嵌入式系统复习题目答案

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1、考察知识点考察知识点交叉开发环境概念（包括Jtag,网口，串行口等用途） 嵌入式应用软件的开发需要使用交叉开发环境。交叉开发环境是指：实现编译、链接、调试应用 程序代码的环境。与运行运用程序的环境不同，它分散在有通信链接的宿主与目标机环境之中。嵌入式 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，其软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、 体积、功耗有严格约束的一种专用计算机系统。 系统基本开发流程 1、 需求分析阶段 a、 对问题的识别与分析 b、 指定规格说明文档 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、

2、 交叉编译和链接 c、 交叉调试 d、 测试 4、 固化阶段 Bootloader基本概念 Bootloader都分成主机端和目标端两部分。嵌入式系统的多种启动方式的启动部分的工作主要是 由Bootloader程序来完成。 Bootloader的主要功能有： a、 初始化处理器 b、 初始化必备的硬件 c、 下载系统映像 d、 初始化操作系统并准备执行 内核概念 内核是指操作系统的内部核心程序，它向外部提供了对计算机设备的核心管理调用。操作系统的 代码分为一下两部分： a、 内核所在的地址空间称做内核空间 b、 外部管理程序与用户进程所占据的地址空间称作外部空间。 进程概念 Linnux系统中

3、的进程都具备有一下要素： a、 有一段程序供其执行。就好像一场戏要有本剧本一样。 b、 有起码的“私有财产”，就是进程专用的系统堆栈空间。 c、 有“户口”，就是在内核中的一个“进程控制块”。 d、 有独立的存储空间，意味着拥有着专有的用户空间。 进程的3个重要特性： a、 独立性 b、 动态性c、 并发性 嵌入式系统软硬件系统基本概念 嵌入式系统由两部分组成： 1、 硬件系统：包括嵌入式处理器、存储器、I/O接口及其外设 2、 软件系统：系统软件（嵌入式操作系统，各类驱动程序等）、应用软件（各类应用 程序） 进程之间通信机制(邮箱、信号量、共享内存) 用户态进程间处于并发状态。为了协调进程的

4、运行，需要实现进程之间通信机制。在Linux中有一 下几种方法： a、 管道机制：适用解决生产者-消费者问题。管道是一种在进程之间单向流动数据的结构。 b、 先进先出机制（FIFO）：FIFO指一个文件，它可以被所进程所共享。 c、 IPC机制：IPC资源包括信号、信息量、消息队列和共享内存几种。 Linux内核基本编译步骤 1、 安装内核 2、 清除从前编译内核时残留的.o 文件和不必要的关联 3、 配置内核，修改相关参数 4、 正确设置关联文件 5、 编译内核 6、 编译模块 7、 安装模块 8、 使用新内核 9、 重新生成ram磁盘 10、重新启动，OK！ （以上参考网上资料） 实时系统

5、概念 实时系统是指产生系统输出的时间对系统至关重要的系统，能够在指定或者确定的时间内完成系 统功能以及对外部或内部时间在同步或异步事件内做出响应的系统。 系统的正确运行要同时满足特定的逻辑和时间关系。操作系统主要功能。 1、处理器管理 2、存储器管理 3、设备管理 4、文件管理 5、用户接口 请说明GCC的编译的基本过程。 有四个阶段： 1、 预处理（预编译） 2、 编译 3、 汇编 4、 链接在编译过程中，命令GCC首先调用cpp进行预处理，接着调用ccl进行编译。汇编过程是针对汇编 语言的步骤，调用as进行工作。最后GCC调用ldl来完成链接工作。请解释以下语句。 # # DefineDe

6、fine macrosmacros forfor namename ofof compilercompiler CCCC = = gccgcc /#/#定义编译器的宏定义编译器的宏 # # DefineDefine a a macrmacr o o forfor thethe CCCC flagsflags CCFLAGSCCFLAGS = = -D_DEBUG-D_DEBUG -g-g -m486-m486 /#/#定义后缀的宏定义后缀的宏 # # A A rulerule forfor buildingbuilding a a objectobject filefile test.o:te

7、st.o: test.ctest.c test.htest.h /#/#目标文件的规则目标文件的规则 $(CC)$(CC) -c-c $(CCFLAGS)$(CCFLAGS) test.ctest.c /#/#定义定义 CCCC 的参数的宏的参数的宏 嵌入式系统的定义。 国内的一般定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，从而能适应实际应用中 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。 嵌入式系统有哪些特点? 1、软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术和行业技术为一体。 2、需要操作系统支持，代码小，执行速度快。 3、专用紧凑，用途固定，成本敏感。 4、可靠性要求

8、高。 5、多样性，应用广泛，种类繁多。 嵌入式系统是如何分类的? 1、按表现形式分：（硬件范畴） a、系统级芯片 SoC b、芯片级 c、模块级 2、按实时性要求分：（软件范畴） 1、非实时系统 2、软实时系统 3、硬实时系统 3、按嵌入式处理器分： 1.嵌入式为控制器 MCU：单片机 2.数字信号处理器 DSP 3.嵌入式微处理器 MPU：如 ARM 4.片上系统 SoC 简述嵌入式处理器、嵌入式实时操作系统的种类和特点。 1、嵌入式处理器的种类和特点： a、嵌入式微处理器：低功耗，可扩展，存储区保护，调试功能，实时支持能力 b、微控制器：成本低，单片化，体积小，功耗小，缩短产品的设计开发时

9、间。 c、DSP 处理器：适合执行 DSP 算法，编译效率和执行速度高。 2、嵌入式实时操作系统（RTOS）种类和特点实时操作系统可分为可抢占型和不可抢占型两类。 可抢占型可抢占型实时操作系统的实时性最好，但易产生系统崩溃，死机等严重后果。 不可抢占型不可抢占型实时性比非实时操作系统的系统性能好，其实时性取决于最长任务的执行时间。 嵌入式操作系统的分类？ 1、实时性分：强实时性，弱实时性 2、商业模式分：商用型，免费型3、应用领域分：面向低端设备，面向高端设备 如何选择嵌入式处理器和嵌入式操作系统？（参考网上资料） 选择嵌入式处理器考虑的因素： 1、 处理性能 2、 技术指标 3、 功耗 4、

10、 软件支持工具 5、 是否内置调试工具 6、 供应商是否提供评估板 选择嵌入式操作系统考虑的因素： 1、 应用 2、 实时性 3、 开发工具 4、 能否使用嵌入式 linux 5、 价格和服务技术等 简述嵌入式系统的设计过程。 1、需求分析阶段 2、设计阶段 3、生成代码阶段 4、固化阶段 简述 ARM 处理器种类及特点。 ARM 处理器分 ARM7、ARM9E、ARM10、SecurCore。 ARM 处理器有三大特点： 小体积、低功耗、成本低、高性能 16/32 位双指令集 全球众多的合作伙伴 简述 ARM 处理器的工作状态。 ARM 处理器有两种工作状态： ARM：32 位，这种状态下执

11、行字对准的 ARM 指令； Thumb：16 位，这种状态下执行半字对准的 Thumb 指令。 什么是大端模式？什么是小端模式？大端模式：是指数据的低位保存在内存的高地址中，而数据的高位保存在内存的低地址中，这样的 存储模式，地址由小向大增加，而数据从高位往低位放； 小端模式：是指数据的低位保存在内存的低地址中，而数据的高位保存在内存的高地址中，这种存 储模式将地址的高低和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高，低地址部分权值 低。 简述 ARM 微处理器的七种运行模式。 1、 用户模式：正常程序执行模式 2、 FIQ 模式：支持高速数据传送或通道处理 3、 IRQ 模式：通用中断处理 4、

12、 管理模式：操作系统保护模式 5、 中止模式：虚拟存储器或存储器保护 6、 未定义模式：支持硬件协处理器的软件仿真 7、 系统模式：运行特权操作系统任务 简述 ARM 寄存器组织的特点 ARM 处理器共有 37 个寄存器：31 个通用寄存器，6 个状态寄存器。 这些寄存器不能被同时看到，处理器状态和工作模式决定哪些寄存器编程者课件。寄存器安排成部分重叠的组，每种处理器模式使用不同的寄存器组，在任何时候，15 个通用寄存器（R0-R14） 、 1 或 2 个状态寄存器和程序计数器都是可见的。 简述 ARM 指令寻址方式。 1、寄存器寻址 2、立即寻址 3、寄存器移位寻址 4、寄存器间接寻址 4、

13、变址寻址 5、多寄存器寻址 6、堆栈寻址 7、块拷贝寻址 8、相对寻址 编写驱动程序一般有几个步骤，具体各是什么？ 1、 定义主次设备号，也可以动态获取。 2、 实现驱动初始化和清除函数。 3、 设计所要实现的文件操作，定义 file_operations 结构 4、 实现所需的文件调用，如 read，write 等 5、 实现中断服务函数，并用 request_irq 向内核注册 6、 将驱动编译到内核或编译成模块，用 ismod 命令加载 7、 生成设备节点文件 操作系统是怎么实现对设备进行管理的？ 设备管理的功能： 1、设备分配和回收； 2、管理输入输入缓冲区； 3、设备驱动，实现物理

14、I/O 操作； 4、外部设备中断处理； 5、虚拟设备及其实现。 举出 5 个驱动程序的常用接口函数。Init_modules()Cleanup_module()Register_chrdev()Get_kernel_sysms()Create_module() 名词解释： 1、 嵌入式 Linux嵌入式 linux 主要分为两类： 第一类：在利用 linux 强大功能的前提下，使它尽可能的小，以满足许多嵌入式系统对体积 的要求。如 uClinux。 第二类：将 linux 开发成实时系统，尤其是硬实时系统，应用于一些关键的控制场合，如 RTlinux、Hard Hat linux。2、 Boo

15、tLoaderBootloader都分成主机端和目标端两部分。嵌入式系统的多种启动方式的启动部分的工作 主要是由Bootloader程序来完成。 Bootloader的主要功能有： 1、初始化处理器2、初始化必备的硬件 3、下载系统映像 4、初始化操作系统并准备执行3、 用户态和内核态由于多用户操作系统代码是大家共享的运行资源，多用户操作系统 Linux 核心代码必须运行 在高优先级和处于最大保护环境中。这样，运行在一台机器上的代码起码被分成了两个级 别：高保护状态的优先级（内核）和一般级别（用户程序） 。当 CPU 正在运行内核代码时我 们就称系统处于内核态内核态，而当 CPU 正运行用户代

16、码时则称系统处于用户态用户态。根据设备驱动程序的基本特性，设备文件可以分为块设备块设备和字符设备字符设备两大类。 在 Linux 操作系统下有 3 类主要的设备文件类型：块设备、字符设备、网络设备。 字符设备：在对其发出读写请求时，实际硬件 I/O 一般会紧接发生。 块设备：以系统内存做缓冲区，若用户进程能满足请求，返回请求数据，否则进行实际 I/O 操 作。 设备驱动程序的功能： 1、 对设备初始化和释放 2、 把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据 3、 读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据 4、 检测和处理设备出现的错误。Linux 系统提供的基本 IPC 通讯方式包括哪些？ 现在最常用的进程间通信的方式有：信号，信号量，消息队列，共享内存。简单驱动实验分析，设计并实现一个简单的虚拟驱动：参考文件夹参考代码分析使用 socket 套接字实现基于 TCP 的进程间通信 ，典型程序分析，参考文