微機(jī)原理部分題解

1微型計算機(jī)系統(tǒng)硬件有哪幾部分組成？從功能上講，微機(jī)硬件也是包括運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出5個邏輯部分，從外觀看，微機(jī)硬件由主機(jī)和外部設(shè)備構(gòu)成。2微型計算機(jī)系統(tǒng)硬件有哪幾部分組成？運算器:對計算機(jī)傳輸過來的信息進(jìn)行算術(shù)或者邏輯運算。控制器:負(fù)責(zé)計算機(jī)CPU中指令的執(zhí)行。寄存器組:存儲計算機(jī)運算器傳輸來的信息和下一條指令地址。3存儲器的地址和內(nèi)容的關(guān)系？存儲器分類及每一類的特點，SRAM與DRAM有何區(qū)別？DRAM為何需要刷新？哪個集成度更高？存儲器單元內(nèi)容是儲存器單元里面儲存的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。如0100011存儲器單元地址是由十六進(jìn)制數(shù)指向存儲器某個特定的單元。如0FFE2A一個是實實在在的數(shù)據(jù)，一個是指向該數(shù)據(jù)的地址DRAM，動態(tài)隨機(jī)存取存儲器，需要不斷的刷新，才能保存數(shù)據(jù)。而且是行列地址復(fù)用的，許多都有頁模式。SRAM，靜態(tài)的隨機(jī)存取存儲器，加電情況下，不需要刷新，數(shù)據(jù)不會丟失，而且，一般不是行列地址復(fù)用的。刷新的必要性與DRAM的結(jié)構(gòu)有關(guān)，DRAM是靠其內(nèi)部電容電位來記錄其邏輯值的，但是電容因各方面的技術(shù)困難無可避免的有顯著的漏電現(xiàn)象（放電現(xiàn)象）而使電位下降，于是需要周期性地對高電位電容進(jìn)行充電而保持其穩(wěn)定，這就是刷新。SRAM貴，速度快，集成度低。所以只用在關(guān)鍵部位4按傳送信息不同，總線可以分為哪幾種？AB，DB分別與什么重要指標(biāo)相關(guān)？地址數(shù)據(jù)控制據(jù)總線決定每次傳輸數(shù)據(jù)的大小，地址總線決定了cpu所能訪問的最大內(nèi)存空間的大小，控制總線反映了數(shù)據(jù)的狀態(tài)和傳輸方式，它是地址總線的擴(kuò)展和補(bǔ)充5bit,Byte,word,字長，KB，MB,GB等的概念1位(bit)

來自英文bit,音譯為“比特”,表示二進(jìn)制位。位是計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)儲存的最小單位,11010100是一個8位二進(jìn)制數(shù)。一個二進(jìn)制位只可以表示0和1兩種狀態(tài)(21);兩個二進(jìn)制位可以表示00、01、10、11四種(22)狀態(tài);三位二進(jìn)制數(shù)可表示八種狀態(tài)(23)……。

2、字節(jié)(byte)

字節(jié)來自英文Byte,音譯為“拜特”,習(xí)慣上用大寫的“B”表示。

字節(jié)是計算機(jī)中數(shù)據(jù)處理的基本單位。計算機(jī)中以字節(jié)為單位存儲和解釋信息,規(guī)定一個字節(jié)由八個二進(jìn)制位構(gòu)成,即1個字節(jié)等于8個比特(1Byte=8bit)。八位二進(jìn)制數(shù)最小為00000000,最大為11111111;通常1個字節(jié)可以存入一個ASCII碼,2個字節(jié)可以存放一個漢字國標(biāo)碼。

3、字

計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時,一次存取、加工和傳送的數(shù)據(jù)長度稱為字(word)。一個字通常由一個或多個(一般是字節(jié)的整數(shù)位)字節(jié)構(gòu)成。例如286微機(jī)的字由2個字節(jié)組成,它的字長為16;486微機(jī)的字由4個字節(jié)組成,它的字長為32位機(jī)。

計算機(jī)的字長決定了其CPU一次操作處理實際位數(shù)的多少,由此可見計算機(jī)的字長越大,其性能越優(yōu)越。6按微機(jī)的應(yīng)用形態(tài)來分，可分為通用型及嵌入式兩類7嵌入式系統(tǒng)按微處理器來分，可分為哪幾種？嵌入式微處理器分類：根據(jù)微處理器的字長寬度：微處理器可分為4位、8位、16位、32位、64位。一般把16位及以下的稱為嵌入式微控制器，32位以上的稱為嵌入式微處理器。根據(jù)微處理器系統(tǒng)集成度，可劃分為兩類：一般用途的微處理器，即微處理器內(nèi)部僅包含單純的中央處理單元；單芯片微控制器，即將CPU、Rom、RAM及I/O等部分集成到同一個芯片上。根據(jù)嵌入式微處理器的用途：可分為以下幾類：1、嵌入式微控制器（MCU），又稱為單片機(jī)。微控制器的片上外設(shè)資源通常比較豐富，適合于控制，因此稱為微控制器。微控制器芯片內(nèi)部集成有ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出（PWM）、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。微控制器的最大特點是單片化，功耗成本低，可靠性高。常用的有8051、MCS系列、C540、MSP430系列等，目前，微控制器占嵌入式系統(tǒng)的約70%的市場份額。2、嵌入式微處理器（EMPU）。由通用計算機(jī)中的CPU發(fā)展而來，主要特點是具有32位以上的處理器，具有比較高的性能，價格也較高。與計算機(jī)CPU不同的是，在實際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其它的冗余功能部分，因此其體積小、重量輕、功耗低、成本低及可靠性高。通常嵌入式微處理器把CPU、ROM、RAM及I/O等元件做到同一個芯片上，也稱為單板計算機(jī)。目前，主要的嵌入式微處理器有ARM、MIPS、POWERPC和基于X86的386EX等。3、嵌入式DSP處理器。它是專門用于信號處理方面的處理器，蘢在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計，具有很高的編譯效率和指令執(zhí)行速率，主要用在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等各種儀器上。DSP內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開存儲和傳輸?shù)墓鸾Y(jié)構(gòu)，具有專門硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可用來快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，加之集成電路的優(yōu)化設(shè)計，速度甚至比最快的CPU還快數(shù)倍。4、嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）。它是追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件。SOC最大的特點是成功實現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。體積小，功耗低，可靠性高。8什么是MCU?？MCU(MicroControllerUnit)中文名微控制單元，又稱單片微型計算機(jī)11非數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機(jī)中怎樣表示？ASCII碼、BCD碼、漢字交換碼、漢字機(jī)內(nèi)碼12什么是BCD碼？亦稱二進(jìn)碼十進(jìn)數(shù)或二-十進(jìn)制代碼。用4位二進(jìn)制數(shù)來表示1位十進(jìn)制數(shù)中的0~9這10個數(shù)碼。是一種二進(jìn)制的數(shù)字編碼形式，用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制代碼。BCD碼這種編碼形式利用了四個位元來儲存一個十進(jìn)制的數(shù)碼，使二進(jìn)制和十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換得以快捷的進(jìn)行。這種編碼技巧最常用于會計系統(tǒng)的設(shè)計里，因為會計制度經(jīng)常需要對很長的數(shù)字串作準(zhǔn)確的計算。相對于一般的浮點式記數(shù)法，采用BCD碼，既可保存數(shù)值的精確度，又可免卻使電腦作浮點運算時所耗費的時間。此外，對于其他需要高精確度的計算，BCD編碼亦很常用。13掌握C語言中的位運算：~取反，0取反是1，1取反是0<<是左移，比如1<<n，表示1往左移n位，即數(shù)值大小2的n次方>>右移，類似左移，數(shù)值大小除以2的n次方&按位與，1與任意數(shù)等于任意數(shù)本身，0與任意數(shù)等于0，即1&x=x，0&x=0|按位或，x|y中只要有一個1則結(jié)果為1^按位異或，x^y相等則為0，不等則為11Arm與freescale,內(nèi)核與芯片的關(guān)系。世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購買其設(shè)計的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM微處理器芯片進(jìn)入市場。2ARM-Cortex屬于ARM系列的哪個版本（架構(gòu)）？它有哪幾個系列？各有怎樣的應(yīng)用定位？Cortex系列屬于ARMv7架構(gòu)，這是ARM公司最新的指令集架構(gòu)。ARMv7架構(gòu)定義了三大分工明確的系列：“A”系列面向尖端的基于虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用；“R”系列針對實時系統(tǒng)；“M”系列對微控制器。3KinetisMCU中的K60系列MK60N512VMD100的內(nèi)核是（ARMCortex-M4），字長（32位），內(nèi)部的數(shù)據(jù)是32位的，寄存器是32位的，存儲器接口也是32位的。4MK60N512VMD100的FLASH多大？地址范圍？SRAM多大？地址范圍？Flash512kb（0x0000_0000–0x0007_FFFF）SRAM區(qū)（0x1FFF_0000–0x2000_FFFF）128kb5ARMCM3/4的寄存器是多少位的？試述R13，R14，R15寄存器分別與CPU運行原理中哪個寄存器相對應(yīng)，并說出其各自的用途。32位堆棧指針R13:主堆棧指針（MSP）,進(jìn)程堆棧指針（PSP）。連接寄存器R14：調(diào)用子程序時，存儲返回地址。程序計數(shù)器R15：存儲當(dāng)前指令地址。6MCU的硬件最小系統(tǒng)是指什么？一般情況下，MCU的硬件最小系統(tǒng)由哪些電路組成。MCU的硬件最小系統(tǒng)是指可以使內(nèi)部程序運行的所必須的外圍電路，也可以包括寫入器接口電路。MK60N512VMD100芯片的硬件最小系統(tǒng)包括電源電路、復(fù)位電路、晶振電路及JTAG接口電路。7MCU為什么需要有復(fù)位電路？實驗板上的復(fù)位電路有什么特點？是高電平復(fù)位還是低電平復(fù)位？為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。復(fù)位電路原理如下：正常工作時復(fù)位輸入引腳RESET通過一個10K的電阻接到電源正極，所以應(yīng)為高電平。若按下復(fù)位按鈕，則RESET腳接地，為低電平，導(dǎo)致芯片復(fù)位。8什么是中斷？中斷源的分類？什么是NMI,INTR?什么是中斷服務(wù)程序？中斷：指當(dāng)出現(xiàn)需要時，CPU暫時停止當(dāng)前程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而執(zhí)行處理新情況的程序和執(zhí)行過程。即在程序運行過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)了一個必須由CPU立即處理的情況，此時，CPU暫時中止程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而處理這個新的情況的過程就叫做中斷。

①機(jī)器故障中斷。②程序性中斷?，F(xiàn)行程序本身的異常事件引起的，可分為以下三種：一是程序性錯誤，例如指令或操作數(shù)的地址邊界錯，非法操作碼和除數(shù)為零等；二是產(chǎn)生特殊的運算結(jié)果，例如定點溢出；三是程序出現(xiàn)某些預(yù)先確定要跟蹤的事件，跟蹤操作主要用于程序調(diào)試。有些機(jī)器把程序性中斷稱為“異?！?，不稱為中斷。③輸入－輸出設(shè)備中斷。④外中斷。來自控制臺中斷開關(guān)、計時器、時鐘或其他設(shè)備，這類中斷的處理較簡單，實時性強(qiáng)。⑤調(diào)用管理程序。用戶程序利用專用指令“調(diào)用管理程序”發(fā)中斷請求，是用戶程序和操作系統(tǒng)之間的聯(lián)系橋梁。NMI(NonMaskableInterrupt)——不可屏蔽中斷(即CPU不能屏蔽)無論狀態(tài)寄存器中IF位的狀態(tài)如何,CPU收到有效的NMI必須進(jìn)行響應(yīng);NMI是上升沿有效;中斷類型號固定為2;它在被響應(yīng)時無中斷響應(yīng)周期.不可屏蔽中斷通常用于故障處理(如:協(xié)處理器運算出錯,存儲器校驗出錯,I/O通道校驗出錯等).可屏蔽中斷INTR中斷服務(wù)程序：處理器處理“急件”，可理解為是一種服務(wù)，是通過執(zhí)行事先編好的某個特定的程序來完成的，這種處理“急件”的程序被稱為——中斷服務(wù)程序。9Cortex‐M4包含多少個中斷類型？分別是多少個系統(tǒng)中斷，多少個外部中斷？什么是中斷向量表？放在哪里？占多大空間？1111695中斷向量表是在Pc／AT中由硬件產(chǎn)生的中斷標(biāo)識碼。存放在Flash中默認(rèn)是在地址0x0000_0000開始存放32*1111024字節(jié)1GPIO的基本概念通用輸入/輸出3K60包含幾個GPIO模塊？共多少個引腳？（1）A口有26個引腳，分別為PTA0~PTA19、PTA24~PTA29；（2）B口有20個引腳，分別為PTB0~PTB11、PTB16~PTB23；（3）C口有20個引腳，分別為PTC0~PTC19；（4）D口有16個引腳，分別為PTD0~PTD15；（5）E口有18個引腳，分別為PTE0~PTE12、PTE24~PTE28。4Kinetis的每個外圍部件都有對應(yīng)的時鐘控制，PORTA的時鐘在哪個寄存器中打開？試寫出相應(yīng)的語句。SIM_SCGC5|=(1<<9)；5PORTx_PCRn表示什么？在GPIO初始化中主要設(shè)置哪部分？Mux,PE,PS,IRQCPinControlRegistern(PORTx_PCRn)

引腳控制寄存器n

（A---E這5組GPIO口的各個引腳都有一個引腳控制寄存器）

注：x取ABCDE中的一個，n表示A~E任意一個口中對應(yīng)的端口編號Mux,PE,PS,IRQC6簡述GPIOA_PDOR，GPIOA_PSOR和GPIOA_PCOR的用法和特點。GPIOA_PDOR為輸出寄存器，32位，是字操作。對其賦值，為1的位輸出高電平，為0的位輸出低電平；GPIOA_PSOR為輸出置1寄存器，32位，是位操作。對其賦值，為1的位輸出高電平，為0的位保持原來的電平；GPIOA_PCOR為輸出置0寄存器，32位，是位操作。對其賦值，為1的位輸出低電平，為0的位保持原來的電平；10寄存器中標(biāo)注的ISF和w1c分別是什么含義？24：ISFInterruptStatusFlag

Thepininterruptconfigurationisvalidinalldigitalpinmuxingmodes.

0Configuredinterrupthasnotbeendetected.

1Configuredinterrupthasbeendetected.IfpinisconfiguredtogenerateaDMArequestthen

thecorrespondingflagwillbeclearedautomaticallyatthecompletionoftherequestedDMA

transfer,otherwisetheflagremainssetuntilalogiconeiswrittentotheflag.Ifconfigured

foralevelsensitiveinterruptthatremainsassertedthenflagwillsetagainimmediately.1Kinetis有哪些時鐘源可供選擇？ ①內(nèi)部參考時鐘源，包括FastIRC和slowIRC(IRC--InternalReferenceClock)4M②外部參考時鐘源，只一個EXTAL管腳作為時鐘輸入，這個可以使用有源晶體振蕩器來實現(xiàn)32K

③外部晶體諧振器，使用EXTAL和XTAL兩個管腳來輸入

④外部32KRTC諧振器，用于實時時鐘的時鐘輸入2什么是fll,PLL?分別對什么進(jìn)行倍頻？內(nèi)部包含了一個鎖頻環(huán)FLL和一個鎖相環(huán)PLL，分別對內(nèi)部參考時鐘信號和外部時鐘參考信號進(jìn)行倍頻。

3配置時鐘時，分為內(nèi)核時鐘、總線時鐘、Flash時鐘，開發(fā)試驗板上的時鐘分別配置成多少？外部參考時鐘的頻率是多少？內(nèi)核時鐘96M、總線時鐘48M、Flash時鐘24M外部參考時鐘源50M4時鐘系統(tǒng)初始化時，復(fù)位后工作在哪種模式？需要配置成哪種模式？配置順序怎樣？FEIPEEFEI->PEE的配置順序為：FEI->FBE->PBE->PEE5針對開發(fā)實驗板，在軟件初始化時鐘之前（pll-init()函數(shù)調(diào)用之前），KinetisK60的默認(rèn)時鐘是哪個？時鐘頻率大約是多少？調(diào)用后，時鐘是哪個？時鐘頻率是多少？在時鐘初始化之前，復(fù)位后默認(rèn)時鐘是32K，時鐘頻率20.97M，調(diào)用pll-init()完成時鐘初始化后，內(nèi)核時鐘96M，總線時鐘48M，采用的是外部時鐘50M輸入。1什么是PIT？周期中斷定時器pit2K60D系列微處理器中包含幾個PIT定時器？4個pitpit0-pit33PIT模塊的定時器加載值寄存器PIT_LDVALn是多少位的，如果PIT的輸入時鐘是48M，最大定時時間是多少？若想定時10us，初值給多少？（十進(jìn)制表示）掌握PIT輸入時鐘、初始值以及定時時間的關(guān)系。32位（2^32-1）/48M10us*48M1數(shù)據(jù)通信方式有哪幾種？什么是串行通信？按照數(shù)據(jù)在線路上的傳輸方向，通信方式可分為：單工通信、半雙工通信與全雙工通信。:(1)單工通信方式:是單方向傳輸數(shù)據(jù)，不能反向傳輸。(2)半雙工通信方式:既可單方向傳輸數(shù)據(jù)，也可以反方向傳輸，但不能同時進(jìn)行。(3)全雙工通信方式:可以在兩個不同的方向同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)通信中，按每次傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，通信方式可分為：并行通信和串行通信。串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別使用于計算機(jī)與計算機(jī)、計算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。并行通信是一次同時傳送8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，從發(fā)送端到接收端需要8根傳輸線。并行方式主要用于近距離通信，如在計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信通常以并行方式進(jìn)行。這種方式的優(yōu)點是傳輸速度快，處理簡單。串行通信一次只傳送一位二進(jìn)制的數(shù)據(jù)，從發(fā)送端到接收端只需要一根傳輸線。串行方式雖然傳輸率低，但適合于遠(yuǎn)距離傳輸，在網(wǎng)絡(luò)中（如公用電話系統(tǒng)）普遍采用串行通信方式。2什么是同步通信？什么是異步通信？同步通信把許多字符組成一個信息組，或稱為信息幀，每幀的開始用同步字符來指示。由于發(fā)送和接收的雙方采用同一時鐘，所以在傳送數(shù)據(jù)的同時還要傳送時鐘信號，以便接收方可以用時鐘信號來確定每個信息位。異步通信是一種很常用的通信方式。相對于同步通信，異步通信在發(fā)送字符時，所發(fā)送的字符之間的時隙可以是任意的，當(dāng)然，接收端必須時刻做好接收的準(zhǔn)備（如果接收端主機(jī)的電源都沒有加上，那么發(fā)送端發(fā)送字符就沒有意義，因為接收端根本無法接收）。3串行通信的傳輸方式可分為哪幾種？K60的UART屬于哪一種？最被人們熟悉的串行通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是EIA－232、EIA-422和EIA－485，也就是以前所稱的RS-232、RS-422和RS-485。由于EIA提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“RS”作為前綴，所以在工業(yè)通信領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以RS作前綴稱謂。RS-232總線標(biāo)準(zhǔn)4數(shù)據(jù)通信，空閑狀態(tài)的邏輯編碼是“1”，物理編碼按RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是-3~-15V5UART收發(fā)時，是高位先發(fā)送還是低位先發(fā)送？低位先發(fā)7什么是RS-232標(biāo)準(zhǔn)？它在主流的筆記本電腦上是否存在？RS-232在工業(yè)上是否廣泛應(yīng)用？EIA-RS-232C對電氣特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V邏輯0(SPACE)=+3～+15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V～+15V信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V～-15V以上規(guī)定說明了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號）的電平高于+3V