嵌入式系統(tǒng)原理及接口技術(shù)復(fù)習(xí)題1

1、1 / 7一、 簡答題1.簡要說明嵌入式系統(tǒng)的硬件組成和軟件組成。 答:硬件組成：微處理器，存儲器，輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。 軟件組成：操作系統(tǒng)，文件系統(tǒng)，圖形用戶接口，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通用組建模塊。2.S3C2410A 的 AHB 總線上連接了那些控制器？APB 總線上連接了那些部件？AHB: LCD 控制器，LCD DMA 總線控制器，USB 主控制器，中斷控制器，ExtMaster,電源管理， Nandflash 控制器，儲存器控制器。APB 通用異步收發(fā)器，內(nèi)部集成電路總線（IIC） , USB 設(shè)備控制器，集成電路內(nèi)部聲音總線（IIS）,MMC/SD/SDIO 主控制器，通用 I/O 端口（

2、GPIO）,看門狗定時器（WDT） ,定時時鐘（RTC，總線控制器，A/D 轉(zhuǎn)換器，串行外設(shè)接口，定時器/脈寬調(diào)制。3.ARM 體系結(jié)構(gòu)支持幾種類型的異常，并說明其異常處理模式和優(yōu)先級狀態(tài)？答，支持 7 種類型的異常異常處理過程：（進(jìn)入異常）PS LR CPR9 SPSR 設(shè)置 CPSR 勺運(yùn)行模式位，跳轉(zhuǎn) 到相應(yīng)的異常處理程序，（異常返回）LFHPC, SPSRCPSR 若在進(jìn)入異常處理時 設(shè)置中斷禁止位，要在此清楚，復(fù)位異常處理程序不需要返回。Reset數(shù)據(jù)中指快速中斷請求（F IQ）中斷請求（IRQ） 指令預(yù)取中止未定義指令和軟件中止。4.簡述 I2S 總線接口的啟動與停止過程 。通過

3、I2S 控制寄存器 IISCON 控制， 當(dāng)控制寄存器 IISCON 的地址為 O=I2S 禁止 （停止） ；當(dāng)控制寄存器 IISCON 的地址為 1=I2S 允許（開始）。5.簡述 ARM 系統(tǒng)中的中斷處理過程。 中斷處理過程包括：中斷請求、中斷排隊(duì)或中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回6.ARM 微處理器支持哪幾種運(yùn)行模式？各運(yùn)行模式有什么特點(diǎn)？User：用戶模式。絕大部分的任務(wù)執(zhí)行都在這種操作模式下，此為正常的程序執(zhí)行 模式。FIQ:快速中斷模式。支持?jǐn)?shù)據(jù)傳送或通道處理。IRQ:普通中斷模式。用于一般中斷處理。Supervisor :管理模式。一種操作系統(tǒng)受保護(hù)的方式。Abort ：中

4、止模式。在訪問數(shù)據(jù)中止后或指令預(yù)取中止后進(jìn)入中止方式。System：系統(tǒng)模式。是操作系統(tǒng)一種特權(quán)級的用戶方式。 Undef：未定義模式。當(dāng)執(zhí)行未定義指令時會進(jìn)入這種操作模式。7.當(dāng) PCLK=66.5MHz 時，選擇不同的時鐘分頻（1/2、1/4、1/8、1/16）輸入，分別計算 定時器最小分辨率、最大分辨率及最大定時區(qū)間。答：最小分辨率：定時器輸入時鐘頻率 =PCLK/prescaler+1/dividerW=66.5/0+1/2=33.2500（MHz）一個計數(shù)脈沖時間 =1/33.2500MHz=0.0300（us）最大分辨率：定時器輸入時鐘頻率=PCLK/ 255+1 /2=66.5/

5、256/2=129.8828一個計數(shù)脈沖的時間 =1/129.8828=7.6992 （ us）最大定時區(qū)間：由于 TCNTBn=65535,計數(shù)到 0 共 65536 個計數(shù)脈沖，所以 65536*7.6992=0.5045 （sec）。2 / 78.分析如圖所示 I2S 總線時序圖，說明其操作過程。WS9.S3C2410A 與 UAD1341 通過 I2S 總線接口連接，試述音頻數(shù)據(jù)傳送過程。答：處理器通過 IIS 總線接口，控制音頻數(shù)據(jù)在S3C2410 內(nèi)存與 UDA1341TS 之間傳送。連接在 UDA1314TS 上的麥克風(fēng)信號在 UDA1314 內(nèi)部經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成 二

6、進(jìn)制數(shù)，串行通過 DATAO 引腳送到 S3C2410 的 IIS 模塊，在 IIS 模塊中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 并行數(shù)據(jù)然后使用通常存取方式或DMA 存取方式，將并行數(shù)據(jù)保存的內(nèi)存中，而內(nèi)存中要輸出的音頻數(shù)據(jù)使用通常存取方式或DMA 存取方式，將數(shù)據(jù)并行傳送到IIS 模塊在 IIS 中轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，串行通過DATAI 引腳送到 UDA1314TS,在片內(nèi)經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器，變成模擬信號，經(jīng)過驅(qū)動器，驅(qū)動揚(yáng)聲器。10. 簡述 LCD 控制器組成及數(shù)據(jù)流描述。LCD 控制器包括：REGBBANK LCDCDMA TMEGEN,LPC定時控制邏輯單元，VIDPRCS以及 VIDEOMUX 組成。當(dāng)傳送請

7、求由總線仲裁器接收時，4 個連續(xù)的字?jǐn)?shù)據(jù)由系統(tǒng)存儲器幀緩沖區(qū)傳送到LCDCDMA 內(nèi)的 FIFQ 全部 FIFO 大小為 28 個字，分別由 12 個字的 FIFOL 和 16 個字的FIFOH 組成。使用 FIFOL 和 FIFOH,用來支持雙掃描顯示模式，在單掃描顯示模式，僅 有 FIFO 中一個，即 FIFOH 能夠被使用。11.以下是 S3C2410A 的串口邏輯方框圖，試分析其組成和工作原理。SDWORD n-1RIGHT CHANNELWORDnLEFT CHANNELWORD n1RIGHT CHANNEL瓠毀息線3 / 71.嵌入性”專用性”與計算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本

8、要素。2.IP 核分為軟核、硬核、固核。2.根據(jù) Nand Flash 控制器工作原理，試在圖中畫出 S3C2410A 的 Nand Flash 控制器與K9F2808U0C 芯片的連接關(guān)系，并簡單描述其操作過程。I/07-I/00CLEALE K9F2808U0CnWEnRENand Flash什GE 16NIB+512KBnSEnWPR/nB填空Peripheral BUSTransmitterUn FIFO mode, all 16 Byle ot Buffer register are used as FIFO regislef- lm non-FUFOmode, only 1 Byt

9、e of Buffer register is used as Holding register.ATA70CLEOMOJnFCE0M1R/nBS3C2410A他已nFWE nFRE4 / 73.嵌入式系統(tǒng)通常由包含有嵌入式處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和外圍設(shè)備接口的嵌入式計算機(jī)系統(tǒng) 和 執(zhí)行裝置 （被控對象）組成。4.嵌入式計算機(jī)系統(tǒng) 是整個嵌入式系統(tǒng)的核心，可以分為硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和 應(yīng)用軟件層。5.硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器、通用設(shè)備接口和 I/O 接口。嵌入式微處理器是 嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心。6.系統(tǒng)初始化過程按照自底向上、從硬件到軟件的次序依次可以分為 片級初

10、始化 、板級初 始化 和 系統(tǒng)級初始化 3 個主要環(huán)節(jié)。7.系統(tǒng)軟件層通常包含有實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-time Operation System , RTOS、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口 （Graphic User In terface , GUI）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。 RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。8.ARM 處理器共有 37 個寄存器，31 個通用寄存器，6 個狀態(tài)寄存器。 寄存器 R13 通常用作堆棧指針，稱作 SP。寄存器 R14 用作子程序鏈接寄存器，也稱為鏈接寄存器 LK（ LinkRegister、。9.FIQ 模式有 7 個分組的寄存器 R8R14,映

11、射為 R8_fiqR14_fiq。在 ARM 狀態(tài)下，許多FIQ 處理沒必要保存任何寄存器。User、IRQ、Supervisor、Abort 和 Undefined 模式每一種都包含兩個分組的寄存器R13 和 R14 的映射，允許每種模式都有自己的堆棧和鏈接寄存器。10. 寄存器 R15 用作程序計數(shù)器（PC）。在 ARM 狀態(tài)，位1:0為 0，位31:2保存 PG11. 程序狀態(tài)寄存器 CPSR 的 N、Z、C、V 分別指，1=1 指-、F=1 指-,M4 : 0用做-。12. S3C2410A 的 CPU 內(nèi)核采用的是 16/32 位 ARM920T 內(nèi)核，同時還采用了 AMBA （先進(jìn)

12、的 微控制器總線體系結(jié)構(gòu)）新型總線結(jié)構(gòu)。13. ARM920T 采用了 MMU ， AMBA 總線和 Harvard 高速緩存體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的 16KB指令 Cache 和 16KB 數(shù)據(jù) Cache,每個 Cache 都是由 8 字長的行組成的。14. 2 個 USB 主設(shè)接口 /1 個 USB 從設(shè)接口15. 117 位通用 I/O 接口和 24 通道外部中斷源；16. 8 通道 10 位 ADC 和觸摸屏接口；17. 支持小大端方式18. ARM 體系結(jié)構(gòu)使用單一、線性地址空間。將字節(jié)地址做為無符號數(shù)看待，范圍為（0232 1 ）。19. 地址空間：8 個存儲器 bank,每

13、bank 128 MB （byte）（總共 1GB）。20. 對于字對齊的地址 A,地址空間規(guī)則要求如下：地址位于 A 的字由地址為 A、 A1 、 A2 和 A3 的字節(jié)組成； 地址位于 A 的半字由地址為 A 和A + 1 的字節(jié)組成； 地址位于 A+ 2 的半字由地址為 A+ 2 和 A+ 3 的字節(jié)組成； 地址位于 A 的字由地址為 A 和 A+ 2 的半字組成。21. ARM 系統(tǒng)使用存儲器映射 I/O。 I/O 口使用特定的存儲器地址，當(dāng)從這些地址加載（用 于輸入）或向這些地址存儲（用于輸出）時，完成 I/O 功能。22. bank0 bank6 都采用固定的 bank 起始地址。

14、23. 每個 bank 支持可編程的 8/16/32 位數(shù)據(jù)總線寬度。24. 總線寬度和等待寄存器 BWSCON 用來設(shè)置總線寬的和等待狀態(tài)。25. Bank 控制寄存器 BANKCONn 控制各 bank 的片選，訪問周期。26. 刷新控制寄存器 REFRESH SDRAM 的刷新控制寄存器。5 / 727. BANKSIZE 寄存器：用來設(shè)置 BANK 的容量。28. 支持從 NAND Flash 存儲器和 NOR Flash 兩種啟動方式。在 NAND Flash 模式下，采用 4 KB 內(nèi)部緩沖器用于啟動引導(dǎo)29. Cache 存儲器采用寫直達(dá)（ Write-through ）或?qū)懟兀?/p>

15、Write-back ）操作來更新主存儲器。30. 每個引腳端的功能通過 端口控制寄存器 （PnCON）來定義（配置）。31. 與配置 I/O 口相關(guān)的寄存器包括：端口控制寄存器（GPACON-GPHCON、端口數(shù)據(jù)寄存器（GPADAT- GPHDAT、端口上拉寄存器（ GPBUP- GPHUF）、雜項(xiàng)控制寄存器以及 外部中斷控制寄存器（EXTINTN 等。32. S3C2410A 通過對程序狀態(tài)寄存器 （PSR 中的 F 位和 I 位進(jìn)行設(shè)置控制 CPU 的中斷響應(yīng)。如果設(shè)置 PSR 的 F 位為 1，則 CPU 不會響應(yīng)來自中斷控制器的 FIQ 中斷；如果設(shè)置 PSR 的 I 位為 1，貝

16、 U CPU 不會響應(yīng)來自中斷控制器的IRQ 中斷。如果設(shè)置 PSR 的 F 位或 I 位設(shè)置為 0，同時將中斷屏蔽寄存器（INTMSK）中的相對應(yīng)位設(shè)置為0, CPU 響應(yīng)來自中斷控制器的 IRQ 或 FIQ 中斷請求。33. S3C2410A 中的中斷控制器能夠接收來自56 個中斷源 的請求；34. 每個 DMA 控制器可以處理以下 4 種情況：（ 1 ）源和目的都在系統(tǒng)總線上；（ 2）源在系統(tǒng)總線上，目的在外圍總線上；（ 3）源在外圍總線上，目的在系統(tǒng)總線上；（ 4）源和目的都在外圍總線上。35. S3C2410A 每個 DMA 通道有 9 個控制寄存器，4 個通道共有 36 個寄存器。

17、每個 DMA 通 道的 9 個控制寄存器中有 6 個用于控制 DMA 傳輸，另外 3 個用于監(jiān)控 DMA 控制器的狀 態(tài)。36. 如果在一個存儲系統(tǒng)中， 指令預(yù)取時使用的一個 cache,數(shù)據(jù)讀寫時使用的另一個 cache,各自是獨(dú)立的，這時稱系統(tǒng)使用了獨(dú)立的cache,用于指令預(yù)取的 cache 稱為指令 cache,用于數(shù)據(jù)讀寫的 cache 稱為數(shù)據(jù) cache。37. 存儲器按存儲信息的功能，分為隨機(jī)存取存儲器 （Random Access Memory , RAM）和只讀存儲器 （ Read Only Memory, ROM）。38. Flash memory （閃速存儲器）是嵌入式

18、系統(tǒng)中重要的組成部分,用來存儲程序和數(shù)據(jù), 掉電后數(shù)據(jù)不會丟失。39. Bank 控制寄存器 BANKCONn 控制各 bank 的片選，訪問周期。1.什么是嵌入式系統(tǒng)？其特點(diǎn)有些什么？答： 嵌入式系統(tǒng)是“以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、功能、 可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。 ”特點(diǎn)： 1 ）是專用的計算機(jī)系統(tǒng),用于特定的任務(wù)；2） 資源較少,可以裁減；3） 功耗低,體積小,集成度高,成本低 ;4 ）使用實(shí)時操作系統(tǒng)；5）可靠性要求更高,具有系統(tǒng)測試和可靠性評估體系 ;6 ）運(yùn)行環(huán)境差異大7） 大部分程序固化在ROM 中；8） 較長的生命周期；9） 嵌入式

19、微處理器通常包含專用調(diào)試電路2.嵌入式系統(tǒng)的 BooTLoader 的功能是什么？答： BootLoader 是系統(tǒng)加電后、 操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序運(yùn)行之前, 首先必須運(yùn)行 的一段程序代碼。通過這段程序,為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核、運(yùn)行用戶應(yīng)用程序準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。 （對于嵌入式系統(tǒng)來說,有的使用操作系統(tǒng),也有的不使用操作系統(tǒng),但 在系統(tǒng)啟動時都必須運(yùn)行 BootLoader ,為系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備好軟硬件環(huán)境。 ）3.目前嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？6 / 7答：1）卩 C/OS-II 嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核；2） VxWorks 嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)；3） WinCE 操作系統(tǒng)； 4） Linux 操作系統(tǒng)

20、 ； 5） Symbian 操作系統(tǒng)4.構(gòu)造嵌入式開發(fā)環(huán)境有哪幾種形式？答： 1）交叉開發(fā)環(huán)境 ； 2）軟件模擬環(huán)境 ； 3）評估電路板5.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基本流程 ?答： 1 ）系統(tǒng)定義與需求分析；2）系統(tǒng)設(shè)計方案的初步確立；3）初步設(shè)計方案性價比評估與方案評審論證；4）完善初步方案、初步方案實(shí)施；5）軟硬件集成測試；6）系統(tǒng)功能性能測試及可靠性測試。6.什么是可編程片上系統(tǒng)？答：用可編程邏輯技術(shù)把整個系統(tǒng)放到一塊硅片上,稱作可編程片上系統(tǒng) SOPC 它是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)，首先它是 SOC 即由單個芯片實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的主要邏輯功能，具有一般 SOC 基本屬性；其次，它又具備軟硬件在系統(tǒng)可編

21、程的功能，是可編程系統(tǒng)，具 有可裁剪、可擴(kuò)充、可升級等靈活的設(shè)計方式。7.有時要使用 Thumb 技術(shù)的原因答： （Thumb 指令集是把 32 位的 ARM 指令集的一個子集重新編碼后形成的一個特殊的16 位指令集。）在性能和代碼大小之間取得平衡， 在需要較低的存儲代碼時采用 Thumb 指令系統(tǒng)用 Thumb 指令編寫最小代碼量的程序 （能夠很好的解決代碼長度的問題） ，卻 取得以 ARM代碼執(zhí)行的最好性能，可以帶來低功耗，小體積，低成本。8.ARM 處理器的工作模式有哪幾種？答： 1）正常用戶模式（ usr）；2）快速中斷模式（ fiq）；3）普通中斷模式（ irq）；4）操作系統(tǒng)保護(hù)模

22、式（svc）或管理模式；5）數(shù)據(jù)訪問中止模式（ abt ）；6） 處理未定義指令的未定義模式（und）；7） 運(yùn)行特權(quán)級的操作系統(tǒng)任務(wù)的系統(tǒng)模式（sys）。9.寄存器 R13， R14， R15 的專用功能各是什么？答：1）寄存器 R13 保存堆棧指針 SP 2）寄存器 R14 用作子程序鏈接寄存器，也稱為LR，用以保存返回地址；3） R15（ PC）用作程序計數(shù)器。10. 寄存器 CPSR SPSR 的功能各是什么？答：1） CPSR 包含條件碼標(biāo)志、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式以及其它狀態(tài)和控制信息。 所有處理器模式下都可以訪問當(dāng)前的程序狀態(tài)寄存器CPSR。2）在每種異常模式下都有一個對應(yīng)的物理寄存器一一程序狀態(tài)保存寄存器SPSR 當(dāng)異常出現(xiàn)時，SPSR 用于保存CPSR 勺狀態(tài)，以便異常返回后恢復(fù)異常發(fā)生時的工作狀態(tài)。11. ARM 的異常有哪幾種，各進(jìn)入何種工作模式？他們退出各采用什么指令？答：1）復(fù)位（Reset）異常（管理模式）；2）未定義指令（ undefined instruction ）