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第一章嵌入式系统概论一.填空1.嵌入式系统是以____为目的、以_____基础的计算机系统。2.计算机系统按应用可以分为______系统和_______系统。3.嵌入式系统按软件结构可分为嵌入式_____系统和嵌入式______系统。4.嵌入式系统按是否具有实时性能可分为嵌入式______系统和嵌入式_______系统。5.嵌入式实时系统除具有嵌入式系统的基本特征外，还具______和______的重要特点。6.嵌入式系统的硬件架构是以______为中心，由______，I/O设备，通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。7.嵌入式系统的软件通常固态化存储在______、_______或NVRAM中。8.嵌入式系统的开发由于受到______限制，通常采用______环境。9.嵌入式系统开发采用的交叉开发环境是由_____和______组成的。10.嵌入式系统的设计是使用一组________和_____来完成所需功能的过程。解答:1.嵌入式应用;计算机技术2.通用计算机;嵌入式计算机3.单线程;事件驱动4.非实时;实时5.实时性;可靠性6.嵌入式处理器;存储器7.ROM;FLASH8.系统资源开销的;交叉开发9.宿主机;目标机10.物理硬件;软件二.选择1.以下哪一项不属于嵌入式操作系统（）A．VxWorksB.WinCEC.BSDD.uClinux2.以下关于嵌入式系统说法正确的是（）A．以开发为中心B对实时，成本，功耗要求严格C．软硬件协同D软件可剪裁3.以下关于嵌入式系统说法正确的是（）A．嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统B．对高性能要求严格C．软硬件缺乏协同D．不要求实时性4.对响应时间有严格要求的嵌入式系统是（）A.嵌入式实时系统B.嵌入式多线程系统C.嵌入式多内核系统D.嵌入式轮转询问系统5.以下哪一项属于嵌入式系统不具备的特点（）A.采用专用处理器B.跨平台可移植C.软硬件协同一体化D.小型化与有限资源6.嵌入式系统硬件的核心是（）A.存储器B.嵌入式微处理器C.嵌入式微控制器D.BSP7.嵌入式系统的软件部分不包括()A．DSPB.嵌入式操作系统C.设备驱动程序D.应用程序8.对性能要求高的嵌入式系统是（）A.嵌入式实时系统B.嵌入式多线程系统C.嵌入式多内核系统D.嵌入式轮转询问系统9.嵌入式应用软件的开发阶段不包括（）A．交叉编译和链接B.开发环境的建立C．联机调试D.应用程序模块加载10.为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都保存在（）A．存储器芯片B.磁盘C.cacheD.CDROM解答:1.C2.A3.A4.A5.B6.B7.A8.C9.D10.A三.判断解答:四.名词解释解答:五.简答题1.给出嵌入式系统的一般定义和基本特征。2.嵌入式实时系统相对其它嵌入式系统具有哪些不同的特点？任意列举两种为实现嵌入式实时系统所采用的措施。3.请列举两种嵌入式系统开发的方法。4.请简述嵌入式系统的特点。5.请列举ARM处理器支持的运行模式。解答:1.定义：嵌入式系统（EmbeddedSystem）是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。基本特征：(1)专用性:采用专用的嵌入式处理器，功能算法的专用性；(2)小型化与有限资源:资源约束和空间约束与专用性；(3)系统软硬件设计的协同一体化：硬件与软件的协同设计和应用软件与操作系统的一体化设计开发。2.嵌入式实时系统除具有嵌入式系统的基本特征外，还具有实时性和可靠性的重要特点。为实现以上实时性能的要求，嵌入式系统一般采用如下方式：(1)采用高速硬件。如高速处理器、高速A/D、D/A等；(2)利用嵌入式处理器提供的中断功能；(3)需要嵌入式实时操作系统（RTOS）的支持；(4)应用程序代码量小、执行速度快。3.目前，嵌入式系统的开发有模拟开发调试、嵌入式在线仿真和远程调试等几种方法。4.1、面向特定应用的特点。2、嵌入式系统的硬件和软件都必须进行高效地设计。3、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。4、为了提高执行素的和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片中或单片机本身，而不是存储于磁盘中。5、嵌入式开发的软件代码尤其要求高质量，高可靠性。6、嵌入式系统本身不具备二次开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行再次开发。5.1、用户模式2、快速中断模式3、外部中断模式4、管理模式5、数据访问终止模式6、系统模式六.应用题解答:第二章.嵌入式处理器基础一.填空1.ARM嵌入式系统主要由______，相关支撑硬件和_______组成。2.ARM微处理器的特点包括:______，低成本和______。3.ARM处理器共有37个寄存器,包括31个_____和6个_____。4.ARM微处理器支持两种指令集：_____和______。5.ARM体系结构采用的特征有：________，________，3地址指令格式。6.ARM体系结构可用两种方法存储字数据，具体为______和______。7.ARM微处理器中，______下的寄存器集是ARM状态下寄存器集的一个______。8.ARM微处理器的工作模式中，系统模式并不是通过_____进入的，它和_____模式具有完全一样的寄存器。9.ARM处理器工作状态主要有____，睡眠，____。10.常用的嵌入式外围设备有______，通信设备，______。解答:1.嵌入式处理器;嵌入式软件系统2.低功耗;高性能3.通用寄存器;状态寄存器4.ARM指令集;Thumb指令集5.Load/Store体系结构;固定的32位指令6.大端模式;小端模式7.Thumb状态;子集8.异常;用户9.运行;空闲10.存储设备;显示设备二.选择1.以下哪一项不属于嵌入式处理器的特点（）A.对实时多任务支持能力强B.功耗低C.处理器结构不易扩展D.存储保护能力强2.以下哪一项不属于嵌入式处理器（）A.PowerPCB.pentiumC.ARMD.MIPS3.在指令系统的各种寻址方式中，获取操作数最快的方式是（）A.直接寻址B.立即寻址C.寄存器寻址D.间接寻址4.ARM微处理器的寄存器在Thumb状态与ARM状态下相同的是（）A.R8-R12B.R15和CPSRC.R13-R14D.R0-R75.ARM指令系统采用（）指令A.单地址B.双地址C.三地址D.四地址6.ARM3级流水线下取第一条指令前程序计数器为PC，则取第三条指令为（）APC+3BPC+6CPC+8DPC+127.以下哪一项不属于ARM内核的功能模块（）A.支持16位压缩指令集ThumbB.支持片上DebugC.媒体功能扩展SIMDD.嵌入式ICE，支持片上断点和调试8.ARM寄存器组中除了以下哪组寄存器以外所有处理器模式下都可以访问（）A.SPSRB.R0-R7C.CPSRD.R8-R99.ARM异常处理中，软件中断处理程序执行（）指令可以从SWI模式返回，无论是在ARM状态还是Thumb状态。A.MOVSPC,R14_svcB.MOVEQPC，R14_svcC.MOVSPC,R14_undD.MOVEQPC,R14_und10.以下哪一项不属于ARM异常中断（）A．复位B.IRQC.条件转移D.数据终止解答:1.C2.B3.B4.D5.C6.D7.C8.A9.A10.C三.判断1.FIQ异常是为了支持数据传输或者中断处理而设计的。()2.ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。()3.ARM微处理器采用RISC指令集，使用大量的寄存器。()4.所有的ARM指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。()5.ARM微处理器的存储器格式必须按对齐规则对存储单元进行访问。()6.ARM微处理器通用寄存器R14～R0、程序计数器PC、一个或两个状态寄存器都是可访问的。()7.ARM状态下的寄存器组织分为三类：分组寄存器，程序寄存器，状态寄存器。()8.R13在Thumb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存器作为堆栈指针。()9.ARM微处理器中状态寄存器的低8位称为控制位，发生异常时这些位可以被改变，但当处理器运行特权模式，这些位不可以改变。()10.ARM微处理器可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。()解答:1.错2.对3.对4.对5.错6.对7.错8.错9.错10.对四.名词解释1.单机处理器2.ARM架构3.超标量体系结构4.DSP微处理器5.嵌入式片上系统解答:1.所谓单机处理器是指那些专门用于处理功能的处理器芯片，相对于集成化处理器，单机处理器需要一些外围电路支持才能够实现其基本功能。2.进阶精简指令集机器，是一个32位精简指令集（RISC）中央处理器架构，ARM处理器体系结构由ARM公司开发并拥有知识产权。3.能够在一个时钟周期执行多个指令，在超标量体系结构设计中，处理器或指令编译器判断指令能独立于其它顺序指令执行，还是依赖于另一指令，必须跟其按顺序执行，然后处理器使用多个执行单元同时执行两个或更多独立指令。4.是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。5.单个芯片上集成一个完整的系统，对所有或部分必要的电子电路进行包分组的技术。完整的系统一般包括中央处理器，存储器以及外围电路等。随着电子数据交换的推广和VLSI设计的普及化，以及半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上可以实现一个更为复杂的系统。五.简答题1.当出现异常时，ARM微处理器会执行哪几步操作？2.请简述ARM微处理器两种工作状态集的切换操作及方法。3.请简述ARM微处理器的用户模式和特权模式，以及用户模式向特权模式的转换。4.ARM微处理器的运行模式有有哪几种，请列举并说明。5.如何进行嵌入式处理器的选型？6.嵌入式处理器通常划分为哪四大类型？试列举出来。7.试简述Thumb技术。解答:1.（1）将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。若异常是从ARM状态进入，则LR寄存器中保存的是下一条指令的地址（当前PC＋4或PC＋8，与异常的类型有关）；若异常是从Thumb状态进入，则在LR寄存器中保存当前PC的偏移量，这样，异常处理程序就不需要确定异常是从何种状态进入的。例如：在软件中断异常SWI，指令MOVPC，R14_svc总是返回到下一条指令，不管SWI是在ARM状态执行，还是在Thumb状态执行；（2）将CPSR复制到相应的SPSR中；（3）根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位；（4）强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程处。2.ARM指令集和Thumb指令集均有切换处理器状态的指令，并可在两种工作状态之间切换：（1）在开始执行代码时，处于ARM状态；（2）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；（3）当处理器处于Thumb状态时发生异常（如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等），则异常处理返回时，自动切换到Thumb状态；（4）当操作数寄存器的状态位为0时，执行BX指令（状态跳转）时可以使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态。在处理器进行异常处理时，把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。3.(1)除了用户模式之外的其他6种处理器模式称为特权模式.特权模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意地进行处理器模式的切换。(2)特权模式中，除系统模式外，其他5种模式又称为异常模式。大多数的用户程序运行在用户模式下，此时，应用程序不能够访问一些受操作系统保护的系统资源，应用程序也不能直接进行处理器模式的