嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題

1、1、 什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入到對象體系中的專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)2、 嵌入式系統(tǒng)的3個(gè)基本特點(diǎn)？嵌入性、專用性、計(jì)算機(jī)3、 什么是嵌入式處理器，嵌入式處理器可以分為幾大類？嵌入式處理器是為了完成特殊的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的特殊目的的處理器。分為嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處理器、嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）4、 廣泛使用的三種操作系統(tǒng)？多道批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)5、 常見的4種嵌入式操作系統(tǒng)？嵌入式Linux、Win CE、VxWorks、C/OS-II6、 ARM是什么樣的公司？它是一家微處理器行業(yè)的知名企業(yè)，該企業(yè)設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器。特點(diǎn)是只

2、設(shè)計(jì)芯片，而不生產(chǎn)。它將技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商，并提供服務(wù)7、 什么是RISC？RISC是精簡指令集計(jì)算機(jī)的縮寫8、 舉出2個(gè)ARM公司當(dāng)前應(yīng)用比較多的ARM處理器核？ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、intel的Xscale系列和MPCore系列9、 ARM7TDMI中的T、D、S、I分別表示什么含義？T：支持高密度16位的Thumb指令集D：支持片上調(diào)試S：ARM7TDMI 的可綜合（synthesizable）版本（軟核）I：支持EmbededICE觀察硬件M：支持64位乘法10、 ARM7TDMI處理器采用什么樣的體系結(jié)構(gòu)，其地址空

3、間多大？ARM處理器使用馮.諾依曼結(jié)構(gòu)使用單個(gè)平面的232個(gè)8位字節(jié)地址空間。地址空間可以看作是包含230個(gè)32位字，或231個(gè)16位半字。11、 ARM7TDMI處理器采用幾級流水線處理，使用何種存儲器編址方式？ARM7TDMI處理器采用三級流水線。ARM處理器將存儲器看做是一個(gè)從0開始的線性遞增的字節(jié)集合。12、 ARM處理器模式和ARM處理器狀態(tài)有什么區(qū)別？ARM處理器模式指用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。ARM處理器狀態(tài)指ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)ARM兩種處理器狀態(tài)下均有上述7種模式。13、 ARM7TDMI內(nèi)部寄存器特點(diǎn)？分別為31個(gè)通用3

4、2位寄存器和6個(gè)狀態(tài)寄存器。它們不能在同一使勁同時(shí)被訪問，對其的訪問取決于處理器狀態(tài)和處理器模式14、 ARM7TDMI有幾種尋址方式？寄存器尋址、立即尋址、寄存器移位尋址、寄存器間接尋址、基址尋址、多寄存器尋址、堆棧尋址、相對尋址15、 ARM7的內(nèi)部寄存器R13、R14、R15的主要功能和作用？R13：堆棧指針，用于保存堆棧的出入口處地址、保存待使用寄存器的內(nèi)容R14：連接寄存器，當(dāng)使用BL指令調(diào)用子程序時(shí)，返回地址將自動存入14中；當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，將R14對應(yīng)的異常模式版本設(shè)置為異常返回地址；其他時(shí)候作為通用寄存器。 R15：程序寄存器，總是指向正在“取指”的指令16、 請說明MOV指令與

5、LDR加載指令的區(qū)別和用途？LDR的操作數(shù)既可以來源于寄存器也可以來源于存儲器，MOV的操作數(shù)能來源于寄存器。LDR指令從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)放入寄存器，用于對內(nèi)存變量和數(shù)據(jù)的訪問、查表、程序的跳轉(zhuǎn)、外圍部件的控制操作等；MOV指令將8位立即數(shù)或寄存器傳送到目標(biāo)寄存器（Rd），可用于移位運(yùn)算等操作17、 LPC2000系列器件有幾種常見的封裝形式和其封裝特點(diǎn)？常見的封裝有64腳封裝，144腳封裝功耗低，有多個(gè)32位定時(shí)器，多達(dá)9個(gè)外部中斷，16K字節(jié)靜態(tài)RAM，1/128/256k字節(jié)片F(xiàn)lash存儲器，128為寬度接口加速器，4路10位ADC或8路10位ADC（64腳和144腳封裝），46或761

6、12個(gè)GPIO（64腳和144腳封裝），18、 簡要說明一下LPC2000系列器件片內(nèi)存儲器的特點(diǎn)？片內(nèi)存儲器分為片內(nèi)Flash和片內(nèi)靜態(tài)RAM。片內(nèi)Flash通過128位寬度的總線與ARM內(nèi)核相連，具有很高的速度，特有的存儲器加速功能，可以將程序直接放在Flash上運(yùn)行。SRAM支持8位、16位和32位的讀寫訪問。19、 為什么要進(jìn)行存儲器重映射？存儲器重映射是為了實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)塊和異常向量表地址的固定。重映射引導(dǎo)塊，有利于用戶調(diào)用其中的某些程序，增加代碼的可移植性；異常向量表重映射為了能讓ARM內(nèi)核通過訪問0x00000x003F地址訪問到其他存儲區(qū)域的向量表20、 LPC2000系列ARM7微

7、控制器對向量表有什么要求（向量表中的保留字）？向量表中有一個(gè)空隙以確保軟件能與不同的ARM結(jié)構(gòu)兼容；表中異常入口地址處放置的是跳轉(zhuǎn)指令，已轉(zhuǎn)向中斷子程序。FIQ地址要放在向量表的最后；21、 ARM7微控制器內(nèi)FLASH是多少位寬度的接口？它是通過哪個(gè)功能模塊來提高FLASH的訪問速度？FLASH是128位寬度的接口，通過存儲器加速模塊提高其訪問速度22、 FIQ、IRQ有什么不同？向量IRQ和非向量IRQ有什么不同？FIQ是快速中斷，具有最高優(yōu)先級，中斷處理轉(zhuǎn)入FIQ模式；IRQ是普通中斷，優(yōu)先級低于FIQ，中斷處理轉(zhuǎn)入IRQ模式。向量IRQ支持16個(gè)向量IRQ中斷，16個(gè)優(yōu)先級，能為每個(gè)中

8、斷源設(shè)置服務(wù)程序地址；非向量IRQ支持一個(gè)非向量IRQ中斷，所有中斷都共用一個(gè)相同的服務(wù)程序入口地址23、 LPC2000系列芯片共有幾個(gè)外接中斷輸入？它們是FIQ，還是IRQ？共有4個(gè)外接中斷輸入，它們既可以是IFQ也可以是IRQ24、 LPC2000系列芯片常用的開發(fā)工具？ADS、IAR、JATG、ISP25、 什么是嵌入式處理器的最小系統(tǒng)？最小系統(tǒng)是指提供嵌入式處理器運(yùn)行所必須的條件的電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成的系統(tǒng)26、 嵌入式處理器的最小系統(tǒng)包含那些基本電路？最小系統(tǒng)包含時(shí)鐘系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、復(fù)位及其配置系統(tǒng)、存儲器系統(tǒng)（可選）、調(diào)試測試系統(tǒng)（可選）基本電路包括：末級電源電路、前級電源

9、電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、程序存儲器（可選）、調(diào)試接口電路（可選）二、問答題1、 ARM7TDMI支持哪幾種指令集，各有什么特點(diǎn)？支持ARM指令集和Thumb指令集兩種。ARM指令集：指令32位，效率高，代碼密度低，所有ARM指令都是可以有條件執(zhí)行的 Thumb指令集：指令16位，代碼密度較高，Thumb指令僅有一條指令具備條件執(zhí)行功能。保持ARM的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢，是ARM指令集的子集。2、 ARM7TDMI有幾種處理器模式，簡單介紹該幾種模式的工作特點(diǎn)？ARM7TDMI有7種處理器模式。用戶模式：正常程序運(yùn)行的工作模式，不能直接從用戶模式切換到其它模式系統(tǒng)模式：用于支持操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)

10、等，可以直接切換到其它模式快中斷模式：用于快速中斷處理，支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理，只有在FIQ異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式中斷模式：用于通用中斷處理，只有在IRQ異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式管理模式：供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式，只有在系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式中止模式：用于虛擬內(nèi)存和/或存儲器保護(hù)未定義模式：支持軟件仿真的硬件協(xié)處理器，只有在未定義指令異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式3、 什么是引導(dǎo)程序？什么是啟動程序？兩者有什么區(qū)別？引導(dǎo)程序是ARM微處理器在上電或復(fù)位后首先運(yùn)行Boot Block中的一段代碼；啟動程序是在運(yùn)行引導(dǎo)程序后，正式運(yùn)行用戶main函數(shù)之前，還需要運(yùn)行一段代碼引導(dǎo)

11、程序由芯片廠商固化在芯片中，功能包括：判斷運(yùn)行哪個(gè)存儲器上的程序、檢查用戶代碼是否有效、判斷芯片是否被加密、芯片的在應(yīng)用編程(IAP)以及在系統(tǒng)編程功能(ISP)。啟動程序由用戶添加，功能包括：向量表定義、堆棧初始化、系統(tǒng)變量初始化、中斷系統(tǒng)初始化、I/O初始化、外圍初始化，地址重映射等操作4、 簡要描述LPC2000系列芯片內(nèi)部GPIO的功能特點(diǎn)？（1） 可以獨(dú)立控制每個(gè)GPIO口的方向；（2） 可以獨(dú)立設(shè)置每個(gè)GPIO的輸出狀態(tài)；（3） 所有GPIO口在復(fù)位后默認(rèn)位輸入狀態(tài)。5、 試說明LPC2000系列芯片的引腳設(shè)置寄存器PINSEL0、PINSEL1、PINSEL2的具體功能？PINS

12、EL0控制引腳P0.0P0.15的連接狀態(tài)，每兩位控制一個(gè)引腳PINSEL1控制引腳P0.16P0.31的連接狀態(tài)，每兩位控制一個(gè)引腳PINSEL2控制P1端口和P2端口6、 試說明LPC2000系列芯片的存儲器映射的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？（看圖回答問題4）（1）0GB向上為128KB或256KB的片內(nèi)非易失性存儲器；（2）1GB向上為16KB片內(nèi)靜態(tài)RAM；（3）2GB向下為Boot Block重映射；（4）3.5GB向上為VPB外設(shè)；（5）4GB向下為AHB外設(shè)7、 試說明LPC2000系列芯片內(nèi)部向量中斷控制器（VIC）的功能特點(diǎn)？（看圖回答問題5）（1） 可以管理最多32個(gè)中斷請求，可將其編程為F

13、IQ、向量IRQ或非向量IRQ（2） 有16個(gè)向量IRQ中斷；（3） 16個(gè)優(yōu)先級，可動態(tài)分配優(yōu)先級；（4） 可產(chǎn)生軟件中斷8、 試說明LPC2000系列芯片的向量中斷和非向量中斷的功能特點(diǎn)？向量中斷支持16個(gè)向量IRQ中斷；16個(gè)優(yōu)先級；每個(gè)優(yōu)先級指定一個(gè)服務(wù)程序入口地址非向量中斷支持1個(gè)非向量IRQ中斷； 所有非向量IRQ的入口地址都相同9、 試說明LPC2000系列芯片內(nèi)部定時(shí)器的功能特點(diǎn)？（看圖回答問題6）（1） 各含有一個(gè)可編程32位預(yù)分頻器；（2） 具有4路捕獲通道，當(dāng)輸入信號跳變時(shí)可取得定時(shí)器的瞬時(shí)值，也可選擇使捕獲事件產(chǎn)生中斷（3） 有4個(gè)32位匹配寄存器，匹配時(shí)動作有3種：定

14、時(shí)器繼續(xù)工作，可選擇產(chǎn)生中斷；停止定時(shí)器，可選擇中斷；復(fù)位定時(shí)器，可選擇中斷（4） 有4個(gè)對應(yīng)于匹配寄存器的外部輸出，匹配時(shí)輸出有4種：設(shè)置為低電平；設(shè)置為高電平；翻轉(zhuǎn)；無動作10、 簡要描述LPC2000系列芯片內(nèi)部定時(shí)器的預(yù)分頻功能，匹配功能，捕獲功能？預(yù)分頻功能：通過設(shè)置某個(gè)常量來控制pclk（定時(shí)器的時(shí)鐘源）的分頻匹配功能：當(dāng)定時(shí)器值等于預(yù)設(shè)的匹配值時(shí)，從引腳輸出特定的信號捕獲功能：如果輸入信號滿足設(shè)定的要求，將觸發(fā)捕獲動作，將定時(shí)器的計(jì)數(shù)值保存到捕獲寄存器中。11、 試說明LPC2000系列芯片內(nèi)部都具有那些外設(shè)接口，及其特點(diǎn)？12、 試比較說明JATG工具和ISP工具的異同點(diǎn)？兩者

15、都可以將程序下載到開發(fā)板上。JATG通過計(jì)算機(jī)的并口和開發(fā)板的JATG口下載程序；ISP通過計(jì)算機(jī)的串口和開發(fā)板的UART0下載程序三、看圖回答問題1、 下圖是ARM7處理器的當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器，請簡單說明各位的功能。N：負(fù)標(biāo)志位，運(yùn)算結(jié)果的第31位值，記錄標(biāo)志設(shè)置的結(jié)果Z：零標(biāo)志位，如果標(biāo)志設(shè)置操作的結(jié)果為0，則置位C：進(jìn)位標(biāo)志位，記錄無符號加法溢出，減法無錯(cuò)位，循環(huán)移位V：溢出標(biāo)志位，記錄標(biāo)志設(shè)置操作的有符號溢出I：中斷禁止標(biāo)志位，置位時(shí)禁止IRQ中斷，否則允許IRQ中斷使能F：中斷禁止標(biāo)志位，置位時(shí)禁止FIQ中斷，否則允許FIQ中斷使能T：控制位，置位時(shí)處理器運(yùn)行在Thumb狀態(tài)下，清零

16、時(shí)處理器運(yùn)行在ARM狀態(tài)下M0M4：模式控制位，定義處理器的7中模式其余位為保留位，留作將來使用2、 下圖是LPC2000內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生系統(tǒng)圖，試對該圖進(jìn)行簡單的描述說明。晶體振蕩器為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號（Fosc）；在復(fù)位或處理器從掉電模式喚醒時(shí)，喚醒定時(shí)器為輸入的時(shí)鐘信號做計(jì)數(shù)延時(shí)，使芯片內(nèi)部有時(shí)間進(jìn)行初始化；PLL把Fosc信號提高到一個(gè)符合用戶需要的頻率（Fcclk），用于CPU內(nèi)核；VPB分頻器用于把Fcclk信號降低到一個(gè)合適的Fpclk（也可以不降低），用于外設(shè)部件3、 下圖是ARM7系統(tǒng)內(nèi)部的存儲器加速模塊（MAM）連接結(jié)構(gòu)示意圖，試針對該示意圖說明MAM如何實(shí)現(xiàn)存儲器加速功

17、能。存儲器加速模塊中Flash存儲器可以存放4個(gè)32位ARM指令或8個(gè)16位Thumb指令，它們被分成兩組，輪番工作，及時(shí)的為CPU提供需要的指令和數(shù)據(jù)，以防止CPU取指暫停。程序順序執(zhí)行時(shí)，一個(gè)Flash組包含當(dāng)前正在取指的指令和包含該指令的整個(gè)Flash行，而另一個(gè)Flash組則包含或正在預(yù)取指下一個(gè)連續(xù)的代碼行。程序出現(xiàn)分支時(shí)，在預(yù)取指緩存區(qū)中保存著將要執(zhí)行的指令，在分支跟蹤緩存區(qū)中保存著程序跳轉(zhuǎn)后可執(zhí)行到的指令。程序獲取數(shù)據(jù)時(shí)，如果數(shù)據(jù)不在MAM的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，那么MAM會執(zhí)行一次Flash讀操作，把一個(gè)128位的數(shù)據(jù)行存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，這樣就加快了按順序訪問數(shù)據(jù)的速度4、 下圖是ARM7

18、系統(tǒng)存儲器映射圖，試對該映射圖進(jìn)行簡單的描述說明。（問答題6）5、 下圖是ARM7系統(tǒng)中斷向量控制器（VIC）內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，試說明VIC的功能特點(diǎn)。（問答題7）6、 下圖是ARM7系統(tǒng)每個(gè)I/O端口的內(nèi)部寄存器控制結(jié)構(gòu)示意圖，看圖填寫下表的寄存器功能說明內(nèi)容。序號通用名稱功能說明1IOPIN從該寄存器中可以讀出引腳的當(dāng)前狀態(tài)，和方向模式無關(guān)2IOSET該寄存器控制引腳輸出高電平，為1時(shí)高電平，為0無效3IODIR該寄存器單獨(dú)控制每個(gè)IO口的方向，為1時(shí)輸出，為0時(shí)輸入4IOCLR該寄存器控制引腳輸出低電平，為1時(shí)低電平為0無效7、 下圖是ARM7系統(tǒng)內(nèi)部的定時(shí)器結(jié)構(gòu)示意圖，試說明內(nèi)部定時(shí)器的

19、功能特點(diǎn)。（問答題9）四、計(jì)算題1、 設(shè)有一個(gè)基于LPC2114的系統(tǒng)，所使用的石英晶振為10MHz。請計(jì)算出最大的系統(tǒng)時(shí)鐘（Fcclk）頻率為多少？此時(shí)PLL的M值和P值各為多少？請列出計(jì)算公式，并編寫設(shè)置PLL的程序段。依題得，F(xiàn)osc=10MHz因?yàn)镕cclk范圍為10MHz60MHz，所以最大的系統(tǒng)所時(shí)鐘Fcclk=60MHzM=Fcclk/Fosc=60/10=6因?yàn)镕cco范圍為156MHz320MHz，P=Fcco/（2Fcclk）所以當(dāng)Fcco取最小值時(shí)，P=156/（2*60）=1.3當(dāng)Fcco取最大值時(shí)，P=320/（2*60）=2.67因?yàn)镻的值必須是1、2、4、8中的一個(gè)，所以P=2uint8 PLLSet(uint32 Fcclk, uint32 Fosc, uint32 Fcco) uint8 i; uint32 plldat; i = (Fcco / Fcclk); / 計(jì)算PLL分頻值，i的值為2P