嵌入式期末复习提纲包含答案Word文件下载.docx
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7.嵌入式系统有哪些应用领域。
嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景,其应用领域可以包括:
1.工业控制:
基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展,目前已经有大量的8、16、32
位嵌入式微控制器在应用中,网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径,如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。
就传统的工业控制产品而言,低端型采用的往往是8位单片机。
但是随着技术的发展,32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心,在未来几年内必将获得长足的发展。
2.交通管理:
在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面,嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用,内嵌GPS模块,GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。
目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭,只需要几千元,就可以随时随地找到你的位置。
3.信息家电:
这将称为嵌入式系统最大的应用领域,冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。
即使你不在家里,也可以通过电话线、网络进行远程控制。
在这些设备中,嵌入式系统将大有用武之地。
4.家庭智能管理系统:
水、电、煤气表的远程自动抄表,安全防火、防盗系统,其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查,并实现更高,更准确和更安全的性能。
目前在服务领域,如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。
第二章:
1.嵌入式处理器有哪几类?
简述各类嵌入式处理器的主要特点和应用领域。
(P6)
嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP、嵌入式片上系统。
(1)嵌入式微处理器集成处理器内核,存储管理器高速缓存芯片,存在体积小、重量轻、成本低和可靠性高等特点,其又称为单板机。
(2)嵌入式微控制器是集成了微处理器、存储器和片内外设芯片称为微控制器,片上外设资源丰富适合于控制单片化、体积小、功耗低、成本低等特点。
(3)嵌入式DSP专门用于信号处理的嵌入式芯片,适合执行DSP算法,能够对离散信号进行集化处理,提高速度。
(4)嵌入式片上系统SOC软硬件的无缝结合,直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块,在单个芯片上实整个系统的功能
2.简单说明ARM7TDMI的含义。
(P7)
ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器,属低端ARM处理器核。
TDMI的基本含义为:
T:
支持16为压缩指令集Thumb;
D:
支持片上Debug;
M:
内嵌硬件乘法器(Multiplier)
I:
嵌入式ICE,支持片上断点和调试点;
3.选择ARM处理器时需要考虑哪些问题?
(P34-P35)
4.ARM处理器总共有多少个通用寄存器?
这些通用寄存器的组成结构是什么样的?
这些寄存器按其在用户编程中的功能是如何划分的?
特殊寄存器有哪些?
他们的作用分别是什么?
(P39-P40)
ARM微处理器共有37个32位的寄存器,其中31个为通用寄存器,6个为状态寄存器。
31个通用寄存器根据其编程特点可分为如下几种类型:
a.不分组寄存器R0-R7,为所有模式共享;
b.分组寄存器R8-R12,R8_fiq-R12_fiq,FIQ模式下的寄存器,R8-R12,其它模式共享
c.分组寄存器R13-R14分为6组,用户、系统一组,其他每种模式一组:
R13_<
mode>
通常用作堆栈指针SP,R14_<
通常用作子程序链接寄存器,当进入子程序时,常用来保存PC的返回值其中,mode为以下几种模式之一:
usr、fiq、irq、svc、abt、und。
d.程序寄存器R15(PC),为所有模式共享
6个状态寄存器:
一个CPSR当前程序状态寄存器,保存当前程序状态。
五个程序状态备份寄存器SPSR(svc,abt,und,irq,frq),只有在异常模式下,才能被访问,各异常模式都拥有属于自己的SPSR,当发生异常时,SPSR用来保存CPSR的值,从异常退出时则可由SPSR来恢复CPSR。
5.CPSR各状态位的作用是什么?
如何进行操作,以改变各状态位?
(P40-P41)
CPSR可在任何运行模式下被访问,它包含条件码标志位、中断禁止位、当前处理器模式标志位,以及其他一些相关的控制和状态位。
条件码标志位:
N:
当用两个补码表示的带符号数进行运算时,N=1表示运算的结果为负数;
N=0
表示运算的结果为正数或零;
Z:
Z=1
表示运算的结果为零;
Z=0表示运算的结果为非零;
C:
①加法(包括比较指令CMN)运算结果产生进位时(无符号数溢出),C=1,否则C=0。
②
减法(包括比较指令CMP)运算产生借位(无符号数溢出),C=0,否则C=1。
③
对于包含移位操作的非加/减运算指令,C为移出值的最后一位。
V:
①对于加/减法运算指令,当操作数和运算结果为二进制的补码表示的带符号数时,V=1表示符号位溢出。
CPSR的低8位(包括I、F、T和M[4:
0])称为控制位,当发生异常时这些位可以被改变。
状态寄存器(PSR)中的其余位为保留位,当改变PSR中的条件码标志位或者控制位时,保留位不要被改变,在程序中也不要使用保留位
来存储数据。
6.试述ARM处理器对异常中断的响应过程。
ARM处理器对异常中断的响应过程如下所述:
①保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位;
②设置当前程序状态寄存器CPSR中的相应位;
③将寄存器lr_mode设置成返回地址;
④将程序计数器值PC,设置成该异常中断的中断向量地址,跳转到相应异常中断处执行。
7.ARM指令的寻址方式有哪几种?
试分别叙述其各自的特点并举例说明。
(P36-P38)
8.ARM指令系统中对字节、半字、字的存取是如何实现的?
(P37)
Byte:
字节,8位
Halfword:
半字,16位
Word:
字,32位
9.课后习题2-13,2-14要掌握,包括上课讲过的常用指令。
10.采用RISC架构的ARM微处理器一般具有什么特点?
1、体积小、低功耗、低成本、高性能。
2、支持Thumb(16位)/ARNI(32位)双指令集,能很好的兼容8位/16位器件。
3、大量使用寄存器,指令执行速度更快。
4、大多数数据操作都在寄存器中完成。
5、寻址方式灵活简单,执行效率高。
6、指令长度固定。
11.ARM7和ARM9分别是几级流水线?
流水线的概念以及简述三级流水线分为哪三级?
(P35-P36)
12.简述ARM体系结构的T变种,M变种和E变种。
(P32)
13.ARM处理器支持哪些数据类型,分别是多少位?
12.ARM处理器有几种处理器模式?
ARM处理器有哪两种特殊的工作状态?
(P38-P39)
ARM有7种处理器模式。
用户模式:
正常程序运行的工作模式,不能直接从用户模式切换到其它模式
系统模式:
用于支持操作系统的特权任务等,可以直接切换到其它模式
快中断模式:
用于快速中断处理,支持高速数据传输及通道处理,只有在FIQ异常响应时,
才进入此模式。
中断模式:
用于通用中断处理,只有在IRQ异常响应时,才进入此模式。
管理模式:
供操作系统使用的一种保护模式,只有在系统复位和软件中断响应时,才进入
此模式。
中止模式:
用于虚拟内存和/或存储器保护。
未定义模式:
支持软件仿真的硬件协处理器,只有在未定义指令异常响应时,才进入此模式。
15.ARM存储器系统的存储格式分为哪两种?
课本图2-13,2-14要求熟练掌握。
(P43-P44)
16.ARM存储器有大端格式和小端。
大端格式中,字数据的高字节存储在低地址中,而字
数据的低字节则存放在高地址中;
小端格式则相反。
16.ARM寻址方式中涉及的指令都要求掌握。
17.ARM指令格式、ARM存储器访问指令、ARM数据处理指令、ARM分支指令,课堂上讲过的都要掌握。
18.试写出ARM汇编语言的语句格式及其注意事项。
(P74)
19.在ARM汇编语言编程中如何进行子程序调用及其返回?
在ARM汇编语言程序中,子程序的调用一般是通过BL指令来实现的。
在程序中,使用指令:
BL子程序名如(BLPRINT_TEXT)即可完成子程序的调用。
该指令在执行时完成如下操作:
将子程序的返回地址存放在连接寄存器LR中,同时将程序计器PC指向子程序的入口点,当子程序执行完毕需要返回调用处时,只需要将存放在LR中的返回地址重新拷贝给程序计数器PC即可。
在调用子程序的同时,也可以完成参数的传递和从子程序回运算的结果,通常可以使用寄存器R0~R3完成。
以下是使用BL指令调用子程序的汇编语言源程序的基本结构:
AREAInit,CODE,READONLY
ENTRY
Start
LDRR0,=0x3FF5000
LDRR1,0xFF
STRR1,[R0]
LDRR0,=0x3FF5008
LDRR1,0x01
BLPRINT_TEXT
┉┉
PRINT_TEXT
20.什么是内嵌汇编?
它的特点是什么?
第三章:
1.嵌入式系统的硬件有哪几个组成部分?
(P87)
以嵌入式系统处理器为核心,加上存储器,I/O接口电路,必要的附属电路(电源,时钟,复位,中断)以及相应的总线,以及辅助接口组成。
2.试简单描述总线的四周期握手过程。
(P89)
(1)设备一升高它的输出电平来发出查询信号,他告诉设备二应准备好接受数据。
(2)设备二准备好接收数据,升高它的它的输出电平来发出应答信号,这时设备一准备好
发送数据,设备二已准备好接收数据。
(3)一旦看到数据传输完毕,设备二降低它的输出电平表示它已经接受完数据。
(4)看到设备二的应答信号变低,设备降低它的输出电平。
3.什么是DMA?
DMA主要用来完成哪种总线操作?
(P91)
直接存储器访问(Direct
Memery-Access,DMA)是允许读/写不由CPU控制的总线操作。
专用硬件来完成外设与存储器之间的高速数据传输。
除CPU以外的操作外设和存储器的读写操作。
4.请画图说明分级存储器系统的结构。
(P94)
5.RAM存储器有哪几种?
它们的特点是什么?
(P95-P96)
静态RAM,特点:
价高,容量小,功耗低,稳定性要求高的场合。
动态RAM,特点:
电路简单,价低,容量大,稳定性低,
6.ROM存储器有哪几种?
它们的特点分别是什么?
(1)可编程ROM,只可编程一次。
(2)紫外线可擦可编程ROM,该类ROM可以通过紫外线擦出后重复编程。
(3)电可擦除可编程ROM,用户以字节为单位多次用电擦除和改写存储内容。
7.总线的概念是什么?
(P88)基本的总线操作包括?
结合图3-3说明总线的读写操作过程。
8.触摸屏的电阻式和电容式应用。
(P103)
第四章:
1.驱动层软件可以分为哪三种类型?
(P119)
板级初始化程序、与系统软件相关驱动程序、与应用相关的驱动程序
2.什么是BootLoader?
为什么说BootLoader是依赖于目标硬件实现的?
(P120)
Bootloader是系统加电后首先运行的一段程序代码,其目的是将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,为调用操作系统内核准备好正确的坏境。
每种嵌入式微处理器体系结构都有不同的Bootloader,Bootloader还依赖于具体的嵌入式板级硬件设备的配置,所以依赖于目标硬件实现。
3.硬件抽象层一般实现哪些功能?
(P136)
硬件抽象层的目的是为了将硬件抽象化,通过程序来控制CPU、I/O存储器等硬件的操作,从而使得系统的十倍驱动程序与硬件无关,在功能上,抽象层一般应实现相关硬件的初始化、数据的I/O操作、硬件十倍的配置操作等
4.设计板级支持包的主要目的是什么?
它实现的主要功能有哪些?
为驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包
5.嵌入式软件的体系结构分为哪几层?
6.BootLoader包含哪两种操作模式?
试简述其特点。
第五章:
1.什么是嵌入式操作系统?
请列举几个典型的嵌入式操作系统,并简述其主要特点。
1)
VxWorks:
性能优越,开发调试便利,强大的技术支持,但是昂贵的价格让开发者望而却步。
2)
Windows
CE:
精简的模块化操作系统
多硬件平台支持
支持有线和无线的网络连接
稳健的实时性支持
丰富的多媒体和多语言支持
强大的开发工具
3)
Palm
OS:
3Com公司产品,专门为掌上电脑开发的32位的嵌入式操作系统
占有非常小的内存,基于Palm
OS编写的应用程序占用的空间也非常小(通常只有几十KB)
Palm提供了串行通信接口和红外线传输接口,利用它可以方便地与其它外部设备通信、传输数据
拥有开放的OS应用程序接口,开发商可根据需要自行开发所需的应用程序
具有强开放性,现在有大约数千种专门为Palm
OS编写的应用程序,从程序内容上看,小到个人管理、游戏,大到行业解决方案,Palm
OS无所不包。
在丰富的软件支持下,基于Palm
OS的掌上电脑功能得以不断扩展。
操作系统的节能功能。
在Palm
OS的应用程序中,如果没有事件运行,则系统设备进入半休眠(doze)的状态;
如果应用程序停止活动一段时间,则系统自动进入休眠(sleep)状态。
合理的内存管理。
Palm的存储器全部是可读写的快速RAM,动态RAM(Dynamic
RAM)类似于PC机上的RAM,它为全局变量和其它不需永久保存的数据提供临时的存储空间;
存储RAM(Storage
RAM)类似于PC机上的硬盘,可以永久保存应用程序和数据。
OS的数据是以数据库(database)的格式来存储的。
4)
嵌入式Linux:
嵌入式Linux
OS逐渐形成了可与Windows
CE等EOS相抗衡的局面。
目前正在开发的嵌入式系统中,49%的项目选择Linux作为嵌入式操作系统。
Linux现已成为嵌入式操作系统的理想选择。
开放源码,丰富的软件资源,广泛的软件开发者的支持,价格低廉,结构灵活,适用面广。
精简的内核,性能高、稳定,多任务。
适用于不同的CPU,支持多种体系结构,如X86、ARM、MIPS、ALPHA、SPARC等。
能够提供完善的嵌入式GUI以及嵌入式X-Windows。
提供嵌入式浏览器、邮件程序、MP3播放器、MPEG播放器、记事本等应用程序。
提供完整的开发工具和SDK,同时提供PC上的开发版本。
用户可定制,可提供图形化的定制和配置工具。
常用嵌入式芯片的驱动集,支持大量的周边硬件设备,驱动丰富。
针对嵌入式的存储方案,提供实时版本和完善的嵌入式解决方案。
2.非占先式内核与占先式内核的主要区别是什么?
非占先式内核的优点:
(1)响应中断快
(2)可以使用不可重入函数(3)共享数据方便。
占先式内核是任务级响应时间最优化而且是确定的,不应直接使用不可重入函数
3.进程和线程的概念是什么?
区别和联系是什么?
4.每个任务都可以处于哪几种状态之一?
名词解释:
RTOSARMRISCDMABSPHAL