shù)器INT16U TmrInit; 〃計數(shù)器初值void （*TmrFnct）（void*）; 〃指向用戶定義的函數(shù)的指針void *TmrFnctArg; 〃傳遞給被調(diào)用函數(shù)的參數(shù)指針}TMR;4.uCOS-II任務(wù)狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換

OSQPendOOSTaskDelOOSQPosL()OSQPostFront()OSSemPost()OSTaskResumeOOSTimeD1yResume()OSTitneTickOOSSemPendOOSTaskSuspendOOSTiuieDlyOOSQPendOOSTaskDelOOSQPosL()OSQPostFront()OSSemPost()OSTaskResumeOOSTimeD1yResume()OSTitneTickOOSSemPendOOSTaskSuspendOOSTiuieDlyOOSTimcDlyHMSMOOSTaskCreate()5.事件控制塊、任務(wù)控制塊（PPTucos-II/第1章嵌入式實時操作系統(tǒng)uCOS-II的基本原理概述/27頁ucos-D/第6章uCOS-II任務(wù)之間的通信與同步/7頁）服程斷子序1務(wù)任務(wù)控制塊結(jié)構(gòu)的主要成員OS_STK*Q^IGBStKEtr 〃指向任務(wù)堆棧棧頂?shù)闹羔榐trwot 〃指向后一個任務(wù)控制塊的指針strwot 〃指向目〔一■個任務(wù)控制塊的指針I(yè)NT16UINT8UINT8U//任務(wù)等待的時限（節(jié)拍數(shù)）〃任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)標(biāo)志INT16UINT8UINT8U//任務(wù)等待的時限（節(jié)拍數(shù)）〃任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)標(biāo)志//任務(wù)豹優(yōu)先級別)OS_TCB;程序清單L6.1ECB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)void/*指向消息或者消息隊列的指針*/INT8U;E等待任務(wù)列表時INT16U/*計數(shù)器(當(dāng)事件是信號量時)*/INTSU/*事件類型*/INT8U}0S_EVENT;QSEywtJto;/*等待任務(wù)所在的組*/程序設(shè)計題：uCOS-II中斷服務(wù)程序設(shè)計(重點：中斷服務(wù)流程)(PPTucos-II/第3章uCOS-II內(nèi)核結(jié)構(gòu)/71頁)以C/OS-II中的中斷服務(wù)子程(用戶中斷服務(wù)子程序)序流程：保存全部CPU寄存器；調(diào)用OSIntEnter或OSIntNesting直接加1；執(zhí)行用戶代碼做中斷服務(wù)；調(diào)用OSIntExit()；恢復(fù)所有CPU寄存器；執(zhí)行中斷返回指令；用戶級任務(wù)切換函數(shù)OSCtxSw()(PPTucos-II/第3章uCOS-II內(nèi)核結(jié)構(gòu)/45-51)就續(xù)表相關(guān)操作(就續(xù)表PPTucos-II/第3章uCOS-II內(nèi)核結(jié)構(gòu)/16-37頁)在程序中，可以用類似下面的代碼把優(yōu)先級別為prio的任務(wù)置為就緒狀態(tài)：OSRdyGrp|=OSMapTbl[prio>>3];OSRdyTbl[prio>>3]|=OSMapTbl[prio&0x07];如果要使一個優(yōu)先級別為prio的任務(wù)脫離就緒狀態(tài)則可使用如下類似代碼：if((OSRdyTbl[prio>>3]&=?OSMapTbl[prio&0x07])==0)OSRdyGrp&=?OSMapTbl[prio>>3];從任務(wù)就緒表中獲取優(yōu)先級別最高的就緒任務(wù)可用如下類似的代碼：y=OSUnMapTal[OSRdyGrp]; //D5、D4、D3位x=OSUnMapTal[OSRdyTbl[y]];//D2、D1、D0位prio=(y<<3)+x; 〃優(yōu)先級別或y=OSUnMapTbl[OSRdyGrp];prio=(INT8U)((y<<3)+OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);嵌入式操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)重點題型:填空20X1分 選擇題15X1分判斷5X2分簡答4X4分 名詞解釋3X4分 程序設(shè)計2X6分名詞解釋：JTAGJTAG既是聯(lián)合測試行為組織的英文簡稱，也是一種編程方式是在線編程的國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議， JTAG還是一種所謂的邊界掃描技術(shù)，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，一些高檔的微處理器都帶有 JTAG接口，方便多目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行測試，同時還可以實現(xiàn)flash編程。ARMARM既是一家專門從事生產(chǎn)和授權(quán)微處理器知識產(chǎn)權(quán)（IP）核的知名公司的名稱，也是一種32位高性能、廉價、耗能低的RISC（精簡指令集）處理器的簡稱。流水線技術(shù)流水線技術(shù)是指在程序執(zhí)行時多條指令重疊進(jìn)行操作的一種準(zhǔn)并行處理實現(xiàn)技術(shù)。交叉編譯嵌入式軟件開發(fā)所采用的是編譯為交叉編譯。所謂的交叉編譯就是在一個平臺上生成可以在另一個平臺上執(zhí)行的代碼。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)是應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，大多嵌入式操作系統(tǒng)具有微型化、可裁剪性、實時性、高可靠性、易移植性等特點。簡答：ARM處理器的工作模式，并做簡單描述用戶模式（usr）:ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)快速中斷模式（fiq）:用于快速的數(shù)據(jù)傳輸或通道處理外部中斷（irq）:用于通用的中斷處理。管理模式（svc）：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式。數(shù)據(jù)訪問中止模式（abt）:當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時進(jìn)入該模式，用于虛擬存儲及存儲保護(hù)。系統(tǒng)模式（sys）：運行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)。嵌入式Linux的優(yōu)勢（寫出4點）代碼開源②可應(yīng)用于多種硬件平臺。③可定制的內(nèi)核④性能優(yōu)異⑤良好的網(wǎng)絡(luò)支持ARM指令集和Thumb指令集各有什么優(yōu)缺點ARM指令集支持ARM核所有的特性，具有高效、快速的特點。Thumb指令集具有靈活、小巧的特點。ARM指令集效率高，但是代碼密度低;而Thumb指令集具有較高的代碼密度，卻仍然保持ARM的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢，它是ARM指令集的子集。所有的ARM指令都是可以有條件執(zhí)行的，而Thumb指令僅有一條指令具備條件執(zhí)行功能。Linux文件的屬性（權(quán)限判斷）文件訪問權(quán)限可表示為：-rwxrwxrwx，在此設(shè)為三種不同的訪問權(quán)限：讀（r），寫（w），運行（x）。三個不同的用戶級別：文件擁有者（u）、所屬的用戶組（g）和系統(tǒng)中其他的用戶（o）。ARM指令的尋址方式ARM處理器具有9種基本尋址方式：①寄存器尋址；②立即尋址；③寄存器移位尋址；④寄存器間接尋址；⑤基址尋址（變址）；⑥.多寄存器尋址；⑦堆棧尋址；⑧塊拷貝尋址；⑨相對尋址。BX和BL有什么區(qū)別什么是Bootloader，它有什么作用簡單的說，Bootloader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前的一段程序，它類似于PC機(jī)中的BIOS程序，經(jīng)過這段代碼，可以完成硬件設(shè)備的初始化，并建立內(nèi)存空間的映射圖的功能，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，為最終調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備。GNU的GCC編譯器編譯程序的各個流程分別是什么作用Gcc的編譯流程可分為4個步驟：預(yù)處理（Pre-Processing），在該階段中，編譯器將代碼中的stdio.h編譯進(jìn)來，并且用戶可以使用Gcc的選項“-E”進(jìn)行查看，該選項的作用是讓Gcc在預(yù)處理結(jié)束后停止編譯過程。編譯（Compiling）在這個階段，Gcc首先要檢查代碼的規(guī)范性、是否有語法錯誤等，以確保代碼的實際要做的工作，在校驗無誤后，Gcc把代碼翻譯