嵌入式課程考題總結(jié)

第一章1、填空題（1）ARM嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)寬度為32位。（2）ARM7處理器采用3級(jí)流水線。（3）請列出3種常見的嵌入式系統(tǒng)處理器：S3C4510B、AT91RM9200、S3C4410X。（4）請列出3種常見的嵌入式操作系統(tǒng)：WinCE、Vxworks、uClinux。（5）請列出3個(gè)ARM7處理器的應(yīng)用領(lǐng)域：網(wǎng)絡(luò)、控制、消費(fèi)電子。2、簡答題（1）嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)有何區(qū)別？答：通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)，其技術(shù)要求是高速、海量的信息處理，技術(shù)發(fā)展方向是處理速度、總線寬度、存儲(chǔ)容量的無限提升。而嵌入式系統(tǒng)則常采用針對性較強(qiáng)的專用化設(shè)計(jì)，技術(shù)要求是滿足具體應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展方向是在保證應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)要求和可靠性的前提下，盡可能減小成本、體積和功耗。（2）ARM處理器的特點(diǎn)是什么？它的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？答：ARM處理器采用32位的數(shù)據(jù)總線，可以運(yùn)行32位的ARM指令，也可以運(yùn)行16位的Thumb指令，可以處理32位、16位、8位的數(shù)據(jù)。應(yīng)用領(lǐng)域有空也控制、無線通信、消費(fèi)電子、成像與安全等。（3）4位/8位/16位/單片機(jī)是否屬于嵌入式系統(tǒng)？答：4位/8位/16位/單片機(jī)也具有嵌入式處理器的特征，也是屬于嵌入式系統(tǒng)的。（4）單片機(jī)與32位ARM嵌入式系統(tǒng)有何異同？答：單片機(jī)一般是4位、8位、16位的數(shù)據(jù)總線，一般內(nèi)置存儲(chǔ)器，不運(yùn)行操作系統(tǒng)，側(cè)重低成本，主要應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域;而ARM嵌入式系統(tǒng)是32位的數(shù)據(jù)總線，運(yùn)算速度快，外接大容量存儲(chǔ)器，能運(yùn)行操作系統(tǒng)以適合多種應(yīng)用。（5）簡述嵌入式軟件系統(tǒng)的組成？答：嵌入式系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)一般由引導(dǎo)程序BootLoader、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序構(gòu)成。（6）嵌入式操作系統(tǒng)的作用是什么？答：嵌入式操作系統(tǒng)的作用主要有管理存儲(chǔ)器分配、中斷處理、任務(wù)間通信和定時(shí)器相應(yīng)，以及提供多任務(wù)處理等。使用操作系統(tǒng)，能大大地提高嵌入式系統(tǒng)硬件工作效率，并為應(yīng)用軟件開發(fā)提供便利。（7）簡述嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程 答：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程一般可分為四個(gè)階段：需求分析階段，硬件開發(fā)階段，軟件開發(fā)階段和程序固化階段。第二章1、填空題（1）RAM7TDMI處理器有7種運(yùn)行模式，他們分別是：用戶模式(usr)、快速中斷模式(fiq)、外部中斷模式(irq)、管理模式(svc)、數(shù)據(jù)訪問終止模式(abt)、系統(tǒng)模式(sys)、和未定義指令終止模式(und)。（2）ARM7TDMI處理器工作在ARM狀態(tài)下，其指令長度為32位，工作在Thumb狀態(tài)下，指令長度為16位。（3）ARM7TDMI處理器支持9種尋址方式，使用立即數(shù)尋址時(shí)，操作數(shù)直接在指令中給出。（4）ARM7TDMI內(nèi)核有31個(gè)通用寄存器，R13被用來保存不同模式下的堆棧指針。（5）匯編語言中，LDM是批量數(shù)據(jù)加載指令，其后綴IA表示每次傳送后地址加1。（6）嵌入式系統(tǒng)的指令共有62條。（7）CPRS的T位反映了處理器的運(yùn)行狀態(tài)。（8）在復(fù)位后，ARM處理器出于用戶模式，ARM狀態(tài)。2、簡答題（1）ARM存儲(chǔ)器格式有哪些？并指出其特點(diǎn)答：ARM存儲(chǔ)器有大端格式和小端格式，大端格式中，字?jǐn)?shù)據(jù)的高位字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)折存放在高地址中，小端格式則相反。（2）字（word）、半字（half-word）、字節(jié)（byte）的概念，ARM與8086/8088有什么異同？答：字（word）：在ARM體系結(jié)構(gòu)中，字的長度為32位，而在8位/16位處理器體系結(jié)構(gòu)中，字的長度一般為16位；半字（half-word）：在RAM體系結(jié)構(gòu)中，半字的長度為16位，與8位/16位處理器體系結(jié)構(gòu)中的字長度一致；字節(jié)（byte）：在ARM體系結(jié)構(gòu)和8位/16位處理器體系結(jié)構(gòu)中，字節(jié)的長度均為8位。（3）在ARM匯編語言程序里，什么是偽指令？它有什么作用？答：在ARM匯編語言程序里，有一些特殊指令助記符，這些助記符與指令系統(tǒng)的助記符不同，沒有相對應(yīng)的操作碼，通常陳這些特殊指令助記符為偽指令。偽指令在源程序中的作用是為完成匯編程序做各種準(zhǔn)備工作的，這些偽指令僅在匯編過程中起作用，一旦匯編結(jié)束，偽指令的使命就完成了。（4）CISC與RISC分別是什么？說明他們各有什么特點(diǎn)答：CISC，即復(fù)雜指令集。在復(fù)雜指令集中，各種指令的使用頻率相差懸殊，大概有20%的指令被反復(fù)使用，而又80%左右的指令很少使用，其使用量約占整個(gè)程序的20%。RISC，即精簡指令集，RISC指令集與CISC指令集相比，它要求指令規(guī)整、對稱和簡單。RISC指令集可以使處理器流水線高效地執(zhí)行，是編譯器更易于生成優(yōu)化代碼。（5）ARM微處理器的指令集可以分為幾大類？分別是什么？答：ARM微處理器的指令集可以分為6大類，分別是跳轉(zhuǎn)指令，數(shù)據(jù)處理指令，程序狀態(tài)寄存器（PSR）處理指令，加載/存儲(chǔ)指令，協(xié)處理器指令和一擦汗那個(gè)產(chǎn)生指令。（6）請簡述ARM7TDMI內(nèi)核的架構(gòu)。答：ARM7TDMI內(nèi)核主要由32位ALU，指令解碼器與控制邏輯，指令流水線，讀寫寄存器，移位器，乘法器，地址遞增器，地址寄存器等構(gòu)成。第三章1、填空題（1）S3C4510B處理器采用ARM內(nèi)核是ARM7TDMI。（2）S3C4510B處理器有4個(gè)外部中斷引腳。（3）S3C4510B處理器可使用18個(gè)通用I/O口。（4）S3C4510B處理器使用LVTTL電平。（5）請列出3個(gè)S3C4510B處理器的片內(nèi)外設(shè)：UART、IIC、、。（6）S3C4510B處理器有4個(gè)外部I/O組。（7）S3C4510B處理器編制空間的大小為64MB。（8）S3C4510B芯片的數(shù)據(jù)總線有32位，地址總線有22位。（9）復(fù)位電路中兩級(jí)非門的作用是波形整形和去抖動(dòng)。（10）實(shí)驗(yàn)板晶振電路工作正常時(shí)，輸出的時(shí)鐘頻率為10MHz。（11）處理器工作正常時(shí)，SDCLK引腳輸出的時(shí)鐘頻率為50MHz。2、簡答題（1）簡述硬件開發(fā)流流程。答：硬件開發(fā)流程主要包括硬件方案擬定與選型，原理圖設(shè)計(jì)，PCB版圖設(shè)計(jì)，電路板加工，元件裝焊和硬件調(diào)試。（2）如何提高系統(tǒng)的可維護(hù)性？答：標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)能提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。（3）影響系統(tǒng)可靠性的因素有哪些？答：主要有環(huán)境溫度和濕度，粉塵，電磁干擾，機(jī)械磨損。沖擊等。（4）列出集中對嵌入式系統(tǒng)功耗要求較高的應(yīng)用場合。答：手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，MP3等（5）帶鎖開關(guān)和不帶鎖開關(guān)在實(shí)驗(yàn)板中的作用是什么？答：帶鎖開關(guān)主要用于程序流程控制，不帶鎖開關(guān)主要用于中斷輸入等。（6）硬件電路通常的調(diào)試順序是什么？答：調(diào)試硬件電路一般應(yīng)按照如下順序：電源電路，晶振電路和復(fù)位電路，處理器及JATG接口電路，SDRAM存儲(chǔ)器，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器，其他電路。(7)簡述測試SDRAM電路時(shí)，輸入obey命令的作用。答:在測試SDRAM電路時(shí)，通常使用obey命令批量配置寄存器，配置的目的是將SDRAM映射到0x400000~0x1400000，F(xiàn)lash映射到0x0~0x200000。第四章1、填空題（1）ARM7TDMI芯片上共有5根引腳用于JTAG調(diào)試，他們分別是TDO、TDI、TCK、TMS、nTRST。（2）在最小系統(tǒng)電路中，S3C4510B及部分外圍器件需3.3V電源，其他部件器件需5V電源。（3）ROM是只讀存儲(chǔ)器，各字母代表的含義是：READ-ONLY-MEMORY，在嵌入式最小系統(tǒng)中，一般采用Flash作為ROM存儲(chǔ)器。（4）在ARM芯片上電或復(fù)位后，可以被訪問的兩個(gè)組分別是Flash組0和特殊功能寄存器組。（5）通過對數(shù)據(jù)總線寬度寄存器EXTDBWTH寄存器的配置，使系統(tǒng)可以訪問不同數(shù)據(jù)寬度的外部ROM、SRAM、Flash存儲(chǔ)器。（6）容量為2MB的Flash存儲(chǔ)器映射到起始地址為0x0處，其結(jié)束地址應(yīng)該為0x200000。（7）存儲(chǔ)器映射時(shí)，F(xiàn)lash控制寄存器fROMCON0賦值為0x02000060時(shí)，其首地址被映射到0x0。2、簡答題（1）什么是初始化程序？BootLoader初始化程序有什么作用？答：初始化程序是系統(tǒng)加電后運(yùn)行的第一段軟件代碼。在嵌入式系統(tǒng)中，通常整個(gè)系統(tǒng)的加載啟動(dòng)任務(wù)就完全由BootLoader來完成。簡單來說，BootLoader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過這段小程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟、硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為調(diào)試應(yīng)用程序或者操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。（2）S3C4510B的引腳主要分為哪幾類？各自的作用分別是什么？答：S3C4510B(也包括其他的微處理器)的引腳主要分為3類,即：輸入（I）、輸出（O）、輸入/輸出（I/O）。輸出類型的引腳——主要用于S3C4510B對外設(shè)的控制或通信，由S3C4510B主動(dòng)發(fā)出，這些引腳的連接不會(huì)對S3C4510B自身的運(yùn)行有太大的影響。輸入/輸出類型的引腳——主要是S3C4510B與外設(shè)的雙向數(shù)據(jù)傳輸通道。某些輸入類型的引腳——其電平信號(hào)的設(shè)置是S3C4510B本身正常工作的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須小心處理。（3）什么叫做重映射？S3C4510B為什么要進(jìn)行重映射？答：在ROM從0x0用幾句指令引導(dǎo)系統(tǒng)之后，把SDRAM映射到0x0就是重映射。重映射的作用：當(dāng)ARM處理器上電或者Reset后，處理器從0x0取指。因此，必須保證系統(tǒng)上電時(shí)，0x0處有指令可以執(zhí)行。所以，上電的時(shí)候，0x0地址處必定是ROM式者Flash(NOR)。但是，為了加快啟動(dòng)的速度，方便更改異常向量表，加快中斷響應(yīng)速度，往往把異常向量表映射到更快、更寬（32bit/16bit）的SDRAM中。但是異常向量表的開始地址是由ARM架構(gòu)決定的，必須位于0x0處，因此，需要SDRAM映射到0x0。（4）如何在開發(fā)工具ADS中對程序進(jìn)行硬件調(diào)試？答：硬件調(diào)試需要使用調(diào)試代理工具，打開ARM7.exe，最小化讓其后臺(tái)運(yùn)行，在調(diào)試的過程中不要關(guān)閉該程序。進(jìn)入AXD軟件，選擇Options->ConfigureTarget，在彈出的菜單中選擇Remote_A，即可進(jìn)行硬件調(diào)試。（5）簡述S3C4510B處理器的編址空間組成。答：S3C4510B采用統(tǒng)一編址的方式，將系統(tǒng)的片外存儲(chǔ)器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、特殊功能寄存器和外部的I/O設(shè)備，都映射到64MB的地址空間，同時(shí)將地址空間分為6個(gè)ROM存儲(chǔ)器組、4個(gè)DRAM存儲(chǔ)器組、4個(gè)外部I/O組、內(nèi)部SRAM和特殊功能寄存器組?？梢酝ㄟ^配置包含基指針（BasePointer）和尾指針（EndPointer）的特殊功能寄存器，設(shè)定每個(gè)存儲(chǔ)器組的大小和位置。用戶可利用基指針和尾指針設(shè)置連續(xù)的存儲(chǔ)器映射。（6）簡述S3C4510B處理器中進(jìn)行存儲(chǔ)器映射的過程。答：主要使用了以下5個(gè)寄存器進(jìn)行存儲(chǔ)器映射：系統(tǒng)配置寄存器SYSCFG：決定特殊功能寄存器組的起始地址以及片內(nèi)SDRAM地址的度為16位。ROMCON0：設(shè)置ROM組0地址空間。DRAMCON0：設(shè)置SDRAM組0的地址空間。REFEXTCON：控制DRAM的刷新模式、刷新時(shí)序及刷新間隔。（7）簡述無操作系統(tǒng)下單任務(wù)應(yīng)用程序開發(fā)的流程。答：無操作系統(tǒng)下單任務(wù)應(yīng)用程序開發(fā)的流程可分為兩個(gè)階段。在調(diào)試階段，將應(yīng)用程序編譯為.axf文件，下載到SDRAM運(yùn)行，在此過程中可對應(yīng)用程序使用單步、斷點(diǎn)等高度手段進(jìn)行應(yīng)用程序調(diào)試，調(diào)試完成后進(jìn)入第二個(gè)階段，將BootLoadeder引導(dǎo)程序添加到工程中，編譯工程生成.bin文件，燒寫到Flash存儲(chǔ)器中，完成應(yīng)用程序開發(fā)。（8）DRAM/SDRAM控制寄存器DRAMCON0中每位的定義如下：要將SDRAM基指針設(shè)置為0x12000000000，尾指針為0x2000000000時(shí)，該寄存器的10～29位應(yīng)設(shè)置的值為多少（用二進(jìn)制表示）？答：10～19位為基地址，應(yīng)設(shè)置為：0000000000 20～29位為尾地址，應(yīng)設(shè)置為：0100000000第五章1、填空題（1）和linux相比。uClinux系統(tǒng)專門針對沒有內(nèi)存管理單元MMU的CPU。（2）請列舉出3種uClinx支持的文件系統(tǒng)格式:NFS、Ext2、FAT16/32。（3）編譯內(nèi)核時(shí)，命令makedep的作用是：命令makeup讀取配置過程生成的配置文件，創(chuàng)建對應(yīng)于配置的依賴關(guān)系。（4）Makefile文件的作用在于：Makefile文件描述了整個(gè)工程的編譯、連接等規(guī)則。（5）內(nèi)核根目錄下的vendor文件夾用于存放：有關(guān)各種處理器的文件。2、簡單題（1）什么是交叉編譯環(huán)境？對于所使用的目標(biāo)硬件S3C4510B而言，為什么要使用交叉編譯環(huán)境？答：交叉編譯就是在一個(gè)平臺(tái)上生成可以在另一個(gè)平臺(tái)上上執(zhí)行的代碼，對于所使用的目標(biāo)硬件S3C4510B而言，之所以使用交叉編譯是因?yàn)樵谠撚布蠠o法安裝所需的編譯器，只好借助于宿主機(jī)，在宿主機(jī)上對即將運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，生成在目標(biāo)機(jī)上可以運(yùn)行的代碼。（2）什么是uClinux操作系統(tǒng)？他和Linux有什么區(qū)別？答：uClinux從Linux2.0/2.4/2.6內(nèi)核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。uClinux為了支持沒有MMU的處理器而對標(biāo)準(zhǔn)Linux做出了修正。它保留了操作系統(tǒng)的所有特性，為硬件平臺(tái)更好地運(yùn)行各種程序提供了保證。（3）簡述uClinux內(nèi)核文件結(jié)構(gòu)答：內(nèi)核文件主要由以下幾個(gè)部分組成/bin存放用戶最常用的基本程序/config存放uClinux配置文件/Document存放uClinux的HOWTO文檔和FAQ文檔 /freeswan存放用于Ipsec方面的應(yīng)用程序/images存放用于存放編譯后生成的鏡像文件/glibc存放庫文件/linux-2.0.x存放linux-2.0版本的內(nèi)核源文件/linux-2.4.x存放linux-2.4版本的內(nèi)核源文件/tools存放工具說明文檔和其他雜項(xiàng)/uClibs存放uClinux的kuwenj/user存放用于的各種應(yīng)用程序/vendors存放有關(guān)各種處理器的文件（4）如何向內(nèi)核添加應(yīng)用程序？答：向內(nèi)核添加應(yīng)用程序主要由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成：編寫源程序源代碼，添加應(yīng)用程序至內(nèi)核，編譯內(nèi)核，下載內(nèi)核至flash存儲(chǔ)器。其中添加應(yīng)用程序至內(nèi)核又包括了：添加程序文件到內(nèi)核源代碼的目錄中，為程序文件建立make文件，修改內(nèi)核make文件，修改內(nèi)核配置見config.in,修改內(nèi)核rc文件設(shè)置為自啟動(dòng)。（5）簡述make命令和Makefile文件的關(guān)系。答：Makefile文件用來描述源程序之間的相互關(guān)系同時(shí)自己維護(hù)編譯工作。Make是一個(gè)命令工具，它