嵌入式习题答案

《嵌入式习题答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式习题答案（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章习题答案第一章习题答案1. 什么是嵌入式系统？请列举几个常见的嵌入式系统。 答：根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是控制、监 视或者辅助设备、机器和生产线运行的装置（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。这主要是从产品的应 用角度加以定义的，由此可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵 盖机械等附属装置。 目前被我国科学家普遍认同的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，以计 算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、可靠

2、性、成本、体积、功耗要求严 格的专用计算机系统。 常见的嵌入式系统：手机，DVD，路由器，核磁共振仪，全自动洗衣机。 2. 嵌入式系统与通用计算机有哪些区别？ 答：(1) 以应用为中心；(2) 以计算机技术为基础(3) 软件和硬件可裁减(4) 对 系统性能要求严格（5）软件的固件化（6）需要专用的开发工具 3. 嵌入式系统的发展分为哪几个阶段？ 答：第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段。第二阶段：以嵌入式 CPU 为基础， 以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的 嵌入式系统。第四阶段：以基于 Internet 为标志的嵌入式系统。 4. 请列举嵌入式系统的主要应用领

3、域。 答：（1）工业控制领域（2）交通运输领域（3）消费电子产品（4）家电领域（5）通信领 域（6）商业和金融领域（7）环境监测领域（8）医疗领域（9）建筑领域（10）军事国防 领域（11）航天航空领域第二章习题答案第二章习题答案1. 简述简单嵌入式系统与复杂嵌入式系统的主要区别。 答：简单嵌入式系统很早就已经存在，这类嵌入式系统因为软硬件复杂度都很 低，一般不使用操作系统，例如常用的单片机系统。对于复杂的嵌入式系统， 它的开发模式发生了极大的改变。一个复杂的嵌入式系统不仅硬件系统的开发 比单片机复杂了许多，更重要的是在该系统中采用了嵌入式操作系统，其应用 软件的开发转变为使用操作系统标准接口

4、的计算机工程领域的应用软件开发。 复杂嵌入式系统具有更强大的功能，但是简单的嵌入式并不会随着复杂的嵌入 式系统出现而消亡。 2. 简述嵌入式系统的体系结构。 答：嵌入式系统从组成上看，可分为嵌入式硬件系统与嵌入式软件系统两大部 分。嵌入式硬件层由嵌入式微处理器、嵌入式存储器系统、通用设备和 IO 接 口等组成。嵌入式系统的软件层分为嵌入式操作系统和嵌入式应用软件两大部 分。 3. 嵌入式处理器分为哪几类？答：嵌入式处理器可分为以下四种：嵌入式微控制器(MicroController Unit，MCU)，嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit，EMPU)，嵌入式

5、 DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor，EDSP)和嵌入式片上系统(System on Chip，SoC)。 4. ARM 中常用的嵌入式存储器都有哪些？ 答：ARM 系统的存储器可以分为片内存储器和片外存储器。片内一般以 RAM 或 SRAM 为主。片外通常以 Flash 和 SDRAM 为主。嵌入式系统中常用的几种内 存有 Flash、SRAM、SDRAM、DDRSDRAM 等。 5. 嵌入式系统中常用的外设接口都有哪些？ 答：串行接口 UART，USB 接口，IrDA 红外线接口，SPI（串行外围设备接口）， I2C 总线接口，CAN 总线接

6、口，Ethernet（以太网接口）等。 6. 嵌入式系统中常用的输入输出设备都有哪些？ 答：嵌入式系统中输入形式一般包括触摸屏、语音识别、按键、键盘和虚拟键 盘。输出设备主要有 LCD 显示和语音输出。 7. 简述嵌入式操作系统的特点，请列举几个常见的嵌入式操作系统。 答：（1）可装卸性（2）强实时性（3）统一的接口（4）强稳定性，弱交 互性（5）固化代码。常见的嵌入式操作系统有 Windows CE、VxWorks、C/OS、嵌入式 linux。8. 简述嵌入式系统开发的特点。 答：需要交叉开发工具和环境，软硬件协同设计，嵌入式系统开发人员以应用 专家为主，软件要求固态化存储，软件代码高质量

7、、高可靠性 ，系统软件的高 实时性 9. 简述嵌入式系统的开发周期。 答：10. 简述嵌入式系统的开发与通常 PC 机上的软件开发有什么区别。 答：系统软件开发模式可以分为两类：本地开发模式和交叉开发模式。嵌入式 系统的开发与通常 PC 机上的软件开发有很大的区别，原有的 PC 机的软件开发 过程从编写程序、编译和运行等过程全在同一个 PC 机平台上完成，属于本地 开发(native)；嵌入式开发的程序编写和编译与原来一样还在 PC 机(host)上完成， 但编译产生的结果要在嵌入式目标平台（target）上运行。通常将这种在主机上 开发编译，在目标平台上调试运行的开发模式称为交叉开发。同样运

8、行在主机 上的编译器（例如 GCC）编译程序产生目标机上运行的可执行程序的编译过程 称为交叉编译。嵌入式系统采用这种交叉开发、交叉编译的开发环境主要是因 为嵌入式系统是种专用的计算机系统，采用量体裁衣量身定制的方法制造。 11. 简述宿主机目标机的开发模式。 答：交叉开发环境是指编译、链接和调试嵌入式应用软件的环境，它与运行嵌 入式应用软件的环境有所不同，通常采用宿主机目标机模式。宿主机 （host）一般采用一台通用计算机（如 PC 机或者工作站），它通过串口 （Serial）或者以太网（Ethernet）接口与目标机通信。宿主机的软硬件资源比 较丰富，不但包括功能强大的操作系统（如 Wind

9、ows 和 Linux），而且还有 各种各样优秀的开发工具（如 WindRiver 的 Tornado、Microsoft 的 Embedded Visual C+等），能够大大提高嵌入式应用软件的开发速度和效率。 目标机（target）一般在嵌入式应用软件的开发和调试期间使用，用来区别与嵌入式系统通 信的宿主机。目标机可以是嵌入式应用软件的实际运行环境，也可以是能够替代实际运行 环境的仿真系统，但软硬件资源通常都比较有限。嵌入式系统的交叉开发环境一般包括交 叉编译器、交叉调试器和系统仿真器（Emulator） ，其中交叉编译器用于在宿主机上生成能 在目标机上运行的代码，而交叉调试器和系统仿真

10、器则用于在宿主机与目标机间完成嵌入 式软件的调试。第三章习题答案第三章习题答案1. 简述 ARM 处理器的特点。答：ARM 处理器采用 RISC 架构，具有 RISC 的一般特点： 采用大量的寄存器，指令执行速度更快； 寻址方式灵活简单，执行效率高； 采用固定长度的指令格式； 大多数数据操作都在寄存器中进行， 通过 Load/Store 的体系结构在内存 和寄存器之间传递数据。 因此 ARM 处理器的内核很小，功耗也就很低。ARM 处理器还采用了一些 特别的技术，在保证高性能的同时尽量减小芯片体积，降低芯片的功耗。这些 技术包括： 在同一条数据处理指令中包含算术逻辑处理单元处理和移位处理； 使

11、用地址自动增加（减少）来优化程序中循环处理； Load/Store 指令可以批量传输数据，从而提高传输数据的效率； 所有指令都可以根据前面指令执行结果，决定是否执行，以提高指令执行 的效率； 支持 Thumb(16 位)/ARM(32 位)双指令集，能很好地兼容 8 位/16 位器件。 2. 嵌入式 RISC 处理器 ARM7TDMI 中 TDMI 的基本含义分别是什么？ 答：T ：支持 16 位压缩指令集 Thumb。D ：支持 JTAG 调试器，可片上 Debug。M ：支持 64 位长乘法指令 I： 嵌入式跟踪宏单元（ICE）。 3. 常用的 ARM 处理器系列都有哪些？ 答：ARM 处

12、理器目前应用比较多的是 ARM7 系列、ARM9 系列、ARM9E 系列、 ARM10E 系列、SecurCore 系列、Intel 的 StrongARM、Xscale 等多个系列，最 新的系列是 ARM11 系列。 4. ARM 处理器一般支持的的数据类型都有哪些？ 答：8 位有符号字节类型数据；8 位无符号字节类型数据；16 位有符号半字类 型数据；16 位无符号半字类型数据；32 位有符号字类型数据；32 位无符号字 类型数据。 5. 什么是大端模式？什么是小端模式？请举例说明它们的区别。所谓的大端模式，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。所谓的小

13、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。若寄存器 R1=0x12345678，分别按小端模式和大端模式存储在 0x2000 字单元中，下图分别为在两种模式下内存的存储内容。6. 请简述 ARM7TDMI 采用哪几级流水线结构，并说明在 ARM 状态下各阶段指 令地址的关系。 答：ARM7 架构采用了三级流水线，分为取指（fetch） ，译码(decode)和执行 (execute)。程序计数器 R15（PC）总是指向取指的指令，而不是指向正在执行 的指令或者正在译码的指令。对于 ARM 状态下指令，PC 值=当前程序执行位置。7. 简述 ARM 和 TH

14、UMB 状态的区别，举例说明使用什么指令从 ARM 状态转换为 Thumb 状态。 答：ARM 状态：处理器执行 32 位的字对齐的 ARM 指令；Thumb 状态：处理 器执行 16 位的半字对齐的 Thumb 指令。 ARM 指令集和 Thumb 指令集均有切换处理器状态的指令 BX。 从 ARM 状态转换到 Thumb 状态： ADR R0, TSTART+ 1 BX R0 8. ARM 处理器有哪些工作模式？哪些是特权模式？哪些是异常模式？ 答：ARM 体系结构支持 7 种工作模式（Processor modes） ，分别为用户模式 （usr） 、快中断模式（fiq） 、中断模式（ir

15、q） 、管理模式（svc） 、数据访问终止 模式（abt） 、系统模式（sys） 、及未定义指令中止模式（und） 。除去用户模式 外的其他 6 种处理器工作模式称为特权模式（Privileged Modes）。除去用户模 式和系统模式以外的 5 种处理器工作模式称为异常模式（Exception Modes） 9.ARM 处理器共有多少个寄存器？在所有工作模式下，哪些寄存器都指向同一 个物理寄存器？ 答：ARM 处理器含有 37 个物理上独立的寄存器，其中包括 31 个通用寄存器和 6 个状态寄存器。R0-R12 寄存器在所有工作模式下都指向同一个物理寄存器。10.简述 CPSR 寄存器控制位的作用。答：（1）中断禁止位 I、F：I=1 禁止 IRQ 中断；F=1 禁止 FIQ 中断。 （2）T 标志位：该位 反映处理器的运行状态。当该位为 1 时，程序运行于 Thumb 状态，当该位为 0 时，表示运 行于 ARM 状态。(3) 运行模式位 M4:0：M0、M1、M2、M3、M4 是模式位。这些位决定 了处理器的运行模式。11. ARM 的异常中断包含哪些类型？它们的优先级顺序是怎样的？它们的异常 向量地址是多少？ 答：12. 当处理异常时，ARM 内核会做哪些处理？ 答：ARM 处理器对异常中断的响应过程如下： （1） 保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件