嵌入式期末復(fù)習(xí)提綱(包含答案

1、考試題型： 1、判斷題 10分 2、填空題 20分 3、選擇題 20分 4、簡答題 30分（5個） 5、應(yīng)用題 20分（3個） 6、名字解釋 復(fù)習(xí)資料： 書本 PPT課件，平時課堂例題。 平時作業(yè)和練習(xí) 考試范圍：1-5章 其他說明： 課后習(xí)題是重點。 簡答題來源于前5章，每章一個。每章重點：第一章：1.什么是嵌入式系統(tǒng)？試簡單列舉一些生活中常見的嵌入式系統(tǒng)的實例。 嵌入式系統(tǒng)是用于檢測、控制、輔助、操作機(jī)械設(shè)備的裝置。以應(yīng)用為中心，一計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗等嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。2. 嵌入式系統(tǒng)具有哪些特點？3. 嵌入式系統(tǒng)由哪些部分

2、組成？簡單說明各部分的功能和作用。4. 嵌入式系統(tǒng)是怎樣分類的？ 5. 嵌入式系統(tǒng)的定義。 嵌入式系統(tǒng)是用于檢測、控制、輔助、操作機(jī)械設(shè)備的裝置。以應(yīng)用為中心，一計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗等嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。6. 什么是交叉編譯，試說明交叉編譯的實現(xiàn)過程。7嵌入式系統(tǒng)有哪些應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，其應(yīng)用領(lǐng)域可以包括：工業(yè)控制：基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設(shè)備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控制、數(shù)字機(jī)床、電力系

3、統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測、石油化工系統(tǒng)。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言，低端型采用的往往是位單片機(jī)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，32位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設(shè)備的核心，在未來幾年內(nèi)必將獲得長足的發(fā)展。交通管理：在車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。信息家電：這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化將引領(lǐng)人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、

4、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在這些設(shè)備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。家庭智能管理系統(tǒng)：水、電、煤氣表的遠(yuǎn)程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準(zhǔn)確和更安全的性能。目前在服務(wù)領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。第二章：1.嵌入式處理器有哪幾類？簡述各類嵌入式處理器的主要特點和應(yīng)用領(lǐng)域。(P6) 嵌入式微控制器、嵌入式微處理器、嵌入式DSP、嵌入式片上系統(tǒng)。 (1)嵌入式微處理器集成處理器內(nèi)核，存儲管理器高速緩存芯片，存在體積小、重量輕、成本低和可靠性高等特點，其又稱為單板機(jī)。（2）嵌入式微控制器是集成了微處理器、存儲器和片內(nèi)外設(shè)芯片稱為微控制

5、器，片上外設(shè)資源豐富適合于控制單片化、體積小、功耗低、成本低等特點。（3）嵌入式DSP專門用于信號處理的嵌入式芯片，適合執(zhí)行DSP算法，能夠?qū)﹄x散信號進(jìn)行集化處理，提高速度。（4）嵌入式片上系統(tǒng)SOC軟硬件的無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊，在單個芯片上實整個系統(tǒng)的功能2. 簡單說明ARM7 TDMI的含義。(P7) ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核。TDMI的基本含義為：T：支持16為壓縮指令集Thumb；D：支持片上Debug；M：內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier）I：嵌入式ICE，支持片上斷點和調(diào)試點；3. 選擇ARM

6、處理器時需要考慮哪些問題？(P34-P35)4. ARM處理器總共有多少個通用寄存器？這些通用寄存器的組成結(jié)構(gòu)是什么樣的? 這些寄存器按其在用戶編程中的功能是如何劃分的？特殊寄存器有哪些？他們的作用分別是什么？（P39-P40） ARM微處理器共有37個32位的寄存器，其中31個為通用寄存器，6個為狀態(tài)寄存器。31個通用寄存器根據(jù)其編程特點可分為如下幾種類型：a.不分組寄存器R0-R7，為所有模式共享;b.分組寄存器R8-R12，R8_fiq-R12_fiq，F(xiàn)IQ模式下的寄存器，R8-R12，其它模式共享c.分組寄存器R13-R14分為6組，用戶、系統(tǒng)一組，其他每種模式一組：R13_通常用作

7、堆棧指針SP，R14_通常用作子程序鏈接寄存器，當(dāng)進(jìn)入子程序時，常用來保存PC的返回值其中，mode為以下幾種模式之一：usr、fiq、irq、svc、abt、und。d.程序寄存器R15（PC），為所有模式共享6個狀態(tài)寄存器：一個CPSR當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器，保存當(dāng)前程序狀態(tài)。五個程序狀態(tài)備份寄存器SPSR(svc,abt,und,irq,frq)，只有在異常模式下，才能被訪問，各異常模式都擁有屬于自己的SPSR，當(dāng)發(fā)生異常時，SPSR用來保存CPSR的值，從異常退出時則可由SPSR來恢復(fù)CPSR。5. CPSR各狀態(tài)位的作用是什么？如何進(jìn)行操作，以改變各狀態(tài)位？(P40-P41) CPSR可

8、在任何運行模式下被訪問，它包含條件碼標(biāo)志位、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式標(biāo)志位，以及其他一些相關(guān)的控制和狀態(tài)位。條件碼標(biāo)志位： N:當(dāng)用兩個補(bǔ)碼表示的帶符號數(shù)進(jìn)行運算時，N=1表示運算的結(jié)果為負(fù)數(shù)；N=0表示運算的結(jié)果為正數(shù)或零；Z:Z=1表示運算的結(jié)果為零；Z=0表示運算的結(jié)果為非零；C:加法（包括比較指令CMN）運算結(jié)果產(chǎn)生進(jìn)位時（無符號數(shù)溢出），C=1，否則C=0。 減法（包括比較指令CMP）運算產(chǎn)生借位（無符號數(shù)溢出），C=0，否則C=1。 對于包含移位操作的非加/減運算指令，C為移出值的最后一位。 V:對于加/減法運算指令，當(dāng)操作數(shù)和運算結(jié)果為二進(jìn)制的補(bǔ)碼表示的帶符號數(shù)時，V=1表示符

9、號位溢出。CPSR的低8位（包括I、F、T和M4：0）稱為控制位，當(dāng)發(fā)生異常時這些位可以被改變。狀態(tài)寄存器（PSR）中的其余位為保留位，當(dāng)改變PSR中的條件碼標(biāo)志位或者控制位時，保留位不要被改變，在程序中也不要使用保留位來存儲數(shù)據(jù)。6. 試述ARM處理器對異常中斷的響應(yīng)過程。 ARM處理器對異常中斷的響應(yīng)過程如下所述：保存處理器當(dāng)前狀態(tài)、中斷屏蔽位以及各條件標(biāo)志位；設(shè)置當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR中的相應(yīng)位；將寄存器lr_mode設(shè)置成返回地址； 將程序計數(shù)器值PC，設(shè)置成該異常中斷的中斷向量地址，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)異常中斷處執(zhí)行。7. ARM指令的尋址方式有哪幾種？試分別敘述其各自的特點并舉例說明。（

10、P36-P38） 8. ARM指令系統(tǒng)中對字節(jié)、半字、字的存取是如何實現(xiàn)的？(P37) Byte:字節(jié)，8位 Halfword：半字，16位 Word:字，32位9.課后習(xí)題2-13，2-14要掌握，包括上課講過的常用指令。10.采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器一般具有什么特點？1、體積小、低功耗、低成本、高性能。 2、支持Thumb (16位)/ARNI (32位)雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件。 3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快。 4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成。 5、尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高。 6、指令長度固定。11.ARM7和ARM9分別是幾級流水線？流水線的概念以

11、及簡述三級流水線分為哪三級？(P35-P36)12. 簡述ARM體系結(jié)構(gòu)的T變種，M變種和E變種。（P32）13.ARM處理器支持哪些數(shù)據(jù)類型，分別是多少位？ Byte:字節(jié)，8位 Halfword：半字，16位 Word:字，32位12.ARM處理器有幾種處理器模式？ARM處理器有哪兩種特殊的工作狀態(tài)？(P38-P39) ARM有7種處理器模式。用戶模式： 正常程序運行的工作模式，不能直接從用戶模式切換到其它模式系統(tǒng)模式： 用于支持操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)等，可以直接切換到其它模式快中斷模式：用于快速中斷處理，支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理，只有在FIQ異常響應(yīng)時， 才進(jìn)入此模式。中斷模式： 用于通用

12、中斷處理，只有在IRQ異常響應(yīng)時，才進(jìn)入此模式。管理模式： 供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式，只有在系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時，才進(jìn)入 此模式。中止模式： 用于虛擬內(nèi)存和/或存儲器保護(hù)。未定義模式：支持軟件仿真的硬件協(xié)處理器，只有在未定義指令異常響應(yīng)時，才進(jìn)入此模式。15. ARM存儲器系統(tǒng)的存儲格式分為哪兩種？課本圖2-13，2-14要求熟練掌握。(P43-P44)ARM存儲器有大端格式和小端。大端格式中，字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中；小端格式則相反。16.ARM尋址方式中涉及的指令都要求掌握。17.ARM指令格式、ARM存儲器訪問指令、ARM數(shù)據(jù)處理指令、ARM

13、分支指令，課堂上講過的都要掌握。18.試寫出ARM匯編語言的語句格式及其注意事項。（P74）19.在ARM匯編語言編程中如何進(jìn)行子程序調(diào)用及其返回？在 ARM 匯編語言程序中，子程序的調(diào)用一般是通過 BL 指令來實現(xiàn)的。在程序中，使用指令： BL 子程序名 如（BL PRINT_TEXT） 即可完成子程序的調(diào)用。 該指令在執(zhí)行時完成如下操作：將子程序的返回地址存放在連接寄存器 LR 中，同時將程序計器 PC 指向子程序的入口點，當(dāng)子程序執(zhí)行完畢需要返回調(diào)用處時，只需要將存放在 LR 中的返回地址重新拷貝給程序計數(shù)器 PC 即可。在調(diào)用子程序的同時，也可以完成參數(shù)的傳遞和從子程序回運算的結(jié)果，通

14、?？梢允褂眉拇嫫?R0 R3 完成。 以下是使用 BL 指令調(diào)用子程序的匯編語言源程序的基本結(jié)構(gòu)： AREA Init ， CODE ， READONLY ENTRY Start LDR R0 ， =0x3FF5000 LDR R1 ， 0xFF STR R1 ， R0 LDR R0 ， =0x3FF5008 LDR R1 ， 0x01 STR R1 ， R0 BL PRINT_TEXT PRINT_TEXT 20.什么是內(nèi)嵌匯編？它的特點是什么？第三章：1.嵌入式系統(tǒng)的硬件有哪幾個組成部分？（P87） 以嵌入式系統(tǒng)處理器為核心，加上存儲器，I/O接口電路，必要的附屬電路（電源，時鐘，復(fù)位，中

15、斷）以及相應(yīng)的總線，以及輔助接口組成。2. 試簡單描述總線的四周期握手過程。（P89） （1） 設(shè)備一升高它的輸出電平來發(fā)出查詢信號,他告訴設(shè)備二應(yīng)準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)。 （2） 設(shè)備二準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù),升高它的它的輸出電平來發(fā)出應(yīng)答信號,這時設(shè)備一準(zhǔn)備好 發(fā)送數(shù)據(jù),設(shè)備二已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。 （3） 一旦看到數(shù)據(jù)傳輸完畢,設(shè)備二降低它的輸出電平表示它已經(jīng)接受完數(shù)據(jù)。 （4） 看到設(shè)備二的應(yīng)答信號變低,設(shè)備降低它的輸出電平。3. 什么是DMA？DMA主要用來完成哪種總線操作？（P91） 直接存儲器訪問（DirectMemery-Access，DMA）是允許讀/寫不由CPU控制的總線操作。專用硬件來完成外

16、設(shè)與存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。除CPU以外的操作外設(shè)和存儲器的讀寫操作。4. 請畫圖說明分級存儲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。（P94） 5. RAM存儲器有哪幾種？它們的特點是什么？（P95-P96） 靜態(tài)RAM，特點：價高，容量小，功耗低，穩(wěn)定性要求高的場合。 動態(tài)RAM，特點：電路簡單，價低，容量大，穩(wěn)定性低，6. ROM存儲器有哪幾種？它們的特點分別是什么？ （1）可編程ROM，只可編程一次。 （2）紫外線可擦可編程ROM，該類ROM可以通過紫外線擦出后重復(fù)編程。 （3）電可擦除可編程ROM，用戶以字節(jié)為單位多次用電擦除和改寫存儲內(nèi)容。7.總線的概念是什么？（P88）基本的總線操作包括？結(jié)合圖3-3說

17、明總線的讀寫操作過程。8.觸摸屏的電阻式和電容式應(yīng)用。（P103）第四章：1.驅(qū)動層軟件可以分為哪三種類型？（P119） 板級初始化程序、與系統(tǒng)軟件相關(guān)驅(qū)動程序、與應(yīng)用相關(guān)的驅(qū)動程序2.什么是BootLoader?為什么說BootLoader是依賴于目標(biāo)硬件實現(xiàn)的？（P120） Bootloader是系統(tǒng)加電后首先運行的一段程序代碼，其目的是將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，為調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的壞境。 每種嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)都有不同的Bootloader，Bootloader還依賴于具體的嵌入式板級硬件設(shè)備的配置，所以依賴于目標(biāo)硬件實現(xiàn)。3. 硬件抽象層一般實現(xiàn)哪些功能？（P

18、136） 硬件抽象層的目的是為了將硬件抽象化，通過程序來控制CPU、I/O存儲器等硬件的操作，從而使得系統(tǒng)的十倍驅(qū)動程序與硬件無關(guān)，在功能上，抽象層一般應(yīng)實現(xiàn)相關(guān)硬件的初始化、數(shù)據(jù)的I/O操作、硬件十倍的配置操作等4. 設(shè)計板級支持包的主要目的是什么？它實現(xiàn)的主要功能有哪些？（P136） 為驅(qū)動程序提供訪問硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)包5.嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)分為哪幾層？6. BootLoader包含哪兩種操作模式？試簡述其特點。第五章：1.什么是嵌入式操作系統(tǒng)？請列舉幾個典型的嵌入式操作系統(tǒng)，并簡述其主要特點。 1)VxWorks:性能優(yōu)越，開發(fā)調(diào)試便利，強(qiáng)大的技術(shù)支持，但是昂貴的價格讓開發(fā)者望而卻

19、步。 2)WindowsCE:精簡的模塊化操作系統(tǒng)多硬件平臺支持支持有線和無線的網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)健的實時性支持豐富的多媒體和多語言支持強(qiáng)大的開發(fā)工具 3)PalmOS:3Com公司產(chǎn)品，專門為掌上電腦開發(fā)的32位的嵌入式操作系統(tǒng)占有非常小的內(nèi)存，基于PalmOS編寫的應(yīng)用程序占用的空間也非常?。ㄍǔＶ挥袔资甂B）Palm提供了串行通信接口和紅外線傳輸接口，利用它可以方便地與其它外部設(shè)備通信、傳輸數(shù)據(jù)擁有開放的OS應(yīng)用程序接口，開發(fā)商可根據(jù)需要自行開發(fā)所需的應(yīng)用程序具有強(qiáng)開放性，現(xiàn)在有大約數(shù)千種專門為PalmOS編寫的應(yīng)用程序，從程序內(nèi)容上看，小到個人管理、游戲，大到行業(yè)解決方案，PalmOS無所不包。在豐富的軟件支持下，基于PalmOS的掌上電腦功能得以不斷擴(kuò)展。操作系統(tǒng)的節(jié)能功能。在PalmOS的應(yīng)用程序中，如果沒有事件運行，則系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)入半休眠（doze）的狀態(tài)；如果應(yīng)用程序停止活動一段時間，則系統(tǒng)自動進(jìn)入休眠（sleep）狀態(tài)。合理的內(nèi)存管理。Palm的存儲器全部是可讀寫的快速RAM，動態(tài)RAM（DynamicRAM）類似于PC機(jī)上的RAM，它為