嵌入式系統(tǒng)原理及接口技術(shù)復(fù)習(xí)題

1、一、 簡(jiǎn)答題1. 簡(jiǎn)要說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)的硬件組成和軟件組成。答:硬件組成：微處理器，存儲(chǔ)器，輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。軟件組成：操作系統(tǒng)，文件系統(tǒng)，圖形用戶接口，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通用組建模塊。2. S3C2410A的AHB總線上連接了那些控制器？APB總線上連接了那些部件？AHB：LCD控制器，LCD DMA，總線控制器，USB主控制器，中斷控制器，ExtMaster，電源管理，Nandflash控制器，儲(chǔ)存器控制器。APB：通用異步收發(fā)器，內(nèi)部集成電路總線（IIC），USB設(shè)備控制器，集成電路內(nèi)部聲音總線（IIS），MMC/SD/SDIO主控制器，通用I/O端口（GPIO），看門狗定時(shí)器（WDT），定時(shí)時(shí)

2、鐘（RTC），總線控制器，A/D轉(zhuǎn)換器，串行外設(shè)接口，定時(shí)器/脈寬調(diào)制。3. ARM體系結(jié)構(gòu)支持幾種類型的異常，并說(shuō)明其異常處理模式和優(yōu)先級(jí)狀態(tài)？答，支持7種類型的異常異常處理過(guò)程：（進(jìn)入異常）PCLR，CPRSSPSR，設(shè)置CPSR的運(yùn)行模式位，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理程序，（異常返回）LRPC，SPSRCPSR，若在進(jìn)入異常處理時(shí)設(shè)置中斷禁止位，要在此清楚，復(fù)位異常處理程序不需要返回。Reset數(shù)據(jù)中指快速中斷請(qǐng)求（）中斷請(qǐng)求（IRQ）指令預(yù)取中止未定義指令和軟件中止。4. 簡(jiǎn)述I2S總線接口的啟動(dòng)與停止過(guò)程。通過(guò)I2S控制寄存器IISCON控制，當(dāng)控制寄存器IISCON的地址為0=I2S禁止

3、（停止）；當(dāng)控制寄存器IISCON的地址為1=I2S允許（開(kāi)始）。5. 簡(jiǎn)述ARM系統(tǒng)中的中斷處理過(guò)程。中斷處理過(guò)程包括：中斷請(qǐng)求、中斷排隊(duì)或中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回6. ARM微處理器支持哪幾種運(yùn)行模式？各運(yùn)行模式有什么特點(diǎn)？User：用戶模式。絕大部分的任務(wù)執(zhí)行都在這種操作模式下，此為正常的程序執(zhí)行模式。FIQ：快速中斷模式。支持?jǐn)?shù)據(jù)傳送或通道處理。IRQ：普通中斷模式。用于一般中斷處理。Supervisor：管理模式。一種操作系統(tǒng)受保護(hù)的方式。Abort：中止模式。在訪問(wèn)數(shù)據(jù)中止后或指令預(yù)取中止后進(jìn)入中止方式。System：系統(tǒng)模式。是操作系統(tǒng)一種特權(quán)級(jí)的用戶方式。Unde

4、f：未定義模式。當(dāng)執(zhí)行未定義指令時(shí)會(huì)進(jìn)入這種操作模式。7. 當(dāng)PCLK=66.5MHz時(shí)，選擇不同的時(shí)鐘分頻（1/2、1/4、1/8、1/16）輸入，分別計(jì)算定時(shí)器最小分辨率、最大分辨率及最大定時(shí)區(qū)間。答：最小分辨率：定時(shí)器輸入時(shí)鐘頻率=值.5/0+1/2=33.2500(MHz)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)間=1/33.2500MHz=0.0300(us)最大分辨率：定時(shí)器輸入時(shí)鐘頻率=PCLK/255+1/2=66.5/256/2=129.8828一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的時(shí)間=1/129.8828=7.6992（us）最大定時(shí)區(qū)間：由于TCNTBn=65535，計(jì)數(shù)到0共65536個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，所以65536*7.

5、6992=0.5045（sec）。8. 分析如圖所示I2S總線時(shí)序圖，說(shuō)明其操作過(guò)程。9. S3C2410A與UAD1341通過(guò)I2S總線接口連接，試述音頻數(shù)據(jù)傳送過(guò)程。答：處理器通過(guò)IIS總線接口，控制音頻數(shù)據(jù)在s3c2410內(nèi)存與UDA1341TS之間傳送。連接在UDA1314TS上的麥克風(fēng)信號(hào)在UDA1314內(nèi)部經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，串行通過(guò)DATAO引腳送到S3C2410的IIS模塊，在IIS模塊中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)然后使用通常存取方式或DMA存取方式，將并行數(shù)據(jù)保存的內(nèi)存中，而內(nèi)存中要輸出的音頻數(shù)據(jù)使用通常存取方式或DMA存取方式，將數(shù)據(jù)并行傳送到IIS模塊在IIS中轉(zhuǎn)換

6、成串行數(shù)據(jù)，串行通過(guò)DATAI引腳送到UDA1314TS，在片內(nèi)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器，變成模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。10. 簡(jiǎn)述LCD控制器組成及數(shù)據(jù)流描述。LCD控制器包括：REGBBANK，LCDCDMA，TMEGEN，定時(shí)控制邏輯單元，VIDPRCS以及VIDEOMUX組成。當(dāng)傳送請(qǐng)求由總線仲裁器接收時(shí)，4個(gè)連續(xù)的字?jǐn)?shù)據(jù)由系統(tǒng)存儲(chǔ)器幀緩沖區(qū)傳送到LCDCDMA內(nèi)的FIFO。全部FIFO大小為28個(gè)字，分別由12個(gè)字的FIFOL和16個(gè)字的FIFOH組成。使用FIFOL和FIFOH，用來(lái)支持雙掃描顯示模式，在單掃描顯示模式，僅有FIFO中一個(gè)，即FIFOH能夠被使用。11. 以下是S3

7、C2410A的串口邏輯方框圖，試分析其組成和工作原理。2. 根據(jù)Nand Flash控制器工作原理，試在圖中畫出S3C2410A的Nand Flash控制器與K9F2808U0C芯片的連接關(guān)系，并簡(jiǎn)單描述其操作過(guò)程。 一、 填空1. “嵌入性”、“專用性”與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)基本要素。2. IP核分為軟核、硬核、固核。3. 嵌入式系統(tǒng)通常由包含有嵌入式處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和外圍設(shè)備接口的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置（被控對(duì)象）組成。4. 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心，可以分為硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層。5. 硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲(chǔ)器、通用

8、設(shè)備接口和I/O接口。嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心。6. 系統(tǒng)初始化過(guò)程按照自底向上、從硬件到軟件的次序依次可以分為片級(jí)初始化、板級(jí)初始化和系統(tǒng)級(jí)初始化3個(gè)主要環(huán)節(jié)。7. 系統(tǒng)軟件層通常包含有實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-time Operation System，RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口（Graphic User Interface，GUI）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。8. ARM處理器共有37個(gè)寄存器，31個(gè)通用寄存器，6個(gè)狀態(tài)寄存器。寄存器R13通常用作堆棧指針，稱作SP。寄存器R14用作子程序鏈接寄存器，也稱為鏈接寄存器L

9、K （Link Register）。9. FIQ模式有7個(gè)分組的寄存器R8R14，映射為R8_fiqR14_fiq。在ARM狀態(tài)下，許多FIQ處理沒(méi)必要保存任何寄存器。User、IRQ、Supervisor、Abort和Undefined模式每一種都包含兩個(gè)分組的寄存器R13和R14的映射，允許每種模式都有自己的堆棧和鏈接寄存器。10. 寄存器R15用作程序計(jì)數(shù)器（PC）。在ARM狀態(tài)，位1:0為0，位31:2保存PC。11. 程序狀態(tài)寄存器CPSR的N、Z、C、V分別指-，I=1指-、F=1指-，M4：0用做-。12. S3C2410A的CPU內(nèi)核采用的是16/32位ARM920T 內(nèi)核，同

10、時(shí)還采用了AMBA（先進(jìn)的微控制器總線體系結(jié)構(gòu)）新型總線結(jié)構(gòu)。13. ARM920T采用了MMU，AMBA總線和Harvard高速緩存體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，每個(gè)Cache都是由8字長(zhǎng)的行組成的。14. 2個(gè)USB主設(shè)接口/1個(gè)USB從設(shè)接口15. 117位通用I/O接口和24通道外部中斷源；16. 8通道10位ADC和觸摸屏接口；17. 支持小大端方式18. ARM體系結(jié)構(gòu)使用單一、線性地址空間。將字節(jié)地址做為無(wú)符號(hào)數(shù)看待，范圍為（ 02321 ）。19. 地址空間：8個(gè)存儲(chǔ)器bank，每bank 128 MB（byte）（總共1GB）。20

11、. 對(duì)于字對(duì)齊的地址A，地址空間規(guī)則要求如下：地址位于A的字由地址為A、A1、A2和A3的字節(jié)組成；地址位于A的半字由地址為A和A1的字節(jié)組成；地址位于A2的半字由地址為A2和A3的字節(jié)組成；地址位于A的字由地址為A和A2的半字組成。21. ARM系統(tǒng)使用存儲(chǔ)器映射I/O。I/O口使用特定的存儲(chǔ)器地址，當(dāng)從這些地址加載（用于輸入）或向這些地址存儲(chǔ)（用于輸出）時(shí)，完成I/O功能。22. bank0bank6都采用固定的bank起始地址。23. 每個(gè)bank支持可編程的8/16/32位數(shù)據(jù)總線寬度。24. 總線寬度和等待寄存器BWSCON：用來(lái)設(shè)置總線寬的和等待狀態(tài)。25. Bank控制寄存器BA

12、NKCONn：控制各bank的片選，訪問(wèn)周期。26. 刷新控制寄存器REFRESH：SDRAM的刷新控制寄存器。27. BANKSIZE寄存器：用來(lái)設(shè)置BANK的容量。28. 支持從NAND Flash存儲(chǔ)器和NOR Flash兩種啟動(dòng)方式。在NAND Flash模式下，采用4 KB內(nèi)部緩沖器用于啟動(dòng)引導(dǎo)29. Cache存儲(chǔ)器采用寫直達(dá)（Write-through）或?qū)懟兀╓rite-back）操作來(lái)更新主存儲(chǔ)器。30. 每個(gè)引腳端的功能通過(guò)端口控制寄存器（PnCON）來(lái)定義（配置）。31. 與配置I/O口相關(guān)的寄存器包括：端口控制寄存器（GPACONGPHCON）、端口數(shù)據(jù)寄存器（GPAD

13、ATGPHDAT）、端口上拉寄存器（GPBUPGPHUP）、雜項(xiàng)控制寄存器以及外部中斷控制寄存器（EXTINTN）等。32. S3C2410A通過(guò)對(duì)程序狀態(tài)寄存器（PSR）中的F位和I位進(jìn)行設(shè)置控制CPU的中斷響應(yīng)。如果設(shè)置PSR的F位為1，則CPU不會(huì)響應(yīng)來(lái)自中斷控制器的FIQ中斷；如果設(shè)置PSR的I位為1，則CPU不會(huì)響應(yīng)來(lái)自中斷控制器的IRQ中斷。如果設(shè)置PSR的F位或I位設(shè)置為0，同時(shí)將中斷屏蔽寄存器（INTMSK）中的相對(duì)應(yīng)位設(shè)置為0，CPU響應(yīng)來(lái)自中斷控制器的IRQ或FIQ中斷請(qǐng)求。33. S3C2410A中的中斷控制器能夠接收來(lái)自56個(gè)中斷源的請(qǐng)求；34. 每個(gè)DMA控制器可以處

14、理以下4種情況：（1）源和目的都在系統(tǒng)總線上；（2）源在系統(tǒng)總線上，目的在外圍總線上；（3）源在外圍總線上，目的在系統(tǒng)總線上；（4）源和目的都在外圍總線上。35. S3C2410A每個(gè)DMA通道有9個(gè)控制寄存器，4個(gè)通道共有36個(gè)寄存器。每個(gè)DMA通道的9個(gè)控制寄存器中有6個(gè)用于控制DMA傳輸，另外3個(gè)用于監(jiān)控DMA控制器的狀態(tài)。36. 如果在一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，指令預(yù)取時(shí)使用的一個(gè)cache，數(shù)據(jù)讀寫時(shí)使用的另一個(gè)cache，各自是獨(dú)立的，這時(shí)稱系統(tǒng)使用了獨(dú)立的cache，用于指令預(yù)取的cache稱為指令cache，用于數(shù)據(jù)讀寫的cache稱為數(shù)據(jù)cache。37. 存儲(chǔ)器按存儲(chǔ)信息的功能，分為

15、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Random Access Memory，RAM）和只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory，ROM）。38. Flash memory（閃速存儲(chǔ)器）是嵌入式系統(tǒng)中重要的組成部分，用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。39. Bank控制寄存器BANKCONn：控制各bank的片選，訪問(wèn)周期。1. 什么是嵌入式系統(tǒng)？其特點(diǎn)有些什么？答： 嵌入式系統(tǒng)是“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！?特點(diǎn)：1）是專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于特定的任務(wù)；2）資源較少，可以裁減；3) 功耗低，體積小，集成度高，成本低; 4

16、）使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；5) 可靠性要求更高，具有系統(tǒng)測(cè)試和可靠性評(píng)估體系;6）運(yùn)行環(huán)境差異大7）大部分程序固化在 ROM中； 8) 較長(zhǎng)的生命周期；9）嵌入式微處理器通常包含專用調(diào)試電路 2. 嵌入式系統(tǒng)的BooTLoader的功能是什么？答：BootLoader是系統(tǒng)加電后、操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序運(yùn)行之前，首先必須運(yùn)行的一段程序代碼。通過(guò)這段程序,為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核、運(yùn)行用戶應(yīng)用程序準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。（對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有的使用操作系統(tǒng)，也有的不使用操作系統(tǒng)，但在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)都必須運(yùn)行BootLoader，為系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備好軟硬件環(huán)境。）3. 目前嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？ 答：1）C/OS

17、-II 嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核；2）VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；3）WinCE操作系統(tǒng)；4）Linux操作系統(tǒng) ；5）Symbian操作系統(tǒng)4. 構(gòu)造嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境有哪幾種形式？ 答：1）交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境 ；2）軟件模擬環(huán)境 ；3)評(píng)估電路板5. 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本流程? 答：1）系統(tǒng)定義與需求分析；2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的初步確立；3）初步設(shè)計(jì)方案性價(jià)比評(píng)估與方案評(píng)審論證；4）完善初步方案、初步方案實(shí)施；5）軟硬件集成測(cè)試；6）系統(tǒng)功能性能測(cè)試及可靠性測(cè)試。6. 什么是可編程片上系統(tǒng)？ 答：用可編程邏輯技術(shù)把整個(gè)系統(tǒng)放到一塊硅片上,稱作可編程片上系統(tǒng)SOPC.它是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)，首先它是SO

18、C，即由單個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的主要邏輯功能，具有一般SOC基本屬性；其次，它又具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能，是可編程系統(tǒng)，具有可裁剪、可擴(kuò)充、可升級(jí)等靈活的設(shè)計(jì)方式。7. 有時(shí)要使用Thumb技術(shù)的原因答：（Thumb指令集是把32位的ARM指令集的一個(gè)子集重新編碼后形成的一個(gè)特殊的16位指令集。）在性能和代碼大小之間取得平衡，在需要較低的存儲(chǔ)代碼時(shí)采用Thumb指令系統(tǒng)用Thumb指令編寫最小代碼量的程序（能夠很好的解決代碼長(zhǎng)度的問(wèn)題），卻取得以ARM代碼執(zhí)行的最好性能，可以帶來(lái)低功耗,小體積,低成本。8. ARM處理器的工作模式有哪幾種？ 答：1）正常用戶模式（usr）；2）快速中斷模式（

19、fiq）；3）普通中斷模式（irq）；4）操作系統(tǒng)保護(hù)模式（svc）或 管理模式 ；5）數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止模式（abt）；6）處理未定義指令的未定義模式（und）；7）運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù)的系統(tǒng)模式（sys）。9. 寄存器R13，R14，R15的專用功能各是什么？ 答：1）寄存器R13保存堆棧指針SP；2）寄存器R14用作子程序鏈接寄存器，也稱為L(zhǎng)R ，用以保存返回地址；3）R15（PC）用作程序計(jì)數(shù)器。10. 寄存器CPSR，SPSR的功能各是什么？答：1）CPSR包含條件碼標(biāo)志、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式以及其它狀態(tài)和控制信息。所有處理器模式下都可以訪問(wèn)當(dāng)前的程序狀態(tài)寄存器CPSR。2） 在每種異常模式下都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的物理寄存器程序狀態(tài)保存寄存器SPSR。當(dāng)異常出現(xiàn)時(shí)，SPSR用于保存 CPSR的狀態(tài)，以便異常返回后恢復(fù)異常發(fā)生時(shí)的工作狀態(tài)。11. ARM的異常有哪幾種，各進(jìn)入何種工作模式？他們退出各采用什么指令？答：1）復(fù)位（Reset）異常（管理模式）；2）未定義指令（undefined instruction）異常（未定義模式）；3）軟件中斷（SWI）異常（管理模式）；4）指令預(yù)取中止（Prefech Abort）異常（中止模式）；