嵌入式系统课后习题及答案（2020年7月整理）.pdf

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1、 1 第第 1 章章 嵌入式系统基础嵌入式系统基础 1.1. 什么是嵌入式系统？它由哪几部分组成？有何特点？写出你所想到的嵌入什么是嵌入式系统？它由哪几部分组成？有何特点？写出你所想到的嵌入 式系统。式系统。 答答： （1）定义：国内对嵌入式系统的一般定义是：以应用为中心，以计算机技术 为基础，软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可靠 性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 （2）组成：嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等几部分 组成。 （3）特点：a.软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体； b.需要操作系统支持，代码小，执行速度快； c.专用

2、紧凑，用途固定，成本敏感； d.可靠性要求高；e.多样性，应用广泛，种类繁多。 （4）嵌入式系统：个人数字助理（PDA） 、机顶盒（STB） 、IP 电话。 2.2. 嵌入式处理器分为哪几类？嵌入式处理器分为哪几类？ 答答： （1）低端的微控制器（MicroController Unit,MCU） ； （2）中高端的嵌入式微处理器（Embeded MicroProcessor Unit,EMPU） ； （3）通信领域的 DSP 处理器（Digital Signal Processor,DSP） ； （4）高度集成的片上系统（System on Chip,SoC） 。 3.3. ARMARM 英

3、文原意是什么？它是一个怎样的公司？其处理器有何特点？英文原意是什么？它是一个怎样的公司？其处理器有何特点？ 答：答： （1）英文原意：Advanced RISC Machines。高级精简指令集机器。 （2）公司简介：该公司是全球领先的 16/32 位 RISC 微处理器知识产权设计 供应商，通过将其高性能、低成本、低功耗的 RISC 微处理器、外围和 系统芯片设计技术转让给合作伙伴来生产各具特色的芯片。ARM 公司已 成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的 RISC 标 准。 （3）其处理器特点：a.小体积、低功耗、低成本而高性能；b.16/32 位双指 令集；c.全球的合作

4、伙伴众多。 4.4. 什么是实时系统？它有哪些特征？如何分类？什么是实时系统？它有哪些特征？如何分类？ 答：答： （1）实时系统的定义：实时系统（Real Time System）是指产生系统输出的 时间对系统至关重要的系统。 （2）特征：实时性、并行性、多路性、独立性、可预测性、可靠性。 （3）分类：根据响应时间的不同，实时系统可分为 3 种类型：强实时系统、 弱实时系统、一般实时系统。 根据确定性的不同， 实时系统可分为 2 种类型： 硬实时、 软实时。 5.5. RTOSRTOS 由哪由哪几几部部分组成？它有哪些特点？与一般操作系统相比有何不同？分组成？它有哪些特点？与一般操作系统相比有

5、何不同？ 答：答： （1）组成：实时内核、网络组件、文件系统、图形用户界面。 （2）特点：a.支持异步事件的响应；b.中断和调度任务的优先级机制；c. 支持抢占式调度；d.确定的任务切换时间和中断延迟时间；e.支持同步。 （3）与一般 OS 的不同： a.实时性：响应速度快，只有几微秒；执行时间确定，可预测； b.代码尺寸小：只有 10100KB，节省内存空间，降低成本； c.应用程序开发较难； d.需要专用开发工具：仿真器、编译器和调试器等。 6.6. 单片机系统、嵌入式系统和单片机系统、嵌入式系统和 SOCSOC 系统三者有何区别和联系？系统三者有何区别和联系？ 2 答：答： （1）目前嵌

6、入式系统的主流是以 32 位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和 基于实时操作系统（RTOS）的软件设计； （2）单片机系统多为 4 位、8 位、16 位机，不适合运行操作系统，难以进行 复杂的运算及处理功能； （3）嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计，单片机大多采用软 硬件流水设计； （4）嵌入式系统设计的核心是软件设计（占 70%左右的工作量） ，单片机系 统软硬件设计所占比例基本相同。 （5）SoC 是嵌入式系统的最高实现形式，它集成了许多功能模块，它的核心 技术是 IP（Intellectual Property Core，知识产权核）核。 7. 无 第第 2 2 章章 嵌入式系

7、统开发过程嵌入式系统开发过程 1.1. 嵌入式系统开发过程分为哪几个阶段？每个阶段的特点是什么？嵌入式系统开发过程分为哪几个阶段？每个阶段的特点是什么？ 答：答： （1）需求分析阶段：a.对问题的识别和分析；b.制定规格说明文档；c. 需求评审。 （2）设计阶段：a.数据流分析；b.划分任务；c.定义任务间的接口。 （3）生成代码阶段：a.代码编程；b.交叉编译和链接；c.交叉调试；d. 测试。 （4）固化阶段 2.2. 嵌入式系统有哪几种调试方式？现在最流行的是哪嵌入式系统有哪几种调试方式？现在最流行的是哪种？使种？使用什么用什么接口？接口？ 答：答： （1）调试方式：源程序模拟器方式、监控

8、器方式、仿真器方式。 （2）现在最流行的是仿真器方式，使用 JTAG(Joint Test Action Group, 联合测试行动组)接口。 3.3. 什么是板级支持包？它一般应完成哪些工作？什么是板级支持包？它一般应完成哪些工作？ 答：答： （1）定义：有些嵌入式操作系统的内核明确分为两层，上层一般称为“内 核” ，而底层则称为“硬件抽象层”或“硬件适配层” ，缩写为 HAL， 有的厂商将硬件抽象层称为 BSP，即板级支持包（Board Support Package） 。 （2）主要完成工作：a.在系统启动时，对硬件进行初始化。B.为驱动程 序提供访问硬件的手段。 （3）主要作用：消除硬

9、件差异。 第第 3 3 章章 ARMARM 体系结构体系结构 1.ARM1.ARM 的英文全名是什么？的英文全名是什么？ARMARM 处理器有什么特点？处理器有什么特点？ 答：答：见第 1 章课后习题第 3 题。 2.ARM72.ARM7 和和 ARM9ARM9 在流水线方面有何不同？在流水线方面有何不同？ 答：答：ARM7 是 3 级流水线结构，ARM9 是 5 级流水线结构。AR M9 把 3 级流水线中的执行阶段的操作进行再分配，即把执行阶段中的“寄存 器读”插在译码阶段中完成，把“寄存器写”安排在另一级（即第 5 级） 完成，同时，在该级之前，再安排一级（存储访问） 。 3 3.A3.

10、ARMRM 处理器支持的数据类型有哪些？处理器支持的数据类型有哪些？ 答：答： （1）Byte 字节，8 位； （2）Halfword 半字，16 位； （3）Word 字，32 位； 4.4.写出写出 ARMARM 使用的各种工作模式和工作状态。使用的各种工作模式和工作状态。 答： （答： （1 1）工作模式：）工作模式： 详见下表： （2 2）工作状态：）工作状态：a.ARM：32 位，这种状态下执行字对齐的 ARM 指令； b.Thumb： 16 位， 这种状态下执行半字对齐的 Thumb 指令。 5.ARM5.ARM 处理器总共有多少个寄存器？其中哪个用做处理器总共有多少个寄存器？其中

11、哪个用做 PCPC？哪个用做？哪个用做 LR?LR? 答：答： （1）ARM 处理器总共有 37 个寄存器：31 个通用寄存器，6 个状态寄存器。 （2）R15 用做程序计数器 PC，R14 用做子程序链接寄存器 LR。 6.6.假设假设 R0=0 x12345678,R0=0 x12345678,使用将使用将 R0R0 存储到存储到 0 x40000 x4000 的指令存到存储器中，若存储的指令存到存储器中，若存储 器为大端组织，写出从存储器器为大端组织，写出从存储器 0 x40000 x4000 处加载一个字节到处加载一个字节到 R2R2 的指令执行后的指令执行后 R2R2 4 的值。的值

12、。 答：答：由于 0 x4000 是大端组织，所以 R0 存进后，0 x4000 中有数 0 x56781234, 从 0 x4000 加载一个字节到 R2 后（由地位到高位加载） ，R2 的值为 0 x34。 7.ARM920T7.ARM920T 处理器加入了哪两个协处理器？各自的主要功能处理器加入了哪两个协处理器？各自的主要功能是什么是什么？ 答：答：ARM920T 处理器加入了两个协处理器: (1)CP14，允许软件访问调试通信通道; (2)系统控制协处理器 CP15，提供了一些附加寄存器用于配置和控制 Caches、MMU、保护系统、时钟模式和其他系统选项。 8.ARM920T8.AR

13、M920T 支持哪些时钟模式？支持哪些时钟模式？ 答：答：快速总线模式、同步模式、异步模式。 9.9.什么是写直达和写回什么是写直达和写回 CacheCache 操作，各有何特点？操作，各有何特点？ 答：答： （1）写直达：当 CPU 对 Cache 写命中时，Cache 与主存同时发生写修改。 优点：一致性好；缺点：耗时。 （2）写回：当 CPU 对 Cache 写命中时，只修改 Cache 的内容而不立即写 入主存，只当此执行被换出时才写回主存。优点：减少访问主存次 数，提高效率。缺点：一致性差点。 10.ARM10.ARM 为何集成了为何集成了 3232 位的位的 ARMARM 指令集和

14、指令集和 1616 位的位的 ThumbThumb 指令集？ （即它的好处）指令集？ （即它的好处） 答：答：可提供长的转移范围、强大的算术运算能力和大的寻址空间。 11.11.什么是什么是 bigbig- -endianendian 和和 littlelittle- -endianendian， 编写一段程序测试你所用的计算机体， 编写一段程序测试你所用的计算机体 系结构采用哪种存储机制？系结构采用哪种存储机制？ 答：答： （1）大端存储系统（big-endian） ：低地址存放高字节，高地址存放低字 节。小端存储系统（little-endian）: 低地址存放低字节，高地址 存放高字节。

15、（2）int x=0 x12345678; int *p= if(*(char*)p=0 x78) little endian else big endian 第第 4 4 章章 ARMARM 系统硬件设计基础系统硬件设计基础 1 1一个典型的可执行映像由哪几部分组成？一个典型的可执行映像由哪几部分组成？ 答：答： 2.2.汇编和汇编和 C C 语言的相互调用方法。语言的相互调用方法。 答： （答： （1 1）汇编程序调用 C 程序的方法为：首先在汇编程序中使用 IMPORT 伪指令 事先声明将要调用的 C 语言函数；然后通过 BL 指令来调用 C 函数。 （2 2）C 程序调用汇编子程序的方

16、法为：首先在汇编程序中使用 EXPORT 伪指 令声明被调用的子程序，表示该子程序将在其他文件中被调用；然后 在 C 程序中使用 extern 关键字声明要调用的汇编子程序为外部函数。 （补充）（补充）3.3.基于基于 ARMARM 的硬件启动流程？的硬件启动流程？ 5 答：答： （1）分配中断向量表； （2）初始化存储器系统； （3）初始化各工作模 式下的堆栈； （4）初始化有特殊要求的硬件模块； （5）初始化用户程 序的执行环境； （6）切换处理器的工作模式； （7）调用主应用程序。 第第 5 5 章章 基于基于 S3C2410S3C2410 的系统硬件设计的系统硬件设计 1.1.复习掌握：复习掌握