嵌入式课程考题总结

第一章1、填空题（1）ARM嵌入式系统数据宽度为32位。（2）ARM7处理器采用3级流水线。（3）请列出3种常见的嵌入式系统处理器：S3C4510B、AT91RM9200、S3C4410X。（4）请列出3种常见的嵌入式操作系统：WinCE、Vxworks、uClinux。（5）请列出3个ARM7处理器的应用领域：网络、控制、消费电子。2、简答题（1）嵌入式系统与通用计算机有何区别？答：通用计算机系统采用标准化、模块化的设计，其技术要求是高速、海量的信息处理，技术发展方向是处理速度、总线宽度、存储容量的无限提升。而嵌入式系统则常采用针对性较强的专用化设计，技术要求是满足具体应用，技术发展方向是在保证应用系统的技术要求和可靠性的前提下，尽可能减小成本、体积和功耗。（2）ARM处理器的特点是什么？它的应用领域有哪些？答：ARM处理器采用32位的数据总线，可以运行32位的ARM指令，也可以运行16位的Thumb指令，可以处理32位、16位、8位的数据。应用领域有空也控制、无线通信、消费电子、成像与安全等。（3）4位/8位/16位/单片机是否属于嵌入式系统？答：4位/8位/16位/单片机也具有嵌入式处理器的特征，也是属于嵌入式系统的。（4）单片机与32位ARM嵌入式系统有何异同？答：单片机一般是4位、8位、16位的数据总线，一般内置存储器，不运行操作系统，侧重低成本，主要应用于工业控制等领域;而ARM嵌入式系统是32位的数据总线，运算速度快，外接大容量存储器，能运行操作系统以适合多种应用。（5）简述嵌入式软件系统的组成？答：嵌入式系统的软件系统一般由引导程序BootLoader、操作系统和应用程序构成。（6）嵌入式操作系统的作用是什么？答：嵌入式操作系统的作用主要有管理存储器分配、中断处理、任务间通信和定时器相应，以及提供多任务处理等。使用操作系统，能大大地提高嵌入式系统硬件工作效率，并为应用软件开发提供便利。（7）简述嵌入式系统的开发流程 答：嵌入式系统开发流程一般可分为四个阶段：需求分析阶段，硬件开发阶段，软件开发阶段和程序固化阶段。第二章1、填空题（1）RAM7TDMI处理器有7种运行模式，他们分别是：用户模式(usr)、快速中断模式(fiq)、外部中断模式(irq)、管理模式(svc)、数据访问终止模式(abt)、系统模式(sys)、和未定义指令终止模式(und)。（2）ARM7TDMI处理器工作在ARM状态下，其指令长度为32位，工作在Thumb状态下，指令长度为16位。（3）ARM7TDMI处理器支持9种寻址方式，使用立即数寻址时，操作数直接在指令中给出。（4）ARM7TDMI内核有31个通用寄存器，R13被用来保存不同模式下的堆栈指针。（5）汇编语言中，LDM是批量数据加载指令，其后缀IA表示每次传送后地址加1。（6）嵌入式系统的指令共有62条。（7）CPRS的T位反映了处理器的运行状态。（8）在复位后，ARM处理器出于用户模式，ARM状态。2、简答题（1）ARM存储器格式有哪些？并指出其特点答：ARM存储器有大端格式和小端格式，大端格式中，字数据的高位字节存储在低地址中，而字数据的低字节折存放在高地址中，小端格式则相反。（2）字（word）、半字（half-word）、字节（byte）的概念，ARM与8086/8088有什么异同？答：字（word）：在ARM体系结构中，字的长度为32位，而在8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16位；半字（half-word）：在RAM体系结构中，半字的长度为16位，与8位/16位处理器体系结构中的字长度一致；字节（byte）：在ARM体系结构和8位/16位处理器体系结构中，字节的长度均为8位。（3）在ARM汇编语言程序里，什么是伪指令？它有什么作用？答：在ARM汇编语言程序里，有一些特殊指令助记符，这些助记符与指令系统的助记符不同，没有相对应的操作码，通常陈这些特殊指令助记符为伪指令。伪指令在源程序中的作用是为完成汇编程序做各种准备工作的，这些伪指令仅在汇编过程中起作用，一旦汇编结束，伪指令的使命就完成了。（4）CISC与RISC分别是什么？说明他们各有什么特点答：CISC，即复杂指令集。在复杂指令集中，各种指令的使用频率相差悬殊，大概有20%的指令被反复使用，而又80%左右的指令很少使用，其使用量约占整个程序的20%。RISC，即精简指令集，RISC指令集与CISC指令集相比，它要求指令规整、对称和简单。RISC指令集可以使处理器流水线高效地执行，是编译器更易于生成优化代码。（5）ARM微处理器的指令集可以分为几大类？分别是什么？答：ARM微处理器的指令集可以分为6大类，分别是跳转指令，数据处理指令，程序状态寄存器（PSR）处理指令，加载/存储指令，协处理器指令和一擦汗那个产生指令。（6）请简述ARM7TDMI内核的架构。答：ARM7TDMI内核主要由32位ALU，指令解码器与控制逻辑，指令流水线，读写寄存器，移位器，乘法器，地址递增器，地址寄存器等构成。第三章1、填空题（1）S3C4510B处理器采用ARM内核是ARM7TDMI。（2）S3C4510B处理器有4个外部中断引脚。（3）S3C4510B处理器可使用18个通用I/O口。（4）S3C4510B处理器使用LVTTL电平。（5）请列出3个S3C4510B处理器的片内外设：UART、IIC、、。（6）S3C4510B处理器有4个外部I/O组。（7）S3C4510B处理器编制空间的大小为64MB。（8）S3C4510B芯片的数据总线有32位，地址总线有22位。（9）复位电路中两级非门的作用是波形整形和去抖动。（10）实验板晶振电路工作正常时，输出的时钟频率为10MHz。（11）处理器工作正常时，SDCLK引脚输出的时钟频率为50MHz。2、简答题（1）简述硬件开发流流程。答：硬件开发流程主要包括硬件方案拟定与选型，原理图设计，PCB版图设计，电路板加工，元件装焊和硬件调试。（2）如何提高系统的可维护性？答：标准化和模块化设计能提高系统的可维护性。（3）影响系统可靠性的因素有哪些？答：主要有环境温度和湿度，粉尘，电磁干扰，机械磨损。冲击等。（4）列出集中对嵌入式系统功耗要求较高的应用场合。答：手机，数码相机，MP3等（5）带锁开关和不带锁开关在实验板中的作用是什么？答：带锁开关主要用于程序流程控制，不带锁开关主要用于中断输入等。（6）硬件电路通常的调试顺序是什么？答：调试硬件电路一般应按照如下顺序：电源电路，晶振电路和复位电路，处理器及JATG接口电路，SDRAM存储器，FLASH存储器，其他电路。(7)简述测试SDRAM电路时，输入obey命令的作用。答:在测试SDRAM电路时，通常使用obey命令批量配置寄存器，配置的目的是将SDRAM映射到0x400000~0x1400000，Flash映射到0x0~0x200000。第四章1、填空题（1）ARM7TDMI芯片上共有5根引脚用于JTAG调试，他们分别是TDO、TDI、TCK、TMS、nTRST。（2）在最小系统电路中，S3C4510B及部分外围器件需3.3V电源，其他部件器件需5V电源。（3）ROM是只读存储器，各字母代表的含义是：READ-ONLY-MEMORY，在嵌入式最小系统中，一般采用Flash作为ROM存储器。（4）在ARM芯片上电或复位后，可以被访问的两个组分别是Flash组0和特殊功能寄存器组。（5）通过对数据总线宽度寄存器EXTDBWTH寄存器的配置，使系统可以访问不同数据宽度的外部ROM、SRAM、Flash存储器。（6）容量为2MB的Flash存储器映射到起始地址为0x0处，其结束地址应该为0x200000。（7）存储器映射时，Flash控制寄存器fROMCON0赋值为0x02000060时，其首地址被映射到0x0。2、简答题（1）什么是初始化程序？BootLoader初始化程序有什么作用？答：初始化程序是系统加电后运行的第一段软件代码。在嵌入式系统中，通常整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。简单来说，BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软、硬件环境带到一个合适的状态，以便为调试应用程序或者操作系统内核准备好正确的环境。（2）S3C4510B的引脚主要分为哪几类？各自的作用分别是什么？答：S3C4510B(也包括其他的微处理器)的引脚主要分为3类,即：输入（I）、输出（O）、输入/输出（I/O）。输出类型的引脚——主要用于S3C4510B对外设的控制或通信，由S3C4510B主动发出，这些引脚的连接不会对S3C4510B自身的运行有太大的影响。输入/输出类型的引脚——主要是S3C4510B与外设的双向数据传输通道。某些输入类型的引脚——其电平信号的设置是S3C4510B本身正常工作的前提，在系统设计时必须小心处理。（3）什么叫做重映射？S3C4510B为什么要进行重映射？答：在ROM从0x0用几句指令引导系统之后，把SDRAM映射到0x0就是重映射。重映射的作用：当ARM处理器上电或者Reset后，处理器从0x0取指。因此，必须保证系统上电时，0x0处有指令可以执行。所以，上电的时候，0x0地址处必定是ROM式者Flash(NOR)。但是，为了加快启动的速度，方便更改异常向量表，加快中断响应速度，往往把异常向量表映射到更快、更宽（32bit/16bit）的SDRAM中。但是异常向量表的开始地址是由ARM架构决定的，必须位于0x0处，因此，需要SDRAM映射到0x0。（4）如何在开发工具ADS中对程序进行硬件调试？答：硬件调试需要使用调试代理工具，打开ARM7.exe，最小化让其后台运行，在调试的过程中不要关闭该程序。进入AXD软件，选择Options->ConfigureTarget，在弹出的菜单中选择Remote_A，即可进行硬件调试。（5）简述S3C4510B处理器的编址空间组成。答：S3C4510B采用统一编址的方式，将系统的片外存储器、片内存储器、特殊功能寄存器和外部的I/O设备，都映射到64MB的地址空间，同时将地址空间分为6个ROM存储器组、4个DRAM存储器组、4个外部I/O组、内部SRAM和特殊功能寄存器组。可以通过配置包含基指针（BasePointer）和尾指针（EndPointer）的特殊功能寄存器，设定每个存储器组的大小和位置。用户可利用基指针和尾指针设置连续的存储器映射。（6）简述S3C4510B处理器中进行存储器映射的过程。答：主要使用了以下5个寄存器进行存储器映射：系统配置寄存器SYSCFG：决定特殊功能寄存器组的起始地址以及片内SDRAM地址的度为16位。ROMCON0：设置ROM组0地址空间。DRAMCON0：设置SDRAM组0的地址空间。REFEXTCON：控制DRAM的刷新模式、刷新时序及刷新间隔。（7）简述无操作系统下单任务应用程序开发的流程。答：无操作系统下单任务应用程序开发的流程可分为两个阶段。在调试阶段，将应用程序编译为.axf文件，下载到SDRAM运行，在此过程中可对应用程序使用单步、断点等高度手段进行应用程序调试，调试完成后进入第二个阶段，将BootLoadeder引导程序添加到工程中，编译工程生成.bin文件，烧写到Flash存储器中，完成应用程序开发。（8）DRAM/SDRAM控制寄存器DRAMCON0中每位的定义如下：要将SDRAM基指针设置为0x12000000000，尾指针为0x2000000000时，该寄存器的10～29位应设置的值为多少（用二进制表示）？答：10～19位为基地址，应设置为：0000000000 20～29位为尾地址，应设置为：0100000000第五章1、填空题（1）和linux相比。uClinux系统专门针对没有内存管理单元MMU的CPU。（2）请列举出3种uClinx支持的文件系统格式:NFS、Ext2、FAT16/32。（3）编译内核时，命令makedep的作用是：命令makeup读取配置过程生成的配置文件，创建对应于配置的依赖关系。（4）Makefile文件的作用在于：Makefile文件描述了整个工程的编译、连接等规则。（5）内核根目录下的vendor文件夹用于存放：有关各种处理器的文件。2、简单题（1）什么是交叉编译环境？对于所使用的目标硬件S3C4510B而言，为什么要使用交叉编译环境？答：交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上上执行的代码，对于所使用的目标硬件S3C4510B而言，之所以使用交叉编译是因为在该硬件上无法安装所需的编译器，只好借助于宿主机，在宿主机上对即将运行在目标机上的应用程序进行编译，生成在目标机上可以运行的代码。（2）什么是uClinux操作系统？他和Linux有什么区别？答：uClinux从Linux2.0/2.4/2.6内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。uClinux为了支持没有MMU的处理器而对标准Linux做出了修正。它保留了操作系统的所有特性，为硬件平台更好地运行各种程序提供了保证。（3）简述uClinux内核文件结构答：内核文件主要由以下几个部分组成/bin存放用户最常用的基本程序/config存放uClinux配置文件/Document存放uClinux的HOWTO文档和FAQ文档 /freeswan存放用于Ipsec方面的应用程序/images存放用于存放编译后生成的镜像文件/glibc存放库文件/linux-2.0.x存放linux-2.0版本的内核源文件/linux-2.4.x存放linux-2.4版本的内核源文件/tools存放工具说明文档和其他杂项/uClibs存放uClinux的kuwenj/user存放用于的各种应用程序/vendors存放有关各种处理器的文件（4）如何向内核添加应用程序？答：向内核添加应用程序主要由以下几个步骤构成：编写源程序源代码，添加应用程序至内核，编译内核，下载内核至flash存储器。其中添加应用程序至内核又包括了：添加程序文件到内核源代码的目录中，为程序文件建立make文件，修改内核make文件，修改内核配置见config.in,修改内核rc文件设置为自启动。（5）简述make命令和Makefile文件的关系。答：Makefile文件用来描述源程序之间的相互关系同时自己维护编译工作。Make是一个命令工具，它