嵌入式原理思考题及答案精品版文档格式.docx

1、5.1节 键盘接口5.2节 LED显示器接口55.1节 UART异步串行接口作业题答案：1.什么是嵌入式系统？ 第一种，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义： 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 第二种，嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 2.与通用型计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？

2、通常是面向特定应用的； 空间和各种资源相对不足，必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余； 产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期； 软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身； 不具备自举开发能力 ，必须有一套开发工具和环境才能进行开发3.举例介绍嵌入式微处理器有哪几类？一、嵌入式微处理器（Embedded Microprocessor Unit, EMPU）嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。二、 嵌入式微控制器（Microcontroller Unit, MCU） 嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较

3、有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。三、嵌入式DSP处理器（Embedded Digital Signal Processor, EDSP） 嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas Instruments的TMS320系列和Motorola 摩托罗拉的DSP56000 系列。四、嵌入式片上系统（System On Chip） 4.从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。 嵌入式核心芯片，EMPU嵌入式微处理器、EMCU嵌入式微控制器、EDSP嵌入式数字

4、信号处理器、ESoC嵌入式片上系统。 用以保存固件的ROM（非挥发性只读存储器）。 用以保存程序数据的RAM（挥发性的随机访问存储器）。 连接微控制器和开关、按钮、传感器、模/数转化器、控制器、LED（发光二极管）、显示器的I/O端口。5.嵌入式微处理器和嵌入式微控制器分别由哪些部件组成，两者有何区别。嵌入式微处理器=cpu+硬件接口（存储器接口，键盘接口等）+辅助电路（时钟、A/D、D/A、调试电路等）嵌入式微控制器=cpu+存储器+I/o接口+辅助电路（时钟、A/D、D/A等）嵌入式微处理器与嵌入式微控制器的区别：后者芯片内部包含了ROM和RAM。6嵌入式操作系统通常含有几层，主要实现何功

5、能。嵌入式操作系统通常包括: 1、驱动层：硬件相关的底层驱动软件和设备驱动接口；如： LCD 、触摸屏的驱动及接口。 2、操作系统层：系统内核（基本模块），扩展模块（可裁剪）。 3、应用层：应用程序接口。7ARM处理器工作模式有几种?各种工作模式下分别有什么特点?（P64）8ARM处理器总共有多少个寄存器，这些寄存器按其在用户编程中的功能是如何划分的?这些寄存器在使用中各有何特殊之处?ARM处理器总共有37个寄存器，各寄存器均为32位。31个通用寄存器，包括程序计数器PC；6个状态寄存器。这些寄存器按其在用户编程中的功能可划分为：通用寄存器和状态寄存器。根据ARM处理器不同工作模式，可将全部寄

6、存器分成7组；各工作模式拥有属于自己的寄存器组，也只能访问自己的寄存器组。9.试述ARM处理器对异常中断的响应过程。当一个异常出现以后，ARM微处理器执行完当前指令后（复位异常除外）会执行以下几步操作：1. 将CPSR复制到相应到相应模式下的SPSR中，设置CPSR:置位I位（禁止IRQ中断）清零T位（进入ARM状态）设置MOD位，切换处理器至相应模式2. 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR（R14_XXX），以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。3. 强制PC从相关的异常向量地址取一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。10.如何从异常中断处理程序中返回?需要注意哪

7、些问题?异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：1. 将SPSR复制回CPSR中，恢复原处理器工作模式。2. 将连接寄存器LR（R14_XXX）的值减去相应的偏移量后送到PC中，跳转到被中断的用户程序。11.ARM存储器的存储周期有几种类型，对应于cache访问和存储器访问是何存储周期？ 空闲周期 I周期-内部周期，不执行存储器访问；可广播下一次访问的地址以便开始译码，与S周期配合实现总线上的突发传送。 顺序周期 S周期-顺序周期：多用于实现总线上的突发传送，第一个周期必须是一个内部周期。（cache传送） 协处理器寄存器传送周期 C周期-协处理器寄存器传递周期：通过数据

8、总线向或从协处理器传送数据；传送期间，存储系统不允许驱动数据总线。 非顺序周期 N周期-非顺序周期：最简单的总线周期，存储控制器必须启动存储器访问来满足这个请求；该方式存储系统常需要长的访问时间。（存储器读写）cache访问：I周期、S周期存储器访问：N周期12.何谓cache？简述cache的工作原理。（P51）13.何谓写通cache和写回cache，两者有何区别？v 写回法是指CPU在执行写操作时，被写的数据只写入cache，不写入主存。仅当需要替换时，才把已经修改的cache块写回到主存中。 采用写回法进行数据更新的cache称为写回cache。v 写通法是指CPU在执行写操作时，必须

9、把数据同时写入cache和主存。采用写通法进行数据更新的cache称为写通cache。14.arm的MMU主要实现何功能。 虚拟存储空间到物理存储空间的映射。在ARM中采用了页式虚拟存储管理，通过两级页表实现虚拟地址到物理地址的映射。 存储器访问权限的控制。 设置虚拟存储空间的缓冲特性：Cache/write buffer15.协处理器cp15主要实现的功能？v 用于处理、控制ARM的特殊性能v 片上存储器管理单元（MMU）v 指令、数据缓存v 写缓冲器16、简述MMU使能时存储访问过程 。（参考：P55）芯片设置为MMU使能（设置cp15寄存器） :（1）若cache使能，根据arm输出的虚

10、拟地址在CACHE中搜索;若cache命中, arm处理器与cache交换数据。 若cache禁止或cache未命中，首先访问TLB，参见（2）。（2）根据arm输出的虚拟地址在TLB中搜索，若找到，将其转换为物理地址，访问主存并把该块数据读取到cache（使能时）中。17、ARM支持的物理页有几种类型，其容量为何值？ARM支持的存储块 ：（1） 段（section）：由1MB 的存储器块构成 （2）大页（large page）：由64KB 的存储器块构成 （3）小页（small page）：由4KB 的存储器块构成 （4）微页（tiny page）：由1KB 的存储器块构成18、简述基于段的

11、地址变换过程。19、简述使用粗页表和4k页的二级虚实地址转换过程。20.编写123100的汇编程序。AREA Block, CODE, READONLY ENTRY start mov r0,#0; mov r1,#1aga add r0,r0,r1 add r1,r1,#1 cmp r1,#101 bne aga MOV r0, #0x18 ; angel_SWIreason_ReportException LDR r1, =0x20026 ; ADP_Stopped_ApplicationExit SWI 0x123456 END21. 编程实现128位两个加数的加法运算，两个加数分别放在

12、num1和num2变量内，按小端模式存储，结果放在result变量内。 ldr r1,=num1 ldr r2,=num2 ldr r3,=result ldr r4,r1,#4 ldr r5,r2,#4 subs r0,r4,r5 str r0,r3,#4ldr r4,r1,#4 sbcs r0,r4,r5 str r0,r3,#4 ldr r4,r1,#4 AREA BlockData, DATA, READWRITENum1 DCD 55,66,77,88Num2 DCD 11,22,33,44result DCD 0,0,0,022.将存储器中起始地址M1处的4个字数据，移动到地址M2

13、处。（LDM/STM实现）ldr r1,=m1ldr r2,=m2ldmia r1!,r3-r6stmia r2!23.ARM指令的寻址方式有几种?试分别叙述其各自的特点并举例说明（P72）。24.假设R0的内容为0x8000，寄存器R1、R2内容分别为0x01与0x10，存储器内容为0。执行下述指令后，说明R0如何变化?存储器的内容如何变化? STMIB R0!，R1，R2 LDMIA R0!25.在ADS环境下，利用全局变量和局部变量声明伪操作及其赋值伪操作，分别举例来定义算术变量、逻辑变量和串变量并为其赋值（P99）。26读懂下面一段程序，子程序dststr执行过程中寄存器R0、R1、R2中的内容如何变化?试分析并给出子程序执行后的结果。 AREA StrCopy, CODE, READONLY ENTRY ; mark the first instruction to call LDR r1, =srcstr ; pointer to first str