嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)—基于ARM微處理器和Linux操作系統(tǒng)的課后答案

1、HJ整理11 什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)和普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別是什么？舉例說明。答:問題一:嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，其軟硬件可裁剪配置,對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格約束的一種專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng).問題二:比較項(xiàng)目嵌入式系統(tǒng)普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)引導(dǎo)代碼BootLoader引導(dǎo)，針對不同電路進(jìn)行移植主板的BIOS引導(dǎo)OSWindowsCE、VxWorks、Linux等,需要移植Windows、Linux,不移植驅(qū)動(dòng)程序每個(gè)設(shè)備都必須針對電路板進(jìn)行開發(fā)OS中含有大多數(shù)，直接下載協(xié)議棧移植OS或者第三方供應(yīng)商提供開發(fā)環(huán)境借助服務(wù)器進(jìn)行交叉編譯在本機(jī)可開發(fā)調(diào)試仿真器需要不需要1-2 簡

2、述嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成答：硬件微處理器嵌入式系統(tǒng)的控制核心外圍電路嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存、I/O端口、復(fù)位電路、電源等外設(shè)USB、LCD、鍵盤等軟件設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)與外設(shè)的信息交互實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)包括與硬件相關(guān)的底層軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等可編程應(yīng)用接口為編制應(yīng)用程序提供各種編程接口庫應(yīng)用軟件13答:R13：也記作SP，在ARM指令集中雖然沒有強(qiáng)制,但是通常用于堆棧指針SP；在Thumb指令集中強(qiáng)制其作為堆棧指針。R14:也記作程序連接寄存器LR（Link Register）,用于保存子程序調(diào)用或異常中斷處理返回時(shí)程序的返回地址。R15:也記作程序計(jì)數(shù)器PC

3、，用于標(biāo)示下一條將要執(zhí)行的指令地址.CPSR：程序狀態(tài)寄存器,包含條件標(biāo)識(shí)位、中斷標(biāo)識(shí)位、當(dāng)前處理器模式等狀態(tài)和控制位.SPSR：備份的程序狀態(tài)寄存器。在異常中斷處理過程中,用于保存被中斷處理程序的執(zhí)行現(xiàn)場和處理器狀態(tài)。1-4答：（1)復(fù)位異常中斷：當(dāng)系統(tǒng)上電、復(fù)位、軟件復(fù)位時(shí)產(chǎn)生該類型中斷。（2)未定義指令異常中斷：當(dāng)ARM處理器或系統(tǒng)中的協(xié)處理器認(rèn)為當(dāng)前指令未定義時(shí)，產(chǎn)生該中斷。通常利用該中斷模擬浮點(diǎn)向量運(yùn)算。（3)軟件中斷:可用于用戶模式下特權(quán)操作的調(diào)用,既可以是系統(tǒng)功能，也可以是用戶自定義的功能.（4）指令預(yù)取中止異常中斷：如果處理器預(yù)取的指令地址不存在，或者該地址不允許當(dāng)前指令訪問，

4、產(chǎn)生該類型的中斷。(5)數(shù)據(jù)訪問中止異常中斷:如果數(shù)據(jù)訪問的目標(biāo)地址不存在，或者該地址不允許當(dāng)前指令訪問,則產(chǎn)生該中斷.（6）外部中斷：當(dāng)處理器的外部中斷請求引腳有效，而且CPSR的I控制位被清除時(shí)，產(chǎn)生該類型的中斷（7）快速外部中斷：當(dāng)處理器的快速中斷請求引腳有效，而且CPSR的F控制位被清除時(shí)，產(chǎn)生該中斷.15答：(1）ADRR0, TABLE(2） ADRR1, DATALDRR0， R1(3）LDRR0， =DATA（4）TABLEEQU 800MOVR0, TABLE(5）TABLESPACE201-6答:R0=DATA1這組數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中所存放的起始地址，由編譯器分配;R1=0x0

5、C0D0E0F； R2=0xF;R3=0x8020;0x8020=R117答：AREASWITCH， CODE， READONLYENTRYANDR2, R0, 0x3；R2ß R0的低兩位MOVR2， R2， LSL 30；將低兩位移動(dòng)到高兩位BICR0， R0， 0x3;將R0的低兩位清0ANDR3， R1， 0xC0000000；R3ßR1的高兩位MOVR3， R3, LSR 30；將高兩位移動(dòng)到低兩位BICR1， R1， 0xC0000000；將R1的高兩位清0ORRR0， R0，R3；R1的高兩位寫入到R0的低兩位ORRR1， R1， R2;R0的低兩位寫入到R1

6、的高兩位END18答:/ main。cInclude “stdio。h”externintsum(int num, int n）；main（)intarray10=20， 30， 23， 5,15，64，6，15,72，73 ;intHE=sum(array, 10）；printf（“The sum of array is d”， HE)；/huibian。sAREAASM， CODE, READONLYEXPORT sumsumMOVR2, #0LOOPLDRR3, R0， 4ADDR2， R2， R3SUBR1, R1， 1CMPR1, 0BNELOOPMOVR0， R2MOVPC, LR

7、END19答:（1）要求很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，支持快速而明確的上下文切換(2）具有高度的可裁剪性，支持動(dòng)態(tài)鏈接,能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所需要的功能（3）具有快速有效的中斷和異常處理能力(4）具有優(yōu)化的浮點(diǎn)支持(5）能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)的內(nèi)存管理21 略.2-2 略23略24按照要求完成以下操作。(1)創(chuàng)建文件夾test。 mkdir test（2)進(jìn)入test目錄. cd test（3）在test目錄下用Vi編輯一個(gè)新文件test。c,其內(nèi)容如下：include stdio.hintmain（) int a，i=0; a=0; while（i<20)a=a+3;printf(”the value

8、 of a=d n",a）;sleep(1);i=i+1； return 0； vi test.c(4)保存退出test.c。(5）按照下面的要求編譯test。c.使用gcc o test。o test.c編譯，生成test.o。使用gcc g o gtest。o test.c編譯，生成gtest.o。比較gtest。o 與 test.o的大小,哪個(gè)大?為什么？gtest.o 比 test。o 大,因?yàn)榍罢呒尤肓艘恍┱{(diào)試信息。（6)執(zhí)行g(shù)test。o與test。o。25使用GDB調(diào)試上面的程序gtest.o。（1）進(jìn)入GDB調(diào)試環(huán)境，讀入調(diào)試程序。 gdb gtest。o（2）列出源

9、文件內(nèi)容.list（3）在程序a=0；處設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)。 breakpoint (4）在程序printf(”the value of a=d n”，a）;處設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn).（5）執(zhí)行該程序。 run （6)查看變量a的值. print a(7)查看變量a的類型。(8）執(zhí)行下一個(gè)源程序行,從而執(zhí)行其整體中的一個(gè)函數(shù)。（9）從斷點(diǎn)開始繼續(xù)執(zhí)行到下一個(gè)斷點(diǎn)。（10)查看變量a的值，看看a是否有變化？(11)不停地執(zhí)行continue，直到程序結(jié)束。（12）退出GDB。26根據(jù)要求編寫Makefile文件.五個(gè)文件分別是main.c、display1。h、display1。c、display2.h、dis

10、play2。c,具體的代碼如下：#include ”stdio。h”int main（int argc,char *argv） display1 （”hello")； display2("hello”)；display1。hvoid display1 （char print_str）；display2。hvoid display2 （char print_str)；display1.cinclude "display1。h”void display1（char print_str）printf(”This is display1 print sn”,print_s

11、tr）；display2.cinclude ”display2。h”void display2 (char print_str） printf(”This is display2 print sn”，print_str)；（1）如果上述文件在同一個(gè)目錄，請編寫Makefile文件。（2）如果按照下面的目錄結(jié)構(gòu)存放文件，請編寫Makefile文件。|bin存放生成的可執(zhí)行文件|-obj存放。o文件-include存放display1。h和display2。h文件|src存放main。c、display1。c、display2。c和Makefile(3）如果按照下面的目錄結(jié)構(gòu)存放文件，請編寫Mak

12、efile文件。-bin存放生成的可執(zhí)行文件|-obj存放。o文件|-include存放display1.h和display2。h文件-src存放main.c和Makefile-src/display1存放display1.c和Makefile-src/display2存放display2。c和Makefilesrc下面的makefileSRC_DIR=。INC_DIR=。./includeOBJ_DIR=./objBIN_DIR=./bininclude $(SRC_DIR）/test/makefileinclude $(SRC_DIR）/test1/makefiledisplay1下面的m

13、akefileall：（OBJ_DIR）/display1.o （OBJ_DIR)/display1。ogcc -o （BIN_DIR）/display1 display2下面的makefile（OBJ_DIR）/display2。o:（SRC_DIR)/display2/display.cgcc -c < o 3-1答：1.建立宿主機(jī)開發(fā)環(huán)境，包括操作系統(tǒng)及編譯器等2配置宿主機(jī)相關(guān)服務(wù)及軟件,如minicom、網(wǎng)絡(luò)等3建立引導(dǎo)加載程序BootLoader4移植內(nèi)核kernel5建立根文件系統(tǒng)root6建立應(yīng)用程序的Flash磁盤分區(qū)7開發(fā)應(yīng)用程序8燒寫內(nèi)核、根文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序9發(fā)布產(chǎn)

14、品3-2 答:Stage1：（1）硬件設(shè)備初始化。（2）為加載BootLoader的Stage2準(zhǔn)備RAM空間。(3）復(fù)制BootLoader的Stage2到RAM空間中.（4）設(shè)置好堆棧。堆棧指針的設(shè)置是為執(zhí)行C語言代碼做好準(zhǔn)備.Stage2：（1）初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備。（2）檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射（Memory Map）。（3)將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash存儲(chǔ)器上讀到RAM空間中。(4）為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù).（5)調(diào)用內(nèi)核。33 答：1。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file_operations2。設(shè)備注冊：驅(qū)動(dòng)程序模塊通過函數(shù)register_chrdev來完成內(nèi)核的注冊.3。設(shè)備卸載：驅(qū)動(dòng)程

15、序模塊通過函數(shù)unregister_chrdev來完成內(nèi)核的卸載。4打開/釋放設(shè)備:驅(qū)動(dòng)程序通過函數(shù)open來完成設(shè)備的打開。驅(qū)動(dòng)程序通過函數(shù)release來完成設(shè)備的釋放5讀寫設(shè)備：read函數(shù)將數(shù)據(jù)從內(nèi)核復(fù)制到應(yīng)用程序空間，write函數(shù)則將數(shù)據(jù)從應(yīng)用程序空間復(fù)制到內(nèi)核。6讀寫以外的I/O操作：驅(qū)動(dòng)程序模塊通過ioctl函數(shù)來完成讀寫以外的I/O操作，如鎖設(shè)備等34 答：（1)register_chrdev（0，"demo”，demo_fops）；(2)mknod /dev/demo c 220 0(3）insmod demo.o41參見exam4-14-2參見exam4243參

16、見exam4-351 略52 略5-3C：Qt4.3。2sqlite3 exam.dbSQLite version 3。5。4Enter ”。help" for instructionsEnter SQL statements terminated with a "；”sqlite create table book（ID Integer primarykey，Name varchar(20),Type varchar（10),Count Integer）；sqlite> insert into book values(1,SQLite3，Database，10）;s

17、qlite insert into book values（2，Qt4,'GUI，20)；sqlite select from book；1|SQLite3|Database102|Qt4GUI20sqlite5-4include<stdio.h>includesqlite3。hint main(）sqlite3 db=NULL;int rc；char *Errormsg；int nrow；int ncol；char *Result;int i=0;rc=sqlite3_open（”exam。db"，db）；if（rc）fprintf（stderr，”cant o

18、pen database：sn”, sqlite3_errmsg(db）;sqlite3_close(db);return 1;elseprintf（”open database successly!n”)；char sql=”create table book(ID Integer primary key,Name varchar（20），Type varchar(10），Count Integer)"；sqlite3_exec（db，sql，0，0，Errormsg）;sql=”insert into book values（1,SQLite3'，Database,10）”；sqlite3_exec（db，sql,0，0，&Errormsg）；sql=”insert into book values(2,Qt4，GUI',20）;"；sqlite3_exec（db，sql，0，0,Errormsg）;sql=”select * from book”;sqlite3_get_table（d