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1、 08电子（2）班嵌入式应用期末复习资料第1章 嵌入式系统基础模拟试题1什么是嵌入式系统？它由哪几个部分组成？答：嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化，类似与BIOS的工作方式。具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。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， machiner
2、y or plants）。简单地讲就是嵌入到对象体中的专用计算机系统。嵌入式系统一般有3个主要的组成部分：硬件、实时操作系统以及应用软件。 图1.1 嵌入式系统三个组成部分硬件：包括处理器、存储器（ROM、RAM）、输入输出设备、其他部分辅助系统等。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）：用于管理应用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要求 。 应用软件：实现具体业务逻辑功能。2嵌入式系统的三要素是什么？答：嵌入式系统的三要素是嵌入、专用、计算机；其中嵌入性指的是嵌入到对象体系中，有对象环境要求；专用性是指软、硬件按对象要
3、求裁减；计算机指实现对象的智能化功能。广义地说一个嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机软硬件集合体。即以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统 。3嵌入式处理器按实时性要求分（软件范畴）可分哪几类：答：可分为以下三类： 非实时系统（PDA） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（工业和军工系统）4什么是嵌入式微控制器(Microcontroller Unit， MCU)？答：嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。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RO
4、M/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、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本。5简述嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor， EDSP)？答：DSP处理器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
5、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。6列出5种以上的嵌入式实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。答：嵌入式实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）是指操作系统本身要能在一个固定时限内对程序调用（或外部事件）做出正确的反应，亦即对时序与稳定性的要求十分严格。目前国际较为知名的有：VxWorks、NeutrinoRTOS、Nucleus Plus、 OS/9、VRTX、LynuxOS，RTLinux、BlueC
6、at RT等。7嵌入式系统一般由几层组成，简介其作用。嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。其作用分别如下：（1）硬件层 ：由嵌入式微处理器、外围电路和外设组成。外围电路有：电源电路、复位电路、调试接口和存储器电路，就构成一个嵌入式核心控制模块。操作系统和应用程序都可以固化在ROM或者Flash中。为方便使用，有的模块在此基础上增加了LCD、键盘、USB接口，以及其他一些功能的扩展电路。（2）中间层 ：硬件层与软件层之间为中间层，也称为BSP（Board Support Package，板级支持包）。作用：将系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关；功能：
7、一般应具有相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置等功能。BSP是主板硬件环境和操作系统的中间接口，是软件平台中具有硬件依赖性的那一部分，主要目的是为了支持操作系统，使之能够更好地运行于硬件主板上。（3）软件层 ：主要是操作系统，有的还包括文件系统、图形用户接口和网络系统等。操作系统是一个标准的内核，将中断、I/O、定时器等资源都封装起来，以方便用户使用。（4）功能层 ：由基于操作系统开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控对象和用户的，为了方便用户操作，往往需要具有友好的人机界面。第二章 基于ARM920T核微处理器及硬件开发平台模拟试题1ARM9TD
8、MI采用了几级流水线工作方式，简要说明。答：ARM9TDMI采用了5级流水线结构，即：取指(F)、指令译码(D)、执行(E)、数据存储访问(M)、写寄存器(W)。2ARM920T内核支持哪两套指令集？分别是多少位的指令系统？答：两套指令集分别是ARM高性能32位指令集和Thumb高代码密度16位指令集。3ARM9TDMI支持的数据类型有几种？答：ARM9TDMI支持的数据类型有字节(8位)，半字(16位)及字(32位)数据类型。字必须是四字节边界对齐，半字必须是两字节边界对齐，非对齐数据访问取决与特定区域使用的指令。4ARM状态和Thumb状态之间如何切换？答：ARM指令集和Thumb指令集均
9、有切换处理器状态的指令，在程序的执行过程中，微处理器可以随时在两种工作状态之间切换，并且，处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。但ARM微处理器在开始执行代码时，应该处于ARM状态。当操作数寄存器的状态位（位0）为1时，可以采用执行BX指令的方法，使微处理器从ARM状态切换到Thumb状态。当操作数寄存器的状态位为0时，执行BX指令可以使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态。此外，在处理器进行异常处理时，将PC指针放入异常模式链接寄存器中，并从异常向量地址开始执行程序，也可以使处理器切换到ARM状态。5ARM920T体系结构支持哪两种方法存储字数据？答：ARM9
10、20T体系结构支持两种方法存储字数据即大端格式和小端格式。在大端格式中，字数据的高字节存储在低地址单元中，而字数据的低字节则存放在高地址单元中。在小端存储格式中，低地址单元中存放的是字数据的低字节，高地址单元存放的是字数据的高字节。在基于ARM920T内核的嵌入式系统中，常用小端存储格式来储存字数据。6ARM920T支持几种运行模式？答：ARM920T支持7种运行模式，分别为： 用户模式（usr），ARM处理器正常的程序执行状态； 快速中断模式（fiq），用于高速数据传输或通道处理； 外部中断模式（irq），用于通用的中断处理； 管理模式（svc），操作系统使用的保护模式； 数据访问终止模式（
11、abt），当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护； 系统模式（sys），运行具有特权的操作系统任务； 未定义指令中止模式（und），当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外部中断或异常处理改变。大多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在用户模式下时，某些被保护的系统资源是不能被访问的。除用户模式以外，其余的6种模式称为非用户模式或特权模式；其中除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式，常用于处理中断或异常，以及访问受保护的系统资源等情况。7ARM微处理器有多少个32位寄存器？简要说明
12、。答：ARM微处理器共有37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，6个为状态寄存器。但是这些寄存器不能被同时访问，具体哪些寄存器是可编程访问的，取决微处理器的工作状态及具体的运行模式。但在任何时候，通用寄存器R14R0、程序计数器PC、一个或两个状态寄存器都是可访问的。8简述ARM920T在ARM状态下是如何组织寄存器的？答：ARM920T在ARM状态下通用寄存器包括R0R15，可以分为三类： 未分组寄存器R0R7； 分组寄存器R8R14 程序计数器PC(R15)（1）未分组寄存器R0R7：所有的运行模式下，未分组寄存器都指向同一个物理寄存器。（2）分组寄存器R8R14：对于分组寄存器，每一
13、次所访问的物理寄存器与处理器当前的运行模式有关。对于R8R12来说，每个寄存器对应两个不同的物理寄存器，当使用fiq模式时，访问寄存器R8_fiqR12_fiq；当使用除fiq模式以外的其他模式时，访问寄存器R8_usrR12_usr。对于R13、R14来说，每个寄存器对应6个不同的物理寄存器，其中的一个是用户模式与系统模式共用，另外5个物理寄存器对应于其他5种不同的运行模式。采用以下的记号来区分不同的物理寄存器：R13_R14_其中，mode为以下几种模式之一：usr、fiq、irq、svc、abt、und。寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针，但这只是一种习惯用法，用户也可使用其他的寄
14、存器作为堆栈指针。而在Thumb指令集中，某些指令强制性的要求使用R13作为堆栈指针。R14也称作子程序连接寄存器（Subroutine Link Register）或连接寄存器LR。当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15（程序计数器PC）的备份。其他情况下，R14用作通用寄存器。与之类似，当发生中断或异常时，对应的分组寄存器R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用来保存R15的返回值。（3）程序计数器PC(R15)：寄存器R15用作程序计数器（PC）。ARM状态下，位1:0为0，位31:2用于保存PC；Thumb状态下，位0为0，位31:1用于
15、保存PC。9简述ARM920T在Thumb状态下是如何组织寄存器的？答：Thumb状态下的寄存器集是ARM状态下寄存器集的一个子集，程序可以直接访问8个通用寄存器（R7R0）、程序计数器（PC）、堆栈指针（SP）、连接寄存器（LR）和CPSR。同时，在每一种特权模式下都有一组SP、LR和SPSR。10简述Thumb状态下的寄存器组织与ARM状态下的寄存器组织的关系。答：Thumb状态下的寄存器组织与ARM状态下的寄存器组织的关系如下： Thumb状态下和ARM状态下的R0R7是相同的。 Thumb状态下和ARM状态下的CPSR和所有的SPSR是相同的。 Thumb状态下的SP对应于ARM状态下的R13。 Thumb状态下的LR对应于ARM状态下的R14。 Thumb状态下的程序计数器对应于ARM状态下R1511ARM920T体系结构中包含一个当前程序状态寄存器（CPSR），其中用于条件码标志位有哪几个位？答：ARM920T体系结构中程序状态寄存器（CPSR），其中N、Z、C、V均为条件
