嵌入式系統(tǒng)課程復(fù)習(xí)題

1、何謂嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有何區(qū)別？嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)（簡稱“嵌”）和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)（簡稱“傳”）的主要區(qū)別包括以下幾點(diǎn)：形式與類型:傳：實(shí)實(shí)在在的計(jì)算機(jī)。按其體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度和規(guī)模可分為大型機(jī),中型機(jī),小型機(jī)和微機(jī)嵌：“看不見”的計(jì)算機(jī)，形式多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，按應(yīng)用進(jìn)行分類。組成:傳：通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外設(shè)、軟硬件相對(duì)獨(dú)立嵌：面向特定應(yīng)用的微處理器，總線和外設(shè)一般集成在處理器內(nèi)部，軟硬件緊密結(jié)合。系統(tǒng)資源:傳：系統(tǒng)資源充足，有豐富的編譯器、集成開發(fā)環(huán)境、調(diào)試器等嵌：系統(tǒng)資源緊缺，沒有編譯器等相關(guān)開發(fā)工具。開發(fā)方式:傳：開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)都是通用計(jì)算機(jī)嵌：采用交叉編譯方式，開發(fā)平臺(tái)一般是通用計(jì)算機(jī)，運(yùn)行平臺(tái)是嵌入式系統(tǒng)。二次開發(fā)性:傳：應(yīng)用程序可重新編程嵌：一般不能重新編程開發(fā)。發(fā)展目標(biāo):傳：編程功能電腦，普遍進(jìn)入社會(huì)嵌：變?yōu)閷Ｓ秒娔X，實(shí)現(xiàn)“普及計(jì)算”。2、主流的嵌入式操作系統(tǒng)有哪幾種？各有何特點(diǎn)？①傳統(tǒng)的RTOS，特點(diǎn)：提供了高效的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度、中斷管理、實(shí)時(shí)的系統(tǒng)資源以及實(shí)時(shí)的任務(wù)間通信。②嵌入式Linux操作系統(tǒng)，特點(diǎn)：免費(fèi)、開源、支持軟件多等。③Android系統(tǒng)，特點(diǎn)：不存在任何以往阻礙移動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專利障礙，是一個(gè)為移動(dòng)終端構(gòu)建的真正開放和完整的系統(tǒng)軟件。④WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)，特點(diǎn)：具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于Win32應(yīng)用程序接口和與處理器無關(guān)等⑤“C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，特點(diǎn)：包括了一個(gè)操作系統(tǒng)最基本的一些特性，并且是一個(gè)代碼完全開放的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，簡單明了的結(jié)構(gòu)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇a風(fēng)格。3、主流的嵌入式微處理器有哪幾種？各有何特點(diǎn)？①ARM，特點(diǎn)：體積小，低功耗，低成本，高性能；能很好地兼容8位/16位器件；大量使用后寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡單，執(zhí)行高效；指令長度固定。②MIPS,特點(diǎn)：盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問題。③PowerPC，特點(diǎn)：有非常強(qiáng)的嵌入式表現(xiàn)，因?yàn)樗哂袃?yōu)異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量?x86，特點(diǎn)：對(duì)以前的處理其保持了良好的兼容性，但是限制了CPU性能的提高。⑤Motorola68000，特點(diǎn)：是CISC結(jié)構(gòu).4、例舉你在生活中使用過的嵌入式系統(tǒng)，并分析其系統(tǒng)構(gòu)成。5、從當(dāng)前人們的生活、工作、娛樂等方面來看，未來嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)如何？你認(rèn)為未來將會(huì)出現(xiàn)哪些嵌入式產(chǎn)品？網(wǎng)絡(luò)化，信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)互連，移動(dòng)互聯(lián)成為必然趨勢(shì)！實(shí)現(xiàn)手寫輸入、語音輸入、語音播報(bào)的一班嵌入式產(chǎn)品。第2章ARMCortexM3微處理器基礎(chǔ)1、ARM微處理器有什么特點(diǎn)？ARM微處理器常用于哪些領(lǐng)域？特點(diǎn)：體積小，低功耗，低成本，高性能；能很好地兼容8位/16位器件；大量使用后寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡單，執(zhí)行高效；指令長度固定。領(lǐng)域：①工業(yè)控制領(lǐng)域②無線通訊③網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用④消費(fèi)類電子產(chǎn)品⑤成像和安全產(chǎn)品2、簡述CM3是如何處理異常的。1、CM收到中斷服務(wù)請(qǐng)求2、CM判斷向量表是否重映射，并從對(duì)應(yīng)的中斷入口取址3、CM內(nèi)核將MSP裝入SP寄存器。并修改C0NTR0L［1］為0。4、CM內(nèi)核進(jìn)入特權(quán)級(jí)，并修改CONTROL］。］為05、CM內(nèi)核修改ICSR、SHCSR、XPSR等寄存器6、CM內(nèi)核根據(jù)CONTROL［1］將R0-R3、R12、LR、PC、XPSR寄存器存入MSP或PSP棧7、CM內(nèi)核將LR修改為EXC_RETURN的特殊值8、CM內(nèi)核調(diào)入中斷向量表，跳轉(zhuǎn)至中斷入口處。3、簡要說明CM3處理器的存儲(chǔ)器系統(tǒng)特點(diǎn)及映射分區(qū)。特點(diǎn)：存儲(chǔ)器映射是預(yù)定義的，并且規(guī)定了那個(gè)位置使用哪條總線。支持位帶操作，實(shí)現(xiàn)了在特殊的存儲(chǔ)器區(qū)域?qū)我槐忍氐脑硬僮?。分區(qū)：代碼區(qū)，片上SRAM區(qū)，片上外設(shè)區(qū)，片外RAM去和片外外設(shè)區(qū)，私有外設(shè)區(qū)，芯片商指定區(qū)。

4、簡述CM3的通用寄存器組織。寄存器R0?R7可以被指定通用寄存器的所有指令訪問，復(fù)位后的初始值是不可預(yù)知的。寄存器R8?R12可以被指定通用寄存器的所有32位指令訪問，但不能被16位指令訪問，復(fù)位后的初始值是不可預(yù)知的。寄存器R13用作堆棧指針。寄存器R14是子程序的連接寄存器。寄存器R15位程序計(jì)數(shù)器PC。5、當(dāng)任意兩個(gè)可配置異常同時(shí)產(chǎn)生時(shí)，CM3決定先處理哪個(gè)異常的規(guī)則是什么？按固定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理6、簡述STM32F10系列CM3處理器的定時(shí)器系統(tǒng)。它是一個(gè)24位的倒計(jì)數(shù)定時(shí)器，當(dāng)?shù)褂?jì)數(shù)到0時(shí)，將從RELOAD寄存器中自動(dòng)重裝在定時(shí)初值。CM3為定時(shí)器提供了兩個(gè)時(shí)鐘源以供選擇。第一個(gè)是內(nèi)核的FCLK，系統(tǒng)時(shí)鐘停止時(shí)FCLK也繼續(xù)運(yùn)行。第二個(gè)是一個(gè)外部的參考時(shí)鐘，其周期必須至少是FCLK的兩倍。7、什么是CM3的位帶？簡述位帶操作。許多情況下，某種工作模式或狀態(tài)只需要通過1個(gè)二進(jìn)制位來表示即可，CM3中把這種位操作對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元集中起來，構(gòu)成了位帶。位帶操作就是通過位帶別名區(qū)對(duì)位帶區(qū)進(jìn)行操作。8、什么是大、小端模式？大端模式，是指數(shù)據(jù)的高字節(jié)保存在內(nèi)存的低地址中，而數(shù)據(jù)的低字節(jié)保存在內(nèi)存的高地址中，這樣的存儲(chǔ)模式有點(diǎn)兒類似于把數(shù)據(jù)當(dāng)作字符串順序處理：地址由小向大增加，而數(shù)據(jù)從高位往低位放；這和我們的閱讀習(xí)慣一致。小端模式，是指數(shù)據(jù)的高字節(jié)保存在內(nèi)存的高地址中，而數(shù)據(jù)的低字節(jié)保存在內(nèi)存的低地址中，這種存儲(chǔ)模式將地址的高低和數(shù)據(jù)位權(quán)有效地結(jié)合起來，高地址部分權(quán)值高，低地址部分權(quán)值低。9、什么是看門狗(Watchdog),試說明他的作用和原理。為了檢測(cè)和解決由軟件錯(cuò)誤引起的障礙而引入的模塊。這種模塊通常是倒計(jì)數(shù)器，作用是以一定的周期產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)使系統(tǒng)復(fù)位，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的時(shí)刻一般是倒計(jì)數(shù)到某個(gè)值的時(shí)刻。第3章嵌入式開發(fā)環(huán)境1、什么是交叉編譯，什么情況下需要用到交叉編譯？交叉編譯就是在某個(gè)主機(jī)平臺(tái)上用交叉編譯器編譯可以在另一個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行代碼的過程。當(dāng)編譯的程序有在多平臺(tái)應(yīng)用程序使用的需求是就要用到交叉編譯。2、什么是邊界掃描JTAG?JTAG是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試?，F(xiàn)在多數(shù)的高級(jí)器件都支持JTAG協(xié)議，如DSP、FPGA器件等3、常用的ARM交叉開發(fā)軟件有哪些？ARMDeveloperSuite、ARMREALVIEWDEVELOPERSUITE、IAREWARM、KEILARM-MDK、WINARM(GCCARM)、ARMGCC、CooCox.第4章STM32A平臺(tái)開發(fā)基礎(chǔ)1、熟悉STM32的GPIO編程2、讀懂所有實(shí)驗(yàn)程序第5章pC/OSII及應(yīng)用開發(fā)1、pC/OS的特點(diǎn)及應(yīng)用。特點(diǎn)：公開源代碼、可移植性、可固化、可裁剪、占先式、多任務(wù)、可確定性、任務(wù)棧、系統(tǒng)服務(wù)、中斷管理、穩(wěn)定性與可靠性。適合于各種嵌入式應(yīng)用以及教學(xué)和科研。2、任務(wù)及其特點(diǎn)。一個(gè)任務(wù)通常是一個(gè)無限的循環(huán)，當(dāng)任務(wù)完成以后，任務(wù)可以自我刪除。3、pC/OS-II中任務(wù)優(yōu)先級(jí)規(guī)則。優(yōu)先級(jí)可以從0到OS_LOWEST_PRIO-2,優(yōu)先級(jí)號(hào)越小，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)越高。4、任務(wù)狀態(tài)的概念。1、休眠態(tài)：調(diào)用函數(shù)OSTaskCreate()創(chuàng)建任務(wù)后，任務(wù)就可以接受pC/OS-II的管理。2、就緒態(tài)：當(dāng)一個(gè)任務(wù)準(zhǔn)備運(yùn)行時(shí)，它就進(jìn)入就緒態(tài)。在jC/OS-II中可以有任意多個(gè)任務(wù)處于就緒態(tài)。3、運(yùn)行態(tài)：最重要的就緒任務(wù)會(huì)進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。對(duì)于單核CPU，在任意時(shí)刻只能有一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。4、等待態(tài)：當(dāng)任務(wù)等待一個(gè)事件發(fā)生才能繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，

任務(wù)進(jìn)入等待態(tài)。處于等待態(tài)的任務(wù)會(huì)被放入一個(gè)與該任務(wù)所等待的事件相對(duì)應(yīng)的等代表。當(dāng)任務(wù)等待的事件發(fā)生時(shí)，任務(wù)被重新放回就續(xù)表中，成為就緒態(tài)