嵌入式系統(tǒng)課后習(xí)題及答案

1、第1章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)1. 什么是嵌入式系統(tǒng)它由哪幾部分組成有何特點(diǎn)寫出你所想到的嵌入式系統(tǒng)。答：（1）定義：國內(nèi)對嵌入式系統(tǒng)的一般定義是：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，從而能夠適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（2）組成：嵌入式處理器、外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等幾部分組成。（3）特點(diǎn)：a.軟硬件一體化，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、行業(yè)技術(shù)于一體；b.需要操作系統(tǒng)支持，代碼小，執(zhí)行速度快；c.專用緊湊，用途固定，成本敏感；d.可靠性要求高；e.多樣性，應(yīng)用廣泛，種類繁多。（4）嵌入式系統(tǒng)：個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、機(jī)頂盒（STB）、

2、IP電話。2. 嵌入式處理器分為哪幾類答：（1）低端的微控制器（MicroControllerUnit,MCU）；（ 2）中高端的嵌入式微處理器（EmbededMicroProcessorUnit,EMPU）；（ 3）通信領(lǐng)域的DSP處理器（DigitalSignalProcessorQSP（ 4）高度集成的片上系統(tǒng)（SystemonChip,So）C。3. ARM英文原意是什么它是一個(gè)怎樣的公司其處理器有何特點(diǎn)答：（1）英文原意：AdvancedRISCMachines高級精簡指令集機(jī)器。（2）公司簡介：該公司是全球領(lǐng)先的1632位RISC®處理器知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)供應(yīng)商，通過將其高性能

3、、低成本、低功耗的RISC微處理器、外圍和系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給合作伙伴來生產(chǎn)各具特色的芯片。ARM公司已成為移動(dòng)通信、手持設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)嵌入式解決方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。（3）其處理器特點(diǎn)：a.小體積、低功耗、低成本而高性能；32位雙指令集；c.全球的合作伙伴眾多。4. 什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)它有哪些特征如何分類答：（1）實(shí)時(shí)系統(tǒng)的定義：實(shí)時(shí)系統(tǒng)（RealTimeSystem）是指產(chǎn)生系統(tǒng)輸出的時(shí)間對系統(tǒng)至關(guān)重要的系統(tǒng)。（ 2）特征：實(shí)時(shí)性、并行性、多路性、獨(dú)立性、可預(yù)測性、可靠性。（ 3）分類：根據(jù)響應(yīng)時(shí)間的不同，實(shí)時(shí)系統(tǒng)可分為3種類型：強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)、弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)、一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)。根據(jù)確定性的不同，實(shí)

4、時(shí)系統(tǒng)可分為2種類型：硬實(shí)時(shí)、軟實(shí)時(shí)。5. RTOS*哪幾部分組成它有哪些特點(diǎn)與一般操作系統(tǒng)相比有何不同答：（1）組成：實(shí)時(shí)內(nèi)核、網(wǎng)絡(luò)組件、文件系統(tǒng)、圖形用戶界面。（2）特點(diǎn)：a.支持異步事件的響應(yīng)；b.中斷和調(diào)度任務(wù)的優(yōu)先級機(jī)制；c.支持搶占式調(diào)度；d.確定的任務(wù)切換時(shí)間和中斷延遲時(shí)間；e.支持同步。（3）與一般OS的不同：a.實(shí)時(shí)性：響應(yīng)速度快，只有幾微秒；執(zhí)行時(shí)間確定，可預(yù)測；b.代碼尺寸小：只有10500KB節(jié)省內(nèi)存空間，降低成本；c.應(yīng)用程序開發(fā)較難；d.需要專用開發(fā)工具：仿真器、編譯器和調(diào)試器等。6. 單片機(jī)系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)和SOC系統(tǒng)三者有何區(qū)別和聯(lián)系答：（1）目前嵌入式系統(tǒng)的主

5、流是以32位嵌入式微處理器為核心的硬件設(shè)計(jì)和基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS的軟件設(shè)計(jì)；（ 2）單片機(jī)系統(tǒng)多為4位、8位、16位機(jī)，不適合運(yùn)行操作系統(tǒng)，難以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算及處理功能；（ 3）嵌入式系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)基于平臺的設(shè)計(jì)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，單片機(jī)大多采用軟硬件流水設(shè)計(jì)；（4）嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是軟件設(shè)計(jì)（占70%左右的工作量），單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)所占比例基本相同。（5）SoC是嵌入式系統(tǒng)的最高實(shí)現(xiàn)形式，它集成了許多功能模塊，它的核心技術(shù)是IP（IntellectualPropertyCore,知識產(chǎn)權(quán)核）核。7.無第2章嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程1. 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程分為哪幾個(gè)階段每個(gè)階段的特點(diǎn)是什么答：

6、（1）需求分析階段：a.對問題的識別和分析；b.制定規(guī)格說明文檔；c.需求評審。（2）設(shè)計(jì)階段：a.數(shù)據(jù)流分析；b.劃分任務(wù)；c.定義任務(wù)間的接口。（3）生成代碼階段：a.代碼編程；b.交叉編譯和鏈接；c.交叉調(diào)試；d.測試。（4）固化階段2. 嵌入式系統(tǒng)有哪幾種調(diào)試方式現(xiàn)在最流行的是哪種使用什么接口答：（1）調(diào)試方式：源程序模擬器方式、監(jiān)控器方式、仿真器方式。（2）現(xiàn)在最流行的是仿真器方式，使用JTAG（JointTestActionGro咻合測試行動(dòng)組）接口。3. 什么是板級支持包它一般應(yīng)完成哪些工作答：（1）定義：有些嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核明確分為兩層，上層一般稱為“內(nèi)核”，而底層則稱為“

7、硬件抽象層”或“硬件適配層”，縮寫為HAL，有的廠商將硬件抽象層稱為BSP,即板級支持包（BoardSupportPackage）。（2）主要完成工作：a.在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對硬件進(jìn)行初始化。B.為驅(qū)動(dòng)程序提供訪問硬件的手段。（3）主要作用：消除硬件差異。第3章ARM體系結(jié)構(gòu)的英文全名是什么ARM處理器有什么特點(diǎn)答：見第1章課后習(xí)題第3題。和ARM9在流水線方面有何不同答：ARM7是3級流水線結(jié)構(gòu)，ARM9是5級流水線結(jié)構(gòu)。ARM9把3級流水線中的執(zhí)行階段的操作進(jìn)行再分配，即把執(zhí)行階段中的“寄存器讀”插在譯碼階段中完成，把“寄存器寫”安排在另一級（即第5級）0譯碼執(zhí)行取指執(zhí)行存儲資寫AW7TDMI

8、 取指取指令I(lǐng)譯碼譯碼完成，同時(shí)，在該級之前，再安排一級（存儲訪問）處理器支持的數(shù)據(jù)類型有哪些答：（1）Byte字節(jié)，8位；（2）Halfword半字，16位；（3）Word字,32位;4.寫出ARM使用的各種工作模式和工作狀態(tài)。答：（1）工作模式：QQ謨止定中未艾用戶模式處理器模式算常模式T，特權(quán)模式4素統(tǒng)模式詳見下表:處理器模式說明用戶11sr正常程序執(zhí)行模式FTQfiq支持高速數(shù)據(jù)傳送或通道處理IRQirq用于通用中斷處理管理svc操作系統(tǒng)保護(hù)模式中止abt實(shí)現(xiàn)虛擬存儲器和/或存儲器保護(hù)未定義und支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真系統(tǒng)sys運(yùn)行特權(quán)操作系統(tǒng)任務(wù)（2）工作狀態(tài)：32位，這種狀態(tài)下

9、執(zhí)行字對齊的ARM指令；:16位，這種狀態(tài)下執(zhí)行半字對齊的Thumb指令。處理器總共有多少個(gè)寄存器其中哪個(gè)用做PC哪個(gè)用做LR答：（1）ARM處理器總共有37個(gè)寄存器：31個(gè)通用寄存器，6個(gè)狀態(tài)寄存器。（2）R15用做程序計(jì)數(shù)器PC,R14用做子程序鏈接寄存器LR6.假設(shè)R0=0x使用將R0存儲到0x4000的指令存到存儲器中，若存儲器為大端組織，寫出從存儲器0x4000處加載一個(gè)字節(jié)到R2的指令執(zhí)行后R2的值。答：由于0x4000是大端組織，所以R0存進(jìn)后，0x4000中有數(shù)0x從0x4000加載一個(gè)字節(jié)到R2后(由地位到高位加載),R2的值為0x34。處理器加入了哪兩個(gè)協(xié)處理器各自的主要功

10、能是什么答：ARM920T處理器加入了兩個(gè)協(xié)處理器：(1)CP14允許軟件訪問調(diào)試通信通道；(2)系統(tǒng)控制協(xié)處理器CP15,提供了一些附加寄存器用于配置和控制CachesMMU、保護(hù)系統(tǒng)、時(shí)鐘模式和其他系統(tǒng)選項(xiàng)。支持哪些時(shí)鐘模式答：快速總線模式、同步模式、異步模式。9.什么是寫直達(dá)和寫回Cache操作，各有何特點(diǎn)答：(1)寫直達(dá)：當(dāng)CPU對Cache寫命中時(shí)，Cache與主存同時(shí)發(fā)生寫修改。優(yōu)點(diǎn)：一致性好；缺點(diǎn)：耗時(shí)。(2)寫回：當(dāng)CPU對Cache寫命中時(shí)，只修改Cache的內(nèi)容而不立即寫入主存，只當(dāng)此執(zhí)行被換出時(shí)才寫回主存。優(yōu)點(diǎn)：減少訪問主存次數(shù)，提高效率。缺點(diǎn)：一致性差點(diǎn)。為何集成了32

11、位的ARM指令集和16位的Thumb指令集(即它的好處)答：可提供長的轉(zhuǎn)移范圍、強(qiáng)大的算術(shù)運(yùn)算能力和大的尋址空間。11.什么是big-endian和little-endian,編寫一段程序測試你所用的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)采用哪種存儲機(jī)制答：(1)大端存儲系統(tǒng)(big-endian)：低地址存放高字節(jié)，高地址存放低字節(jié)。小端存儲系統(tǒng)(little-endian):低地址存放低字節(jié)，高地址存放高字節(jié)。(2)intx=0x;int*p=&x;if(*(char*)p=0x78)littleendianelsebigendian第4章ARM系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1 .一個(gè)典型的可執(zhí)行映像由哪幾部分組成ZI(初始化為0的可讀寫數(shù)據(jù))R* (可讀寫數(shù)提)只定義了更更名的全局變空定義時(shí)常初始值的全商變量KQ(代碼表只設(shè)數(shù)摳)2 .匯編和C語言的相互調(diào)用方法。答：(1)匯編程序調(diào)用C程序的方法為：首先在匯編程序中使用IMPORT偽指令事先聲明將要調(diào)用的C語言函數(shù)；然后通過BL指令來調(diào)用C函數(shù)。(2) C程序調(diào)用匯編子程序的方法為：首先在匯編程序中使用EXPOR砌指令聲明被調(diào)用的子程序，表示該子程序?qū)⒃谄渌募斜徽{(diào)用；然后在C程序中使用extern關(guān)鍵字聲明要調(diào)用的匯編子程序?yàn)橥獠亢瘮?shù)。(補(bǔ)充)3.基于ARM的硬件啟動(dòng)流程答：（1）分配中斷向量表；（2）初始化存儲器系統(tǒng)；（3）初始化各工作模式下