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嵌入式系统复习题一、填空题：1、试列举三种主流的嵌入式处理器：（ARM）、（MIPS）、（PowerPC）。2、ARM处理器共有（37）个寄存器，其中包括（31个通用寄存器）和（6个状态寄存器）。3、寄存器R13在ARM指令中（堆栈指针SP）。R14也称（程序连接寄存器LR）在程序里的作用是（程序计数器PC的备份）。当发生中断或异常时，对应分组寄存器分别是（R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用来保存R15的返回值）。4、ARM微处理器支持两种指令集：（ARM）和（Thumb）。5、寄存器R15用作（程序计数器PC）。该寄存器在ARM状态下，（位[1:0]为00），位[31:2]用于保存PC；在Thumb状态下，（位[0]为0），位[31:1]用于保存PC。6、CPSR用作(状态寄存器)，CPSR可在任何运行模式下被访问。每一种运行模式下又都有一个专用的物理状态寄存器，称为（程序状态保存寄存器SPSR）。7、Thumb状态下的寄存器集是ARM状态下寄存器集的一个子集，程序可以直接访问的通用寄存器是（R0—R7,PC,SP,LR,CPSR）。8、ARM指令中条件执行功能是通过（指令中添加条件码）来实现的，包含的条件码位于指令的最高（四）位。9、试列举五种以上常见的嵌入式操作系统：（μC/OS-II）、（Vxworks）、（WinCE）、（Linux/μCLinux）、（PalmOS）。10、计算机结构中，哈佛结构和冯?诺依曼结构的主要区别是（指令与数据分开），ARM7采用（冯?诺依曼结构），ARM9采用（哈佛结构）。11、ARM处理器采用（Thumb指令）操作来访问SFR。SFR内部寄存器12、在ARM汇编语言程序设计中，语句一般是由（指令操作码）、（指令的条件码）、（目标寄存器编码）和（包含第一个操作数的寄存器编码）组成。二、名词解释：1、ARM处理器：先进的RISC指令集处理器。广泛地使用在许多嵌入式系统设计。2、交叉编译：在一种计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码，这个编译过程就叫交叉编译。3、异常：异是导致程序中断运行的一种指令流。（是指CPU在执行指令时出现的错误，即不正常的情况。异常是与当前所执行的程序有关的，如存取数据或指令错误、计算结果溢出等。）4、大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中。5、小端格式：低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节。6、寻址方式：处理器根据指令中给出的（地址）信息，寻找操作数（物理地址）的方式。7、嵌入式系统：广义上：凡是不用于通用目的的可编程计算机设备，就可以算是嵌入式计算机系统。狭义上而言，嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系统。8、GNU：GNU（GNU’sNotUnix），它的目标是建立可自由发布和可移植的类Unix操作系统。9、伪指令：是汇编语言程序里的特殊指令助记符，在汇编时被合适的机器指令替代。10、伪操作：为汇编程序所用，在源程序进行汇编时由汇编程序处理，只在汇编过程起作用，不参与程序运行。11、RTOS：实时系统，能够对外部事件做出及时响应的系统。12、微控制器：俗称“单片机＂，它将整个计算机系统集成到一块芯片中。三、简答题：1、请从广义和狭义两个方面简述嵌入式系统的含义。答：嵌入式系统:EmbeddedSystem广义上：凡是不用于通用目的的可编程计算机设备，就可以算是嵌入式计算机系统。狭义上:，嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系统。2、简述采用RISC架构的ARM微处理器的特点。a.采用固定长度的指令格式，指令规整，简单，基本寻址2~3种。b.使用单周期指令，便于流水线操作。c.大量使用寄存器，提高指令的执行效率。d.所有的指令都可以根据前面的执行后，决定是否执行从而提高指令的执行效率。e.可以加载/存储指令，批量传输数据，以提高数据的传输效率。3、选择嵌入式微处理器时，应考虑那些因素？a,调查市场上已有的CPU供应商。b,CPU的处理速度c,技术指标。d,处理器的低功耗。e,处理器的软件支持工具。f,处理器是否内置调试工具。g,处理器供应商是否提供评估板。h,片内存储容量。4、简述嵌入式系统的特点。（1）软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体；（2）需要操作系统支持，代码少，执行速度快；（3）系统内核小、专用性强、系统精简。（4）高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。（5）嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。（6）嵌入式系统开发需要开发工具和环境。5、画出当前主流嵌入式系统的硬件组成结构框图。6、比较ARM920T和ARM720T的主要异同。ARM95级流水线独立的指令总线哈佛结构ARM73级流水线数据与指令一起冯·诺依曼结构7、ARM9指令是几级流水线，各阶段执行什么操作？答：ARM9采用5级流水线。取指：从指令Cache中读取指令。译码：对指令进行译码，识别出是对哪个寄存器进行操作并从通用寄存器中读取操作数。执行：进行ALU运算和移位操作，如果是对存储器操作的指令，则在ALU中计算出要访问的存储器地址。数据缓冲：如果是对存储器访问的指令，用来实现数据缓冲功能（通过数据Cache）回写：将指令运算或操作结果写回到目标寄存器中。8、写出不少于12类嵌入式产品中的常用接口。UART接口、SPI接口、I2C接口、ADC和触摸屏接口、USB接口、以太网接口、外存接口、LCD接口、时钟接口、PWM接口、中断接口、JTAG接口、VGA接口、音频接口9、若允许FIQ、IRQ中断，CPSR如何设置？FIQ:CPSR[4:0]=0B10001IRQ:CPSR[4:0]=0B10010CPSR[5]=0CPSR[6]=0CPSR[7]=010、举例说明ARM的各种寻址方式。寄存器寻址：LDRR1,R2寄存器间接寻址：LDRR1,[R2]寄存器偏移寻址：LDRR1,[R2,-R4,LSL#3]立即寻址:LDR,R3，#34多寄存寻址：LDMIAR0,{R1,R3,R4,R5}11、对比说明ADR、ADRL与LDR的区别与联系。ADR：小范围的地址读取伪指令。ADRL：中等范围的地址读取伪指令。LDR：大范围的地址读取伪指令。ADR伪指令功能：将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中。ADRL伪指令功能：将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中，比ADR伪指令可以读取更大范围的地址。LDR伪指令功能：用于加载32位立即数或一个地址值到指定的寄存器。12、（没找到）13、简述S3C2410Nandflash存储器的启动过程。(1)完成复位(2)如果自动启动模式使能，NANDFlash存储器的前4KB自动复制到Steppingstone内部缓冲器中(3)Steppingstone映射到nGCS0(4)CPU在Steppingstone的4KB内部缓冲器中开始执行启动代码14、简述Bootloader启动过程。第一阶段(1)、基本的硬件设备初始化(2)、为阶段2代码准备RAM空间(3)、拷贝阶段2代码到RAM空间(4)、设置好堆栈(5)、跳转到阶段2的C程序入口点第二阶段(1)、初始化本阶段要使用到的硬件(2)、检测系统内存映射(memorymap)(3)、将kernel和根文件系统映像从flash读到RAM空间(4)、为kernel设置启动参数(5)、调用内核15、请简述嵌入式软件Bootloader的两种工作模式。（1)启动加载模式：启动加载模式称为“自举”（Autonomous）模式。即Bootloader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行，整个过程并没有用户的介入。启动加载模式是Bootloader的正常工作模式，在嵌入式产品发布的时侯，Bootloader必须工作在这种模式下。(2)下载模式：在这种模式下，目标机上的Bootloader将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机下载文件。下载内容及存储：主要是下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常首先被Bootloader保存到目标机的RAM中，然后再被Bootloader写到目标机上的FLASH类固态存储设备中。16、简述ARM9处理器的7种运行模式。(1)用户模式（usr)：非特权模式，大部分任务执行在这种模式。（正常程序执行的模式）(2)快速中断模式（fiq）：当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入这种模式。（高速数据传输或通道处理）(3)外部中断模式（irq）：当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入这种模式。（通常的中断处理）(4)管理模式（svc)：当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式。(供操作系统使用的一种保护模式)(5)中止模式（abt）：当存取异常时将会进入这种模式。(虚拟存储及存储保护)(6)未定义模式（und）：当执行未定义指令时会进入这种模式。(软件仿真硬件协处理器)(7)系统模式（sys）：供需要访问系统资源的操作系统任务使用。（特权级的操作系统任务）17、ARM9处理器的寻址方式有那些？立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、堆栈寻址、块拷贝寻址、相对寻址18、ARM9有哪些处理器模式？哪些是特权模式？哪些是异常模式？异常模式：除用户模式、系统模式之外的五种模式称为异常模式。特点：以各自的中断或异常方式进入，并且处理各自的中断或异常。特权模式：除用户模式之外的工作模式又称为特权模式特点：应用程序可以访问所有的系统资源，可以任意地进行处理器模式的切换19、ARM9的7种工作模式中用户模式为非特权模式，与特权模式相比有哪些权限限制？（1）在用户模式下，应用程序不能访问受操作系统保护的系统资源，不能进行处理器模式的切换。（2）在特权模式下，应用程序可以访问所有的系统资源，可以任意进行处理器模式的切换。20、S3C2410存储器组织及地址分配。S3C2410X的存储器管理器提供访问外部存储器的所有控制信号：26位地址信号、32位数据信号、8个片选信号、以及读/写控制信号等。S3C2410X的存储空间分成8组，最大容量是1GB，bank0---bank5为固定128MB，bank6和bank7的容量可编程改变，可以是2、4、8、16、32、64、128MB，并且bank7的开始地址与bank6的结束地址相连接，但是二者的容量必须相等。bank0可以作为引导ROM，其数据线宽只能是16位和32位，复位时由OM0、OM1引脚确定；其它存储器的数据线宽可以是8位、16位和32位。S3C2410X的存储器格式，可以编程设置为大端格式，也可以设置为小端格式。21、ARM7在ARM状态下有多少个寄存器？通常堆栈指针使用哪个寄存器？连接寄存器LR有什么功能？答：有37个32位的寄存器其中31个为通用寄存器；6个为状态寄存器。R13：寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针SP。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：寄存器R14也称作子程序链接寄存器（SubroutineLinkRegister）或链接寄存器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。22、嵌入式处理器ARM7/9TDMI中TDMI的基本含义是什么？TDMI的基本含义为（对其它系列也适用）：T：支持16位压缩指令集Thumb，称为T变种D：支持片上Debug，称为D变种M：内嵌硬件乘法器Multiplier，称为M变种I：嵌入式ICE，支持片上断点和调试，称为I变种23、简述冯-诺伊曼、哈佛结构的特点（1）冯·诺曼结构特点：必须有一个存储器；必须有一个控制器；必须有一个运算器，用于完成算术运算