Swing桌面程序开发 图形化视窗操作系统.docx

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Swing桌面程序开发图形化视窗操作系统

1.6习题

一、填空题

1．目前，嵌入式处理器种类繁多。

按照类型大致可以分为嵌入式微处理器EMPU、嵌入式微控制器MCU、嵌入式数字信号处理器EDSP和片上可编程系统SOPC。

2．BootLoader就是在操作系统内核运行前执行的一小段程序，用于引导加载程序以及系统内核。

3．BootLoader是依赖于硬件平台的，不同的嵌入式处理器和嵌入式系统需要不同的BootLoader来引导。

4．嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关外围硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的系统。

5．要想成为一个比较优秀的嵌入式开发人员，应该牢记“博、专、实践”的原则。

二、简答题

1．简述嵌入式系统的开发过程。

答：

嵌入式系统的开发过程主要包括6个方面：

芯片选择、配置硬件平台、Bootloader移植、操作系统裁减、操作系统移植和应用程序开发。

2．简述各类嵌入式处理器及其特点。

答：

嵌入式处理器，常用的主要包括如下几类：

嵌入式微处理器EMPU：

，嵌入式微处理器EMPU在使用时，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。

另外，为了满足嵌入式应用的特殊要求，在温度范围、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了相应的增强。

嵌入式微控制器MCU：

嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各种必要功能和外设。

嵌入式数字信号处理器EDSP：

典型的DSP处理器主要是对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。

在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。

片上可编程系统SOPC：

片上可编程系统SOPC是一种新的软硬件协同设计的系统设计技术，其将处理器、RAM存储器、ROM存储器、总线、总线控制器、I/O接口、DSP、锁相环等集成到一片FPGA芯片中。

SOPC具有灵活的设计方式、可裁减、可扩充、可升级、并具备软硬件在系统可编程能力。

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编辑：

丁铁明

．简述如何成为嵌入式开发人员。

答：

嵌入式开发人员提应该牢记“博、专、实践”的原则。

❑博：

要求设计者不但需要掌握嵌入式处理器的使用，还需要通晓各种外围电路的实现。

软件上还需要掌握Bootloader的移植、嵌入式操作系统的移植和裁减、驱动程序的开发以及应用程序的开发。

❑专：

一个优秀的嵌入式开发人员，不可能嵌入式开发过程中的每一个领域都精通。

但需要嵌入式开发人员对其中的某些方面具有很深的造诣，这样可以提高竞争力。

❑实践：

嵌入式开发人员应该多练习、多交流、多实践。

这样，一方面可以在实践中排查错误、完善系统的稳定性，另一方面也可以巩固所学的知识、不断深化技术造诣。

2.4习题

一、填空题

1．按照系统对相应时间的敏感程度，嵌入式操作系统可以分为三类，硬实时系统、软实时系统和非实时系统。

2．VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。

3．WindowsCE是微软旗下的一个32位嵌入式操作系统。

在WindowsCE中，C代表袖珍（Compact）、消费（Consumer）、通信能力（Connectivity）和伴侣（Companion），E代表电子产品（Electronics）。

目前最新的WindowsCE为WindowsCE6.0。

4．μC/OS-II是一种开源但不免费的实时操作系统，具有可剥夺实时内核。

5．PalmOS是3Corn公司的产品，其是一种32位的嵌入式操作系统。

PalmOS一套专门为掌上电脑开发的操作系统。

二、选择题

1．下面那个不是嵌入式操作系统的特点（B）。

A．高了系统的可靠性B．体积庞大

C．系统配置灵活D．充分发挥了32位CPU的多任务潜力

2．下面那个不是μC/OS-II嵌入式操作系统的特点（D）。

A．提供任务调度与管理B．占用空间小

C．执行效率高D．完全免费

3．下面那个不是WindowsCE嵌入式操作系统的特点（D）。

A．继承了传统Windows图形界面B．灵活的电源管理功能

C．优秀的线程响应能力D．极小的系统内核

4．下面那个不是嵌入式Linux操作系统的特点（D）。

A．源代码公开B．遵循GPL协议

C．高性能、可裁剪的内核D．具有Windows风格的图形界面

三、简答题

1．简述嵌入式操作系统与通用操作系统的区别。

答：

通用操作系统是一种通用的操作系统，可运行在不同的硬件平台。

而嵌入式操作系统与一般的Windows操作系统不同，其是一种专用、可定制的特点。

2．简述各个主流嵌入式操作系统的特点。

答：

由于内容很多，这里省略，读者可以直接参阅书中第2节的介绍。

3.7习题

一、填空题

1．RISC以CISC为基础，重点优化计算机结构，使其更加简单合理地提高运算速度。

2．Cortex-M3是一款低功耗处理器，具有门数码少，中断延时短，调试成本低的特点，是为要求有快速中断响应能力的深度嵌入式应用而设计的。

3．ARM7内核为低功耗的32位RISC处理器，其采用冯诺依曼体系结构，数据和指令使用同一条总线。

ARM7内核有一条3级流水线，执行ARMv4指令集，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。

4．ARM10E内核为32位RISC处理器，具有高性能、低功耗的特点。

ARM10E采用了新的体系结构，与同等的ARM9器件相比较，在同样的时钟频率下，性能提高了近50%。

5．ARMCortex-M3内核主系统由四个驱动单元：

内核ICode总线（I-bus）、DCode总线（D-bus）、系统总线（S-bus）和GP-DMA（通用DMA）构成。

二、选择题

1．Cortex-M3采用（A）流水线结构。

A．3级B．4级

C．6级D．6级

2．Cortex-M3处理器采用（A）架构。

A．ARMv7-M架构B．ARMv4-M架构

C．ARMv6-M架构D．以上都不是

3．Cortex-M3的指令集包括（AB）。

（多选）

A．16位thumb指令集B．32位thumb-2指令集

C．ARM指令集D．以上都包括

4．Cortex-M3处理器支持以下哪些数据类型（ABCD）。

（多选）

A．32位字B．16位半字

C．8位字节D．64位双字

5．以下哪个表述不正确（D）。

A．ARM是一个公司的名称B．ARM是对一类微处理器的通称

C．ARM是一种技术的名字D．ARM是一款芯片的名称

三、简答题

1．简述ARM处理器系列及其特点。

答：

由于内容很多，这里省略，读者可以直接参阅书中第2节的介绍。

2．简述ARMCortex-M3的结构。

答：

ARMCortex-M3内核主系统由四个驱动单元：

内核ICode总线（I-bus）、DCode总线（D-bus）、系统总线（S-bus）和GP-DMA（通用DMA）构成。

❑ICode总线：

该总线将Cortex-M3内核的指令总线与Flash指令接口相连接。

指令预取在此总线上完成。

❑DCode总线：

该总线将Cortex-M3内核的DCode总线与闪存存储器的数据接口相连接（常量加载和调试访问）。

❑系统总线：

此总线连接Cortex-M3内核的系统总线（外设总线）到总线矩阵，总线矩阵协调着内核和DMA间的访问。

❑DMA总线：

此总线将DMA的AHB主控接口与总线矩阵相联，总线矩阵协调着CPU的DCode和DMA到SRAM、闪存和外设的访问。

3．简述ARMCortex-M3的编程模型。

答：

Cortex-M3处理器采用ARMv7-M架构。

它包括所有的16位thumb指令集和基本的32位thumb-2指令集架构。

Cortex-M3处理器不能执行ARM指令。

Cortex-M3处理器支持两种工作模式，线程模式和处理模式。

Cortex-M3处理器有两种工作状态：

Thumb状态和调试状态。

Cortex-M3处理器代码可以是特权执行或非特权执行。

非特权执行时对有些资源的访问受到限制或不允许访问。

特权执行可以访问所有资源。

处理模式始终是特权访问，线程模式可以是特权或非特权访问。

4.6习题

一、填空题

1．ARMRealViewMDK是ARM公司和深圳英倍特公司合作开了本土化的ARM开发平台。

2．ST公司的STM32系列芯片采用了Cortex-M3内核，其分为两个系列。

STM32F101系列为标准型，运行频率为36MHz；STM32F103系列为标准型，运行频率为72MHz。

3．STM32全系列芯片都具有引脚到引脚一一对应的特点，并且相同封装的内部资源均相同，这就给用户升级带来很大方便。

4．STM32提供了一种最简单的程序下载方法，即在应用编程，只需要串口连接到PC机上，便可以进行程序下载。

二、选择题

1．下列哪个不是RealViewMDK开发环境的特点（D）。

A．Windows风格B．兼容的KeilμVision界面

C．全面的ARM处理器支持D．体积庞大

2．STM32F103VBT6资源不包括（D）。

A．128k的FlashB．100个引脚

C．USB接口D．USBOTG接口

3．仿真执行程序，直到遇到一个断点的快捷键为（A）。

A．F5B．F11

C．F12D．F6

4．下列哪种方法可以对STM32进行程序下载（ABCD）。

（多选）

A．KeilULinkB．J-Link

C．在应用编程D．以上都可以

三、简答题

1．简述ARMRealView开发环境的特点。

答：

ARMRealViewMDK开发平台具有如下主要特点：

❑采用KeilμVision3的开发环境和界面，给单片机用户的升级带来极大的方便。

❑具有Windows风格的可视化操作界面，界面友好，使用极为方便；

❑支持汇编语言、C51语言以及混合编程等多种方式的单片机设计；

❑集成了非常全面的ARM处理器支持，能够完成ARM7、ARM9以及ARMCortex-M3等处理器的程序设计和仿真；

❑集成了丰富的库函数，以及完善的编译连接工具；

❑提供了并口、串口、A/D、D/A、定时器/计数器以及中断等资源的硬件仿真能力，能够帮助用户模拟实际硬件的执行效果；

❑可以与多款外部仿真器联合使用，提供了强大的在线仿真调试能力；

❑内嵌RTX-51Tiny和RTX-51FULL内核，提供了简单而强大的实时多任务操作系统支持；

❑在一个开发界面中支持多个项目的程序设计；

❑支持多级代码优化，最大限度地帮助用户精简代码体积；

❑由于KeilμVision具有最为广泛的用户群，因此相应的代码资源非常丰富，读者可以轻松地找到各类编程资源以加速学习和开发过程。

2．简述基于ARMCortex-M3的STM32芯片特点。

答：

ST公司的STM32系列芯片采用了ARMCortex-M3内核，其分为两个系列。

STM32F101系列为标准型，运行频率为36MHz；STM32F103系列为标准型，运行频率为72MHz。

STM32全系列芯片都具有引脚到引脚一一对应的特点，并且相同封装的内部资源均相同，这就给用户升级带来很大方便。

3．简述STM32最小硬件开发系统的组成及其各部分的作用。

答：

读者可以参阅正文中的第3节，其中包括如下几个部分：

❑主芯片：

采用STM32系列，为整个开发系统的核心，本书所有的程序都运行在其中。

❑晶体振荡部分：

提供了硬件时序以及实时时钟使用。

❑供电部分：

采用AM1117为芯片提供稳定的3.3V电压。

❑复位部分：

采用一个按键开关来实现。

5.7习题

一、填空题

1．Cortex-M3不支持ARM指令。

另外，Cortex-M3支持绝大部分的ARMv6Thumb指令和ARMv7Thumb指令。

2．索引数据传送指令包括预索引和后索引两类。

带预索引的数据传送可以用在多种数据类型上，并且既可用于加载，又可用于存储。

3．除了支持“预索引”，还支持“后索引”（Post‐indexing）。

后索引也要使用一个立即数offset，但与预索引不同的是，后索引是忠实使用基址寄存器Rd的值作为数据传送的地址的。

待到数据传送后，再执行Rd←Rd+offset。

4．用于在寄存器间传送数据的指令是MOV。

与MOV指令相关的另一个指令是MVN，它把寄存器的内容取反后再传送。

二、选择题

1．ARMCortex-M3支持的指令集不包括（A）。

A．ARMB．ARMv6Thumb

C．ARMv7ThumbD．以上全不包括

2．下列哪个是ARMCortex-M3支持的指令（A）。

A．SETENDB．MOV

C．ADDD．MVN

3．Cortex-M3片载了硬件乘法器，支持如下哪些64位乘法指令（ABCD）。

（多选）

A．SMULLB．SMLAL

C．UMULLD．SMLAL

4．Cortex-M3中的数据序转移指令包括（ABC）。

（多选）

A．REV.WB．REV16.W

C．REVSH.WD．LDRB

5．如果需要保存返回地址，则可以使用如下哪些转移指令（CD）。

（多选）

A．BB．BX

C．BLD．BLX

三、简答题

1．简述ARMCortex-M3不支持的指令及其原因。

答：

Cortex-M3不支持ARM指令。

另外，Cortex-M3支持绝大部分的ARMv6Thumb指令，但以下两个指令不支持

❑BLX#im：

在使用立即数做操作数时，BLX总是要切入ARM状态。

因为Cortex-M3只在Thumb态下运行，故以此指令为代表的，凡是试图切入ARM态的操作，都将引发一个用法错误。

❑SETEND：

由v6引入的，在运行时改变处理器端设置的指令（大端或小端）。

因为Cortex-M3不支持动态端的功能，所以此指令也将引发错误。

Cortex-M3支持部分的ARMv7Thumb指令，但有少量在ARMv7Thumb中列出的指令不被支持，如表5-13所示。

表5-13不支持的ARMv7Thumb指令

指令格式

原功能或不支持的原因

MCR

把通用寄存器的值传送到协处理器的寄存器中

MCR2

把通用寄存器的值传送到协处理器的寄存器中

MCRR

把通用寄存器的值传送到协处理器的寄存器中，一次操作两个

MRC

把协处理器寄存器的值传送到通用寄存器中

MRC2

把协处理器寄存器的值传送到通用寄存器中

MRRC

把协处理器寄存器的值传送到通用寄存器中，一次操作两个

LDC

把某个连续地址空间中的一串数值传送至协处理器中

STC

从协处理器中传送一串数值到地址连续的一段地址空间中

CPS.WA

Cortex-M3没有“A”位

CPS.W#mode

Cortex-M3的PSR中没有“mode”位

DBG

服务于跟踪系统的一条hint指令

PLD

预取数据。

这是服务于cache系统的一条hint指令。

因为在CM3中没有cache，该指令就相当于NOP

PLI

预取指令。

这是服务于cache系统的一条hint指令。

因为在CM3中没有cache，该指令就相当于NOP

YIELD

用于多线程处理。

线程使用该指令通知给硬件：

我正在做的任务可以被交换出去（swappedout），从而提高系统的整体性能。

2．查找ARMCortex-M3所支持的全部16位和32位指令集。

答：

这里省略。

3．简述预索引和后索引和区别。

答：

带预索引的数据传送可以用在多种数据类型上，并且既可用于加载，又可用于存储。

后索引也要使用一个立即数offset，但与预索引不同的是，后索引是忠实使用基址寄存器Rd的值作为数据传送的地址的。

待到数据传送后，再执行Rd←Rd+offset。

其中，offset可以是负数。

6.5习题

一、填空题

1．对于大部分基于闪存的系统来说，一项重要的需求就是当这些系统安装在终端产品上后，具有更新固件的能力，这个能力称为在应用编程。

2．STM32在每个芯片出厂之前，保存了一段BootLoader程序供用户快速实现在应用编程。

BootLoader程序的主要任务是通过USART1端口下载固件程序到内置的Flash存储器中。

3．在STM32中提供了3种不同的启动模式，一般由BOOT[1:

0]引脚电平来选择。

4．STM32的三种启动模式对应的三种存储介质都是芯片内置的。

5．在ST32的三种启动模式中，从用户闪存启动，这是正常的工作模式。

从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置。

从内置SRAM启动，这种模式可以用于调试。

6．在系统上电的时候，CPU首先根据BOOT[1:

0]引脚电平来确定是哪种模式的启动，然后就是把相应模式的起始地址映射到0地址处，并从0地址处开始执行。

7．BOOT[1:

0]引脚电平的值是在复位后SYSCLK的第4个上升沿时被锁定的。

当退出standby模式时，BOOT[1:

0]引脚被重新采样。

因此，BOOT[1:

0]引脚必须在standby模式下也保持需要的启动模式配置。

二、选择题

1．下列哪个是STM32的BootLoader的特点（ABCD）。

（多选）

A．BootLoader程序在每个芯片出厂的时候已经内置，无需用户干预

B．支持任意波特率

C．BootLoader程序通过USART1端口下载固件程序到内置的Flash存储器中

D．占用引脚少，与计算机的串口只需RX和TX两根引脚即可完成固件升级工作

2．STM32启动BootLoader需要置如下那些引脚（C）。

A．BOOT1=0，BOOT0=0B．BOOT1=1，BOOT0=0

C．BOOT1=0，BOOT0=1D．BOOT1=1，BOOT0=1

3．通过意法半导体的BootLoader程序可以完成（ABCD）。

（多选）

A．固件下载B．读Flash

C．擦除FlashD．编辑选项字节

三、简答题

1．简述什么是在应用编程及其优点。

答：

对于大部分基于闪存的系统来说，一项重要的需求就是当这些系统安装在终端产品上后，具有更新固件的能力，这个能力称为在应用编程（In-ApplicationProgrammingIAP）。

很显然，在应用编程的好处是可以摆脱昂贵、复杂的编程器和仿真器，为用户的最终产品提供方便的固件程序的更新能力。

另外，对于资源有限的开发者来说，也提供了一种极低成本的固件下载方法。

2．简述STM32的在应用编程及其BootLoader。

答：

基于ARMCortex-M3的STM32具备了在应用编程能力。

STM32在每个芯片出厂之前，保存了一段BootLoader程序供用户快速实现在应用编程。

BootLoader程序的主要任务是通过USART1端口下载固件程序到内置的Flash存储器中。

3．简述STM32的启动模式及启动配置。

答：

在STM32中提供了三种不同的启动模式，一般由BOOT[1:

0]引脚电平来选择。

❑BOOT1=x，BOOT0=0：

用户闪存被选作启动区，x表示任意电平。

❑BOOT1=0，BOOT0=1：

系统内存被选作启动区。

❑BOOT1=1，BOOT0=1：

嵌入式SRAM被选作启动区。

7.5习题

一、填空题

1．FreeRTOS是一个可移植、开源的小型实时内核。

FreeRTOS作为开源的轻量级实时性操作系统，不仅实现了基本的实时调度、信号量、队列和存储管理，而且在商业应用上不需要授权费。

2．调度器是内核中负责决定在某个特殊时间哪个任务应该执行的部分。

内核可以在任务的生命期挂起、恢复一个任务许多次。

3．跟任何其他程序一样，一个任务执行时，它使用处理器/微控制器的寄存器，访问RAMROM。

这些资源一起组成任务的执行上下文。

4．FreeRTOS允许一定数量的参数存在，使得FreeRTOS内核可以剪裁来更加适合具体的应用程序。

这些参数，位于FreeRTOSConfig.h文件中。

二、选择题

1．下列哪个是FreeRTOS支持的处理器构架（ABCD）。

（多选）

A．ARM7B．ARM9

C．Cortex-M3D．AVR32

2．FreeRTOS的主要功能特点包括（ABCD）。

（多选）

A．时间管理B．内存管理

C．消息队列D．优先级调度

三、简答题

1．简述FreeRTOS的系统定制功能。

答：

FreeRTOS是一种开源的嵌入式操作系统。

FreeRTOS提供了系统定制功能，同时也提供了多种API函数用来实现任务控制和内核控制。

FreeRTOS允许一定数量的参数存在，使得FreeRTOS内核可以剪裁来更加适合具体的应用程序。

这些参数，位于FreeRTOSConfig.h.文件中。

每一个包含FreeRTOS源代码演示程序，都有它自己的FreeRTOSConfig.h文件。

2．简述FreeRTOS的任务控制API及功能。

答：

FreeRTOS操作系统的任务控制通过一系列的API函数来实现，每个API函数及其功能可以参阅本章正文。

3．简述FreeRTOS的内核控制API及功能。

答：

FreeRTOS操作系统的内核控制也是通过一系列的API函数来实现，每个API函数及其功能可以参阅本章正文。

8.5习题

一、填空题

1．嵌入式实时操作系统UC/OS首先在1992年发布，目前UC/OS-Ⅱ是最新版本。

嵌入式实时操作系统UC/OS-Ⅱ是一种开源但不免费的实时操作系统，具有可剥夺实时内核。

2．在UC/OS-Ⅱ中，任务可以是一个无限的循环，也可以是在一次执行完毕后被删除掉。

这里要注意的是，任务代码并不是被真正的删除了，而只是操作系统不再理会该任务代码，所以该任务代码不会再运行。

3．UC/OS-II也可以通过事件来实现数据共享和任务通讯，这里讲到的事件，可以是信号量、邮箱或者消息队列等。

4．UC/OS-II中的信号量由两部分组成：

一个是信号量的计数值，它是一个16位的无符号整数（0到65535之间）；另一个是由等待该信号量的任务组成的等待任务表。

5．