2023年嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)試題及答案

2023年嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)試題及答案

1、試列舉三種主流的嵌入式處理器：(ARM)、(MIPS)、(PowerPC)。

2、ARM處理器共有(37)個(gè)存放器，其中包括(31個(gè)通用存放器)和(6個(gè)狀態(tài)存放器)。

3、存放器R13在ARM指令中(堆棧指針SP)。R14也稱(程序連接存放器LR)在程序里的作用是(程序計(jì)數(shù)器PC的備份)。當(dāng)發(fā)生中斷或特別時(shí)，對(duì)應(yīng)分組存放器分別是(R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用來保存R15的返回值)。

4、ARM微處理器支持兩種指令集：(ARM)和(Thumb)。

5、存放器R15用作(程序計(jì)數(shù)器PC)。該存放器在ARM狀態(tài)下，(位[1:0]為00)，位[31:2]用于保存PC;在Thumb狀態(tài)下，(位[0]為0)，位[31:1]用于保存PC。

6、CPSR用作(狀態(tài)存放器)，CPSR可在任何運(yùn)行模式下被訪問。每一種運(yùn)行模式下又都有一個(gè)專用的物理狀態(tài)存放器，稱為(程序狀態(tài)保存存放器SPSR)。

7、Thumb狀態(tài)下的存放器集是ARM狀態(tài)下存放器集的一個(gè)子集，程序可以直接訪問的通用存放器是(R0R7,PC,SP,LR,CPSR)。

8、ARM指令中條件執(zhí)行功能是通過(指令中添加條件碼)來實(shí)現(xiàn)的，包含的條件碼位于指令的最高(四)位。

9、試列舉五種以上常見的嵌入式操作系統(tǒng)：(C/OS-II)、(Vxworks)、(WinCE)、(Linux/CLinux)、(PalmOS)。

10、計(jì)算機(jī)構(gòu)造中，哈佛構(gòu)造和馮?諾依曼構(gòu)造的主要區(qū)分是(指令與數(shù)據(jù)分開)，ARM7采納(馮?諾依曼構(gòu)造)，ARM9采納(哈佛構(gòu)造)。

11、ARM處理器采納(Thumb指令)操作來訪問SFR。

12、在ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)中，語句一般是由(指令操作碼)、(指令的條件碼)、(目標(biāo)存放器編碼)和(包含第一個(gè)操作數(shù)的存放器編碼)組成。

二、名詞解釋：

ARM處理器：AdvancedRISCMachine。先進(jìn)的RISC指令集處理器。

穿插編譯：在一種計(jì)算機(jī)環(huán)境中運(yùn)行的編譯程序，能編譯出在另外一種環(huán)境下運(yùn)行的代碼，這個(gè)編譯過程就叫穿插編譯。

特別：是指CPU在執(zhí)行指令時(shí)消失的錯(cuò)誤，即不正常的狀況。特別是與當(dāng)前所執(zhí)行的程序有關(guān)的。如存取數(shù)據(jù)或指令錯(cuò)誤、計(jì)算結(jié)果溢出等。

大端格式：字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中。

小端格式：低地址中存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)。

尋址方式：處理器依據(jù)指令中給出的(地址)信息，查找操作數(shù)(物理地址)的方式。

嵌入式系統(tǒng)：廣義上：但凡不用于通用目的的可編程計(jì)算機(jī)設(shè)備，就可以算是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。狹義上而言，嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底，軟硬件可裁剪，對(duì)功能、牢靠性、本錢、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

GNU：GNU(GNUsNotUnix)，它的目標(biāo)是建立可自由公布和可移植的類Unix操作系統(tǒng)。

偽指令：是匯編語言程序里的特別指令助記符，在匯編時(shí)被適宜的機(jī)器指令替代。

偽操作：為匯編程序所用，在源程序進(jìn)展匯編時(shí)由匯編程序處理，只在匯編過程起作用，不參加程序運(yùn)行。

RTOS：實(shí)時(shí)系統(tǒng)，能夠?qū)ν獠看笫伦龀鰷?zhǔn)時(shí)響應(yīng)的系統(tǒng)。

三、簡答題：

1、簡述采納RISC架構(gòu)的ARM微處理器的特點(diǎn)。

a.采納固定長度的指令格式，指令規(guī)整，簡潔，根本尋址2~3種

b.使用單周期指令，便于流水線操作

c.大量使用存放器，提高指令的執(zhí)行效率

d.全部的指令都可以依據(jù)前面的執(zhí)行后，打算是否執(zhí)行從而提高指令的執(zhí)行效率

e.可以加載/存儲(chǔ)指令，批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率

2、選擇嵌入式微處理器時(shí)，應(yīng)考慮那些因素?

調(diào)查市場上已有的CPU供給商。

CPU的處理速度

技術(shù)指標(biāo)。

處理器的低功耗。

處理器的軟件支持工具。

處理器是否內(nèi)置調(diào)試工具。

處理器供給商是否供應(yīng)評(píng)估板

片內(nèi)存儲(chǔ)容量

3、若允許FIQ、IRQ中斷，CPSR如何設(shè)置?

FIQ:CPSR[4:0]=0B10001IRQ:CPSR[4:0]=0B10010

CPSR[5]=0

CPSR[6]=0

CPSR[7]=0

4、舉例說明ARM的各種尋址方式。

存放器尋址：LDRR1,R2

存放器間接尋址：LDRR1,[R2]

存放器偏移尋址：LDRR1,[R2,-R4,LSL#3]

馬上尋址:LDR,R3，#34

多存放尋址：LDMIAR0,{R1,R3,R4,R5}

5、比照說明ADR、ADRL與LDR的區(qū)分與聯(lián)系。

ADR：小范圍的地址讀取偽指令。

ADRL：中等范圍的地址讀取偽指令。

LDR：大范圍的地址讀取偽指令。

ADR偽指令功能：將基于PC相對(duì)偏移的地址值或基于存放器相對(duì)偏移的地址值讀取到存放器中。

ADRL偽指令功能：將基于PC相對(duì)偏移的地址值或基于存放器相對(duì)偏移的地址值讀取到存放器中，比ADR偽指令可以讀取更大范圍的地址。

LDR偽指令功能：用于加載32位馬上數(shù)或一個(gè)地址值到指定的存放器。

6、比擬ARM920T和ARM720T的主要異同。

ARM95級(jí)流水線獨(dú)立的指令總線哈佛構(gòu)造

ARM73級(jí)流水線數(shù)據(jù)與指令一起馮諾依曼構(gòu)造

8、簡述S3C2410Nandflash存儲(chǔ)器的啟動(dòng)過程。

(1)完成復(fù)位

(2)假如自動(dòng)啟動(dòng)模式使能，NANDFlash存儲(chǔ)器的前4KB自動(dòng)復(fù)制到Steppingstone內(nèi)部緩沖器中

(3)Steppingstone映射到nGCS0

(4)CPU在Steppingstone的4KB內(nèi)部緩沖器中開頭執(zhí)行啟動(dòng)代碼

9、請(qǐng)從廣義和狹義兩個(gè)方面簡述嵌入式系統(tǒng)的含義。

答案：嵌入式系統(tǒng):EmbeddedSystem

廣義上：但凡不用于通用目的的可編程計(jì)算機(jī)設(shè)備，就可以算是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

狹義上而言，嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底，軟硬件可裁剪，對(duì)功能、牢靠性、本錢、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

10、簡述Bootloader啟動(dòng)過程。

1、第一階段

(1)、根本的硬件設(shè)備初始化

(2)、為階段2代碼預(yù)備RAM空間

(3)、拷貝階段2代碼到RAM空間

(4)、設(shè)置好堆棧

(5)、跳轉(zhuǎn)到階段2的C程序入口點(diǎn)

2、其次階段

(1)、初始化本階段要使用到的硬件

(2)、檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射(memorymap)

(3)、將kernel和根文件系統(tǒng)映像從flash讀到RAM空間

(4)、為kernel設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)

(5)、調(diào)用內(nèi)核

12、ARM7指令是幾級(jí)流水線，各階級(jí)執(zhí)行什么操作?

ARM7的三級(jí)流水線

1取指：從程序存儲(chǔ)器中取指令，放入指令流水線。(占用存儲(chǔ)器訪問操作)

2譯碼：指令譯碼。(占用譯碼規(guī)律)

3執(zhí)行：執(zhí)行指令/讀寫REG。(占用ALU及數(shù)據(jù)路徑)

13、請(qǐng)簡述嵌入式軟件Bootloader的兩種工作模式。

啟動(dòng)加載模式：啟動(dòng)加載模式稱為“自舉”(Autonomous)模式。即Bootloader從目標(biāo)機(jī)上的某個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上將操作系統(tǒng)加載到RAM中運(yùn)行，整個(gè)過程并沒有用戶的介入。啟動(dòng)加載模式是Bootloader的正常工作模式，在嵌入式產(chǎn)品公布的時(shí)侯，Bootloader必需工作在這種模式下。

下載模式：在這種模式下，目標(biāo)機(jī)上的Bootloader將通過串口連接或網(wǎng)絡(luò)連接等通信手段從主機(jī)下載文件。下載內(nèi)容及存儲(chǔ)：主要是下載內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像等。從主機(jī)下載的文件通常首先被Bootloader保存到目標(biāo)機(jī)的RAM中，然后再被Bootloader寫到目標(biāo)機(jī)上的FLASH類固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中。

14、寫出不少于12類嵌入式產(chǎn)品中的常用接口。

UART接口、SPI接口、I2C接口、ADC和觸摸屏接口、USB接口、以太網(wǎng)接口、外存接口、LCD接口、時(shí)鐘接口、PWM接口、中斷接口、JTAG接口、VGA接口、音頻接口

15、簡述ARM9處理器的7種運(yùn)行模式。

1、用戶模式(usr)：非特權(quán)模式，大局部任務(wù)執(zhí)行在這種模式。正常程序執(zhí)行的模式

2、快速中斷模式(fiq)：當(dāng)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)(fast)中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式。高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理

3、外部中斷模式(irq)：當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)(normal)中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式。通常的中斷處理

4、治理模式(svc)：當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式。供操作系統(tǒng)使用的一種愛護(hù)模式

5、中止模式(abt)：當(dāng)存取特別時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式。虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)愛護(hù)

6、未定義模式(und)：當(dāng)執(zhí)行未定義指令時(shí)會(huì)進(jìn)入這種模式軟件仿真硬件協(xié)處理器

7、系統(tǒng)模式(sys)：供需要訪問系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)任務(wù)使用特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù)

16、ARM9處理器的尋址方式有那些?

馬上尋址、存放器尋址、存放器間接尋址、基址尋址、堆棧尋址、塊拷貝尋址、相對(duì)尋址

17、ARM9有哪些處理器模式?哪些是特權(quán)模式?哪些是特別模式?

特別模式：除用戶模式、系統(tǒng)模式之外的五種模式稱為特別模式。特點(diǎn)：以各自的中斷或特別方式進(jìn)入，并且處理各自的中斷或特別。

特權(quán)模式：除用戶模式之外的工作模式又稱為特權(quán)模式特點(diǎn)：應(yīng)用程序可以訪問全部的系統(tǒng)資源，可以任意地進(jìn)展處理器模式的切換

18、ARM7在ARM狀態(tài)下有多少個(gè)存放器?通常堆棧指針使用哪個(gè)存放器?連接存放器LR有什么功能?

有37個(gè)32位的存放器其中31個(gè)為通用存放器;6個(gè)為狀態(tài)存放器。

R13：存放器R13在ARM指令中常用作堆棧指針SP。而在Thumb指令集中，某些指令強(qiáng)制性的要求使用R13作為堆棧指針。

R14：存放器R14也稱作子程序鏈接存放器(SubroutineLinkRegister)或鏈接存放器LR。當(dāng)執(zhí)行BL子程序調(diào)用指令時(shí)，R14中得到R15(程序計(jì)數(shù)器PC)的.備份。其他狀況下，R14用作通用存放器。

19、見28

20、Linux的主要特點(diǎn)有那些?

開放性、多用戶、多任務(wù)、良好的用戶界面、設(shè)備獨(dú)立性、豐富的網(wǎng)絡(luò)功能、牢靠的安全系統(tǒng)、良好的可移植性。

21、常用的Bootloader有那些?

1、vivi

2、RedBoot

3、U-Boot

22、Makefile和Make各實(shí)現(xiàn)什么功能?

Makefile文件內(nèi)容根據(jù)規(guī)章，對(duì)系統(tǒng)中本名目下的文件(.c、.s、.o、.h、.lib等)依據(jù)相互關(guān)系和要求進(jìn)展組織，設(shè)定各自的編譯方法，指定所生成的目標(biāo)。Makefile是一種文本格式文件。

Make是Makefile文件的解釋器

Make對(duì)Makefile文件解釋后，生成Linux的shell命令和gcc編譯命令，接著對(duì)命令執(zhí)行，最終生成目標(biāo)文件。

Makefile是工程系統(tǒng)編譯批處理文件。

23、Linux文件系統(tǒng)名目樹構(gòu)造是怎樣的?

Linux文件系統(tǒng)是一個(gè)名目樹構(gòu)造，最上層是根名目，其他的全部名目都是從根名目動(dòng)身而生成的。Linux下，任何一個(gè)名目都可以是一個(gè)分區(qū)。因此，在分區(qū)時(shí)，必需將一個(gè)分區(qū)安裝在樹根下面。Linux不僅將分區(qū)安裝為一個(gè)名目，而且還將全部的硬件設(shè)備都安裝成一個(gè)個(gè)設(shè)備文件。對(duì)設(shè)備的操作是通過文件的