嵌入式系统复习重点
一、题型
填空题 2`×10
单选题 2`×5
名词解释 2`×5
简答题 5`×6
设计题 15`×2
二、考点
第一章嵌入式系统概述
1、嵌入式系统从技术角度的定义及其特点（见PPT第一章）
定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
特点：嵌入性、内含计算机、专用性。
2、嵌入式系统的未来P3
产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到6～9个月；
全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间；
互联现在是一个需求而不是辅助性的，包括用有线和刚刚显露头角的无线技术；
基于电子的产品更复杂化；
互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用；
微处理器的处理能力按莫尔定律（Moore’s L aw）预计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数每18个月翻一番。
3、什么是嵌入式处理器及嵌入式系统的分类P5
嵌入式处理器：为完成特殊应用而设计的特殊目的的处理器。
嵌入式系统可以分为以下几大类：
嵌入式微处理器EMPU；
嵌入式微控制器MCU；
嵌入式DSP处理器；
嵌入式片上系统SOC。
4、嵌入式操作系统相关的基本概念P7-10（可能考名词解释）
前后台系统：对基于芯片的开发来说，应用程序一般是一个无限的循环，可称为前后台系统或超循环系统。循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为，后台
也可以叫做任务级，这种系统在处理的及时性上比实际可以做到的要差。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为，前台也叫中断级，时间相关性很强的关键操作一定是靠中断服务程序来保证的。
操作系统：操作系统是计算机中最基本的程序。操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与协调等并发的活动；操作系统提供用户接口，使用户获得良好的工作环境；操作系统为用户扩展新的系统功能提供软件平台。
实时操作系统：实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行于RTOS之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包括存储器、外设等)管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在RTOS支持的系统中，每个任务均有一个优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对实时性的要求。
代码的临界区：也称为临界区，指处理不可分割的代码，运行这些代码不允许被打断。一旦这部分代码开始执行，则不允许任何中断打断（这不是绝对的，如果中断不调用任何包含临界区的代码，也不访问临界区的使用的共享资源，这个中断可以执行）。为确保临界区代码的执行，在进入临界区之前要关中断，而临界区代码执行完成以后要立即开中断。
资源：程序运行时可使用的软、硬件环境统称为资源。资源可以是输入、输出设备，例如打印机、键盘、显示器，也可以是一个变量、一个结构或一个数组等。
共享资源：可以被一个以上任务使用的资源叫做共享资源。为了防止数据被破坏，每个任务在与共享资源打交道时，必须独占该资源，这叫做互斥。
任务：一个任务也叫做一个线程，是一个简单的程序，该程序可以认为CPU完全属于该程序本身。实时应用程序的设计过程，包括如何把问题分割成多个任务，每个任务都是整个应用的某一部分，被赋予一定的优先级，有它自己的一套CPU和寄存器和自己的栈空间。
任务切换：当多任务内核决定运行另外的任务时，保存正在运行任务的当前状态，即CPU 寄存器中的全部内容。这些内容保存在当前状态保存区，也就是任务自己的栈区之中。入栈工作完成以后，就把下一个将要运行的任务的当前状态从任务的栈中重新装入CPU寄存器，并开始下一个任务的运行，这个过程就叫任务的切换。（这个过程增加了应用程序的额外负担，CPU的寄存器越多，额外负担就越重。做任务切换所需要的时间取决于CPU有多少寄存器要入栈，实时内核的性能不应该以每秒钟能做多少次任务切换来评价。）
内核：多任务系统中，内核负责管理各个任务，或者说为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的通信。内核提供的基本服务是任务切换。使用实时内核可以大大简化应用系统的设计，是因为实时内核允许将应用分成若干个任务，由实时内核来管理它们。内核提供必不可少的系统服务，如信号量、消息队列、延时等。
调度：调度是内核的主要职责之一。调度就是决定该轮到哪个任务运行了。多数实时内核是基于优先级调度法的。每个任务根据其重要程序的不同被赋予一定的优先级。基于优先级的调度法指CPU总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行。然而究竟何时让高优先级任务
掌握CPU的使用权，有两种不同的情况，这要看用的是什么类型的内核，是非占先式的还是占先式的内核。
非先占式内核：非占先式内核要求每个任务自我放弃CPU 的所有权。非占先式调度法也称作合作型多任务，各个任务彼此合作共享一个CPU。异步事件还是由中断服务来处理。中断服务可以使一个高优先级的任务由挂起状态变为就绪状态。但中断服务以后控制权还是回到原来被中断了的那个任务，直到该任务主动放弃CPU的使用权时，那个高优先级的任务才能获得CPU的使用权。
先占式内核：当系统响应时间很重要时，要使用占先式内核。因此绝大多数商业上销售的实时内核都是占先式内核。最高优先级的任务一旦就绪，总能得到CPU的控制权。当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪状态，当前任务的CPU使用权就被剥夺了，或者说被挂起了，那个高优先级的任务立刻得到了CPU的控制权。如果是中断服务子程序使一个高优先级的任务进入就绪态，中断完成时，中断了的任务被挂起，优先级高的那个任务开始运行。
任务优先级：任务的优先级是表示任务被调度的优先程度。每个任务都具有优先级。任务越重要，赋予的优先级应越高，越容易被调度而进入运行态。
中断：中断是一种硬件机制，用于通知CPU有个异步事件发生了。中断一旦被识别，CPU保存部分（或全部）上下文即部分或全部寄存器的值，跳转到专门的子程序，称为中断服务子程序（ISR）。中断服务子程序做事件处理，处理完成后，程序回到：
1. 在前后台系统中，程序回到后台程序；
2. 对非占先式内核而言，程序回到被中断了的任务；
3. 对占先式内核而言，让进入就绪态的优先级最高的任务开始运行。
时钟节拍：时钟节拍是特定的周期性中断。这个中断可以看作是系统心脏的脉动。中断之间的时间间隔取决于不同应用，一般在10ms到200ms之间。时钟的节拍式中断使得内核可以将任务延时若干个整数时钟节拍，以及当任务等待事件发生时，提供等待超时的依据。时钟节拍率越快，系统的额外开销就越大。
5、嵌入式实时操作系统的优缺点及常见的嵌入式实时操作系统P11-14
优点：在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易，不需要大的改动就可以增加新的功能。通过将应用程序分割成若干独立的任务模块，使应用程序的设计过程大为简化；而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的处理。通过有效的系统服务，嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用。
缺点：使用嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM/RAM开销，2~5%的CPU额外负荷，以及内核的费用。
常见的嵌入式实时操作系统：uClinux、W i n d o w s C E、VxWorks、μC/OS-II
第二章 ARM7体系结构
1、ARM的体系结构及常用的ARM处理器系列P16
ARM内核采用RISC体系结构。
RISC是精简指令集计算机的缩写，其目标是设计出在高时钟频率下单周期执行，简单而有效的指令集。ARM内核采用RISC体系结构，因此具有RISC的结构特点如具有大量的通用存储器；独特的装载/保存（load-store）结构；简单的寻址模式;统一和固定长度的指令格式。
常用的ARM处理器系列：ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、Intel的XScale 系列和MPCore系列；还有针对低端8位MCU市场推出的Cortex-M3系列，其具有32位CPU 性能、8位CPU的价格。
2、ARM7TDMI的完整意思是什么？
ARM7TDMI是基于ARM体系结构V4版本的低端ARM核。其弥补了ARM6很难在低于5V电压下稳定工作的不足，还增加了后缀所对应的功能：
3、存储器的字与半字及对齐关系P20
从偶数地址开始的连续2个字节构成一个半字；以能被4整除的地址开始的连续4个字节构成一个字；ARM指令的长度刚好是一个字，Thumb指令的长度刚好是一个半字。如果一个数据是从偶地址开始的连续存储，那么它就是半字对齐，否则就是非半字对齐；如果一个数据是以能被4整除的地址开始的连续存储，那么它就是字对齐，否则就是非字对齐。
4、3级流水线P20（可能考大题）
可参考第二章PPT23页的思考题例子。
5、ARM 处理器的两种状态P24
ARM7TDMI 处理器内核包含2套指令系统，分别为ARM 指令集和Thumb 指令，并且各自对应1种处
理器的状态：
ARM 状态：32位，处理器执行字方式的ARM 指令，处理器默认为此状态；
Thumb 状态：16位，处理器执行半字方式的Thumb 指令。
注意：两个状态之间的切换并不影响处理器模式或寄存器内容。
具体例子见书上P25程序清单2.2。
6、ARM 处理器的7种处理模式P26（必考）
ARM 体系结构支持7种处理器模式，分别为：用户模式、快中断模式、中断模式、管理
模式、中止模式、未定义模式和系统模式。这样的好处是可以更好的支持操作系统并提高工
作效率，ARM7TDMI 完全支持这七种模式。
7、ARM 状态下的内部寄存器P28-36（重点）（熟记各数字）
在ARM 处理器内部共有37个用户可访问的寄存器，分别为31个通用32位寄存器和6个状态
寄存器。ARM 处理器共有7种不同的处理器模式，每种模式都有一组相应的寄存器组，最多可
以18个活动的寄存器。
如下表所示： 处理器模式
说明 备注 用户（usr ） 正常程序运行的工作模式 不能直接从用户模式切换到其他模式
特 权 模式 系统（sys ） 用于支持操作系统的特权任务等 与用户模式类似，但具有直接切换到其他模式等特权 异常模式 管理（svc ） 供操作系统使用的一种保护模式 只有在系统复位和软件中断响应时，才进入此模式 中止（abt ） 用于虚拟内存和（或）存储器保护 在ARM7内核中没有多大用处 未定义（und ） 支持软件仿真的硬件协处理器 只有在未定义指令异常响应时，才进入此模式
中断（irq ） 中断请求处理 只有在IRQ 异常响应时，才进入此模式
快速中断（fiq ）
快速中断请求处理 只有在FIQ 异常响应时，才进入此模式
寄存器R0～R7为未分组的通用寄存器，它们在任何处理器模式都对应于相同的32位物理寄存器。
寄存器R8～R12有两个分组的物理寄存器。一个用于除FIQ模式之外的所有寄存器模式，另一个用于FIQ模式。在发生FIQ中断后，处理器不必为保护寄存器而浪费时间，从而加速了FIQ 的处理速度。
寄存器R13、R14分别有6个分组的物理寄存器。1个用于用户和系统模式，其余5个分别用于5种异常模式。
寄存器R13通常作为堆栈指针（SP），用于保存待使用的寄存器的内容。
寄存器R14称为链接寄存器（LR），在结构上有两个特殊功能：当使用BL指令调用子程序时，返回地址将自动存入R14中；当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址（有些异常有一个小的固定偏移量）。
寄存器R15称为程序计数器（PC），它指向正在“取指”的指令。
寄存器CPSR为当前程序状态寄存器，在异常模式中，另外一个寄存器“程序状态保存寄存器（SPSR）”可以被访问。每种异常都有自己的SPSR，在进入异常时它保存CPSR的当前值，异常退出时可通过它恢复CPSR。
Thumb状态寄存器集是ARM状态集的子集，程序员可以直接访问的寄存器为：8个通用寄存器R0～R7，在汇编语言中寄存器R0～R7为通用寄存器，对于任何处理器模式，它们中的每一个都对应于相同的32为物理寄存器。
程序计数器（PC）；
堆栈指针（SP），堆栈指针SP对应ARM状态的寄存器R13。每个异常模式都有其自身的SP 分组版本，SP通常指向各异常模式所专用的堆栈。注意：在发生异常时，处理器自动进入ARM 状态。
链接寄存器（LR），链接寄存器LR对应ARM状态寄存器R14。注意：在发生异常时，处理器自动进入ARM状态。
当前程序状态寄存器（ CPSR）。
在两种状态中，寄存器R0-R7是低端寄存器，R8-R12是高端寄存器，在Thumb状态中，高端寄存器的访问是受到限制的，只有MOV、CMP和ADD指令可以对其访问，可以用于数据的快速暂存。
8、当前程序状态寄存器的用法P36-39
ARM内核包含1个CPSR和5个仅供异常处理程序使用的SPSR。CPSR反映当前处理器的状态，其包含：
4个条件代码标志(负标志N、零标志Z、进位标志C和溢出标志V )；
2个中断禁止位(IRQ禁止与FIQ禁止)；
5个对当前处理器模式进行编码的位(M[4:0])；
1个用于指示当前执行指令的位(ARM指令还是Thumb指令)。
其格式如下：
各标志位的含义如下：
负标志N：运算结果的第31位值，记录标志设置操作的结果；
零标志Z：如果标志设置的操作为0，则置位；
进位标志C：记录无符号加法溢出，减法无借位，循环移位；
溢出标志V：记录标志设置操作的有符号溢出。
中断禁止控制位I和F：
当控制位I置位时，IRQ中断被禁止；
当控制位F置位时，FIQ中断被禁止。
处理器状态位T：
当控制位T置位时，处理器正在Thumb状态下运行；
当控制位T清零时，处理器正在ARM状态下运行。
警告：绝对不要强制改变CPSR寄存器中的控制位T。如果这样做，处理器将进入一个无法预测的状态。
处理器模式位M0～M4：
注意：不是所有模式位的组合都定义了有效的处理器模式，如果将非法值写入M[4:0]中，处理器将进入一个无法恢复的模式。
保留位：CPSR中的保留位被保留将来使用。当改变CPSR标志和控制位时，请确认没有改变这些保留位。另外，请确保您的程序不依赖于包含特定值的保留位，因为将来的处理器可能会将这些位设置为1或者0。
9、ARM体系的异常、中断及其向量表P39（异常中断的进入与退出是重中之重）当多个异常同时发生时，一个固定的优先级决定系统处理它们的顺序：
当一个异常导致模式切换时，内核自动的做如下处理：（即异常的进入）
将异常处理程序的返回地址（加固定的偏移量）保存到相应异常模式下的LR；
将CPSR的当前值保存到相应异常模式下的SPSR；
设置CPSR为相应的异常模式；
设置PC为相应异常处理程序的中断入口向量地址，跳转到相应的异常中断处理程序执行；
当异常处理程序结束时，异常处理程序必须：（即异常的退出）
返回到发生异常中断的指令的下一条指令处执行，即就是说将LR中的值减去偏移量后移入PC；
将SPSR的值复制回CPSR；
清零在入口处置位的中断禁止标志。
10、ARM体系的存储系统P48（了解“大端”与“小端”）
存储器系统有两种映射机制：
小端存储器系统：在小端格式中，数据的高字节存放在高地址中。
大端存储器系统：在大端格式中，数据的高字节存放在低地址中。
第三章 ARM7TDMI(-S)指令系统
1、ARM处理器的8种寻址方式P52（可能考名词解释）
寄存器寻址：操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段指出的是寄存器编号，指令执行时直接取出寄存器值来操作。寄存器寻址指令举例如下：
MOV R1,R2 ;将R2的值存入R1
SUB R0,R1,R2 ;将R1的值减去R2的值，结果保存到R0
立即寻址：立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部分即是操作数本身，也就是说，数据就包含在指令当中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作数(这样的数称为立即数)。立即寻址指令举例如下：
SUBS R0,R0,#1 ;R0减1，结果放入R0，并且影响标志位
MOV R0,#0xFF000 ;将立即数0xFF000装入R0寄存器
寄存器移位寻址：寄存器移位寻址是ARM指令集特有的寻址方式。当第2个操作数是寄存器移位方式时，第2个寄存器操作数在与第1个操作数结合之前，选择进行移位操作。寄存器移位寻址指令举例如下：
MOV R0,R2,LSL #3;R2的值左移3位，结果放入R0;即是R0=R2×8
ANDS R1,R1,R2,LSL R3 ;R2的值左移R3位，然后和R1相;“与”操作，结果放入R1
寄存器间接寻址：寄存器间接寻址指令中的地址码给出的是一个通用寄存器的编号，所需的操作数保存在寄存器指定地址的存储单元中，即寄存器为操作数的地址指针。寄存器间接寻址指令举例如下：
LDR R1,[R2] ;将R2指向的存储单元的数据读出;保存在R1中
SWP R1,R1,[R2];将寄存器R1的值和R2指定的存储;单元的内容交换
基址寻址：基址寻址就是将基址寄存器的内容与指令中给出的偏移量相加，形成操作数的有效地址。基址寻址用于访问基址附近的存储单元，常用于查表、数组操作、功能部件寄存器访问等。基址寻址指令举例如下：
LDR R2,[R3,#0x0C] ;读取R3+0x0C地址上的存储单元;的内容，放入R2
STR R1,[R0,#-4]!;先R0=R0-4，然后把R1的值寄存;到保存到R0指定的存储单元
多寄存器寻址：多寄存器寻址一次可传送几个寄存器值，允许一条指令传送16个寄存器的任何子集或所有寄存器。多寄存器寻址指令举例如下：
LDMIA R1!,{R2-R7,R12} ;将R1指向的单元中的数据读出到;R2～R7、R12中(R1自动加1)
STMIA R0!,{R2-R7,R12} ;将寄存器R2～R7、R12的值保;存到R0指向的存储; 单元中;(R0自动加1)
堆栈寻址：堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，称为满堆栈；堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为空堆栈。
所以可以组合出四种类型的堆栈方式：
满递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。指令如LDMFA、STMFA 等；
空递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置。指令如LDMEA、STMEA等；满递减：堆栈向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。指令如LDMFD、STMFD 等；
空递减：堆栈向下增长，堆栈指针向堆栈下的第一个空位置。指令如LDMED、STMED等。
相对寻址：相对寻址是基址寻址的一种变通。由程序计数器PC提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移量，两者相加后得到的地址即为操作数的有效地址。相对寻址指令举例如下：BL SUBR1;调用到SUBR1子程序
BEQ LOOP;条件跳转到LOOP标号处
...
LOOP MOV R6,#1
...
SUBR1 ...
2、ARM指令集中各典型指令的用途P58 小例子：（可能考选择或填空）
加载指令：
LDR/STR——加载/存储指令
LDM/STM——多寄存器加载/存储指令SWP——寄存器和存储器交换指令
数据处理指令：
见书上P70-71
乘法指令：
3、ARM分支指令和杂项指令P72-77
分支指令：
B指令为简单的跳转指令，不附带其它功能。跳转范围限制在当前指令的±32M字节地址内(ARM指令为字对齐，最低2位地址固定为0)。
BL 指令除了具有跳转功能，还能在跳转之前将下一条指令的地址拷贝到R14(即LR) 链接寄存器中，它适用于子程序调用。跳转范围限制在当前指令的±32M字节地址内。
BX 指令除了具有跳转功能，还能在跳转的同时切换处理器状态。其跳转范围不受限制。
杂项指令：
在ARM指令集中杂项指令共有3条，它们非常重要，特别是与操作系统的使用息息相关：
1.软件中断产生指令：SWI，主要用于用户程序调用操作系统的系统服务。
2. 程序状态寄存器读指令：MRS，对状态寄存器CPSR和SPSR进行读操作。
3. 程序状态寄存器写指令：MSR，对状态寄存器CPSR和SPSR进行写操作。
4、ARM伪指令P78
ARM伪指令有四条：
1.小范围地址读取指令：A D R，将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中。
2.中等范围地址读取指令：A D R L，将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中，比ADR伪指令可以读取更大范围的地址。
3.大等范围地址读取指令：L D R，用于加载32位的立即数或一个地址值到指定寄存器。
4.空操作指令：N O P，在汇编时将会被代替成ARM中的空操作，比如可能是“MOV R0,R0”指令等。NOP可用于延时操作。
5、ARM指令集和Thumb指令集的异同
同：
Thumb指令的格式与使用方式与ARM指令集类似，它也具有以下种类的指令：存储器访问指令
数据处理指令
分支指令
杂项指令
伪指令
异：
Thumb指令集较ARM指令集有如下限制：
只有B指令可以条件执行，其它指令都不能条件执行；
分支指令的跳转范围有更多限制；
数据处理指令的操作结果必须放入其中一个；
单寄存器访问指令，只能操作R0～R7；
LDM和STM指令可以对R0～R7的任何子集进行操作；
第四章 LPC2000系列ARM硬件结构
1、了解硬件结构P90
2、存储器重映射的概念及其作用P106
给物理存储器分配逻辑地址的过程称为存储器映射。
将已经过映射的存储器再次映射的过程称为存储器重映射，它使同一物理存储单元出现多个不同的逻辑地址（增加了代码的可移植性和可通用性）。这些存储单元主要包括引导块“Boot Block”和用于保存异常向量表的少量存储单元。
引导块（Boot Block）是芯片设计厂家在LPC2000系列ARM内部固化的一段代码，用户无法修改或删除。这段代码在芯片复位后被首先运行，其功能主要是：
判断运行哪个存储器上的程序；
检查用户代码是否有效；
判断芯片是否被加密；
芯片的在应用编程(IAP)以及在系统编程功能(ISP)
3、时钟部件——锁相环PLL（可能考大题）P126
PLL频率计算：
可以得出以下几个等式：
Fosc = Fcco/(2×p×M) → Fcco = Fosc×(2×p×M)
Fcclk = Fcco/(2×p) → Fcco = Fcclk×(2×p)
最后得出PLL的输出频率(当PLL激活并连接时)为：
Fcclk = M×Fosc 或 Fcclk = Fcco / (2×P)
CCO输出频率为：
Fcco = Fcclk×2×P 或 Fcco = Fosc×M×2×P
PLL设置举例：
系统要求Fosc＝10MHz，Fcclk＝60MHz。
根据这些要求：
确定Fcclk＝60MHz；
选择Fosc＝10MHz；
计算M= Fcclk/Fosc＝60MHz/10MHz＝6。M-1＝5，所以写入PLLCFG[4:0]＝00101；
计算P=Fcco/( Fcclk*2)，其中Fcco为156~320 MHz。当Fcco＝156MHz时，P=156MHz/(2*60MHz)＝1.3当Fcco＝320MHz时， P=2.67
P取整数2，所以写入PLLCFG[6:5]=01。
4、外部存储器控制器EMC及引脚连接模块P152-178
5、GPIO P179
6、向量中断控制器P188
7、定时器0和定时器1的作用P222
8、I2C接口的操作模式P271
9、UART0和UART1的用法和区别P276
UART0只提供TXD和RXD信号引脚，而UART1增加了一个调制解调器（Modem）接口，其余二者都是完全相同的：
16字节接收FIFO和16字节发送FIFO；
寄存器位置符合16C550工业标准；
接收FIFO触发点可设置为1、4、8或14字节；
内置波特率发生器；
UART1含有标准调制解调器接口信号。
10、A/D转换器、脉宽调制器PWM和实时时钟RTC
第六章 C/OS-II程序设计基础
1、任务的分类、划分和优先级安排P395
按执行方式可将任务分类以下三类：
任务的划分：
目标——
1.首要目标是满足“实时性”指标：即使在最坏的情况下，系统中所有对实时性有要求的功能都能够正常实现；
2.任务数目合理：对于同一个应用系统，合理的合并一些任务，使任务数目适当少一些还是比较有利；
3.简化软件系统：一个任务要实现其功能，除了需要操作系统的调度功能支持外，还需要操作系统的其它服务功能支持，合理划分任务，可以减少对操作系统的服务要求，简化软件系统；
4.降低资源需求：合理划分任务，减少或简化任务之间的同步和通信需求，就可以减少相应数据结构的内存规模，从而降低对系统资源的需求。
任务的优先级的安排原则——
中断关联性：与中断服务程序（ISR）有关联的任务应该安排尽可能高的优先级，以便及时处理异步事件，提高系统的实时性。如果优先级安排得比较低，CPU有可能被优先级比较高的任务长期占用，以致于在第二次中断发生时连第一次中断还没有处理，产生信号丢失现象；紧迫性：因为紧迫任务对响应时间有严格要求，在所有紧迫任务中，按响应时间要求排序，越紧迫的任务安排的优先级越高。紧迫任务通常与ISR关联；
关键性：任务越关键安排的优先级越高，以保障其执行机会；
频繁性：对于周期性任务，执行越频繁，则周期越短，允许耽误的时间也越短，故应该安排的优先级也越高，以保障及时得到执行；
快捷性：在前面各项条件相近时，越快捷（耗时短）的任务安排的优先级越高，以使其它就绪任务的延时缩短；
传递性：信息传递的上游任务的优先级高于下游任务的优先级。如信号采集任务的优先级高于数据处理任务的优先级。
2、时间管理P406（时间函数的使用）
时间管理服务函数是以系统节拍为处理单位的，实际的时间与希望的时间是有误差的，最坏的情况下误差接近一个系统节拍。因此时间管理服务函数只能用在对时间精度要求不高的场合，或者时间间隔较长的场合。
3、信号量、消息邮箱、消息队列等概念P443 信号量——
能防止优先级反转现象的信号就是互斥信号量。
在实时多任务系统中，信号量被广泛用于任务间对共享资源的互斥、任务和中断服务程序之间的同步、任务之间的同步。
消息邮箱——
消息是任务之间的一种通信手段，当同步过程需要传输具体内容时就不能使用信号量，此时可以选择消息邮箱，即通过内核服务可以给任务发送带具体内容的消息。
消息队列——
消息队列就象一个类似于缓冲区的对象，通过消息队列任务和ISR发送和接收消息，实现数据的通信和同步。消息队列具有一定的容量，可以容纳多条消息，因此可以看成是多个邮箱
的组合。
学习中心/函授站_ 姓名学号 西安电子科技大学网络与继续教育学 院 2014学年下学期 《嵌入式系统》期末考试试题 （综合大作业） 题号一二三四五总分 题分2010302020 得分 考试说明： 1、大作业于2014年12月25日下发，2015年1月10日交回； 2、考试必须独立完成，如发现抄袭、雷同均按零分计； 3、答案须手写完成，要求字迹工整、卷面干净。 一、问题简述（每小题4分，共20分） 1、简述嵌入式系统的定义和组成结构。 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并软硬件可剪裁、功能、 ,可靠性、体积、重量、成本、功耗、成本、安装方式等方面符合要求的专用计算机系统。 嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、存储与I/O部分、外设与执行部分、嵌入式软件等四个部分组成。 2、简单说明ARM微处理器的特点。 答：(1) 体积小、低功耗、低成本、高性能。 (2) 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼 容8位/16位器件。
(3) 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 (4) 大多数数据操作都在寄存器中完成，通过Load/Store结 构在内存和寄存器之间批量传递数据。 (5) 寻址方式灵活简单，执行效率高。 (6) 指令长度固定。 3、简述嵌入式系统产品的设计和开发过程。 答：①在嵌入式系统的开发过程中，一般采用的方法是首先在通用PC机上的集成开发环境中编程；②然后通过交叉编译和链接，将程序转换成目标平台(嵌入式系统)可以运行的二进制代码；③接着通过嵌入式调试系统调试正确；④最后将程序下载到目标平台上运行。 要强调，选择合适的开发工具和调试工具，对整个嵌入式系统的开发都非常重要。 4、简述嵌入式系统设计中要考虑的因素。 答：在嵌入式系统的开发过程中，要考虑到实时性、可靠性、稳 定性、可维护性、可升级、可配置、易于操作、接口规范、抗干 扰、物理尺寸、重量、功耗、成本、开发周期等多种因素。 5、什么是BootLoader，了解其在嵌入式系统中作用。 答：就是启动载入或引导加载又叫自举装载。由于系统加电后需 要首先运行BootLoader这段程序，因此它需要放在系统加电后 最先取指令的地址上。嵌入式处理器的生产厂商都为其处理器预 先安排了一个在系统加电或复位后最先取指令的地址。 二、名词解释（每小题2分，共10分） 1、DSP(Digital Signal Processor)，数字信号处理器，一种特别用于快速处理数字信号的微处理器。DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。 2、RTOS Real Time Operating System. 译为实时操作系统。实时系统是指一个能够在指定的或者确定的时间内，实现系统功能和对外部或内部、同步或异步事件作出响应的系统。 3、BSP设计板级支持包（BSP）的目的主要是为驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，从而实现对操作系统的支持。类似于PC机上的BIOS，是一个承上启下的软件层次。由嵌入OS和用户开发相结合取得。BSP一般是在嵌入式系统上固化存放。 4、总线竞争就是在同一总线上，同一时刻，有两个以上器件要通
1．下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（A）。 A．用户模式B．系统模式C．软中断模式D．FIQ模式 2．ARM7TDMI的工作状态包括（ D ）。 A．测试状态和运行状态B．挂起状态和就绪状态 C．就绪状态和运行状态D．ARM状态和Thumb状态 3．下面哪个Linux操作系统是嵌入式操作系统（ B ）。 A．Red-hat Linux B．uclinux C．Ubuntu Linux D．SUSE Linux 4．使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。 A．宿主机B．银河麒麟操作系统 C．目标机D．交叉编译器 5．下面哪个不属于Linux下的一个进程在内存里的三部分的数据之一（A）。 A．寄存器段B．代码段 C．堆栈段D．数据段 选择题（共5小题，每题2分，共10分） 1．下面哪个系统属于嵌入式系统（ D ）。 A．“天河一号”计算机系统B．IBMX200笔记本电脑 C．联想S10上网本D．Iphone手机 2．在Makefile中的命令必须要以（A）键开始。 A．Tab键B．#号键 C．空格键D．&键 3．Linux支持多种文件系统，下面哪种不属于Linux的文件系统格式（ B ）。 A．Ext B．FA T32 C．NFS D．Ext3 4．下面哪种不属于VI三种工作模式之一（ D ）。 A．命令行模式B．插入模式 C．底行模式D．工作模式 5．下面哪一项不属于Linux内核的配置系统的三个组成部分之一（ C ）。 A．Makefile B．配置文件（config.in） C．make menuconfig D．配置工具 1．人们生活中常用的嵌入式设备有哪些？列举4个以上(1) 手机，(2) 机顶盒，(3) MP3，(4) GPS。（交换机、打印机、投影仪、无线路由器、车载媒体、PDA、GPS、智能家电等等。） 2．ARM9处理器使用了五级流水线，五级流水具体指哪五级：(5) 取指，(6) 译码，(7) 执行，(8) 缓冲/数据，(9) 回写。 3．在Makefile中的命令必须要以(10) Tab 键开始。 4．Linux支持多种文件系统，主要包括哪些（写出其中4中就行）(11) Ext，(12) VFA T，(13) JFS，(14) NFS。（JFS、ReiserFS、Ext、Ext2、Ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等） 5．VI的工作模式有哪三种：(15) 命令行模式，(16) 插入模式，(17) 底行模式。
第1章嵌入式系统导论 1.嵌入式系统的概念： 是以现代计算机技术为基础，以应用为中心，可以根据系统或用户需求（功能、可靠性、成本、体积、功耗、环境等），灵活裁剪软硬件模块的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的分类及分类依据： 嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。前者是整个系统的物理基础，它提供软件运行平台和通信接口；后者实际控制系统的运行。 硬件：嵌入式微处理器、外围电路、外围硬件设备。 软件：BootLoader 、嵌入式操作系统、用户的应用程序等。 3.几种典型嵌入式操作系统：（1） uC/OS II （2）uCLinux （3）Windows CE （4）嵌入式Linux 等 4.任务调度： 任务的调度有三种方式：可抢占式、不可抢占式和时间片轮转。 【不可抢占式调度是指一个任务一旦获得CPU就独占其运行，除非由于某种原因使它决定放弃CPU的使用权； 可抢占式调度是基于任务优先级的，当前正在运行的任务可以随时让位给优先级更高的处于就绪态的其他任务； 当两个或两个以上任务有同样的优先级时，不同任务轮转使用CPU，直到系统分配的CPU时间片用完，这就是时间片轮转调度。】 目前，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的任务采用基于优先级的可抢占式调度法，对相同优先级的任务则采用时间片轮转调度法。 5.针对有内存管理单元（MMU，Memory Management Unit）的处理器而设计的一些桌面操作系统，如Windows、Linux，使用了虚拟存储器的概念。 6.计算机的发展： 冯诺依曼架构：将指令和数据存放在同一存储空间中，统一编址，指令和数据通过同一总线访问。 哈佛结构（冯诺依曼架构的扩展）：主要特点是程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编制、独立访问。CortexM3
《嵌入式系统》试题 闭卷答题时间:30分钟 一、填空题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、一般而言，嵌入式系统的构架可以分为4个部分：分别是（）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（）两个主要部分。 2、根据嵌入式系统使用的微处理器，可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器，（），（）以及片上系统。 3、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序，其基本功能有（）、进程间通信、（）、I/O资源管理。 4、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为（）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（）和软实时系统。 5、内核负责管理各个任务，或者为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的（），内核的基本服务是（）。 6、嵌入式开发一般采用（）方式，其中宿主机一般是指（）。 7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（），ARM7TDMI采用（）的内核架构,ARM920T采用（）的内核架构。 采用（）级流水线结构，ARM920TDMI采用（）级流水线。 9.按操作系统的分类可知，Dos操作系统属于顺序执行操作系统，Unix 操作系统属于（）操作系统，VxWorks属于（）操作系统。 10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（），支持在线断点和调试。 二、选择题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、要使CPU能够正常工作，下列哪个条件不是处理器必须满足的。（） (A)处理器的编译器能够产生可重入代码（B）在程序中可以找开或者关闭中断(C)处理器支持中断，并且能产生定时中断（D）有大量的存储空间 2、下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中。（） (A)DOS （B）unix (C)Windowsxp （D）linux 3、下面哪个选项不是SUB设备的特点。（） (A)串行通信方式（B）不可热拨插 (C)分HOST、DEVICE和HUB （D）通信速率比RS232快 4、下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上。（） (A)Symbian （B）WinCE (C)uc/os （D）linux 5、以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对。（） (A)SRAM比DRAM慢（B）SRAM比DRAM耗电多 (C)DRAM存储密度比SRAM高得多（D）DRM需要周期性刷新 6、uc/os操作系统不包含以下哪几种状态。（） (A)运行（B）挂起 (C)退出（D）休眠 7、0x07&0x11的运算结果是。（） (A)0x01 （B）0x11 (C)0x17 （D）0x07 8、以下哪种方式不是uc/os操作系统中任务之间通信方式。（） (A)信号量（B）消息队列 (C)邮件（D）邮箱 9、以下哪种方式不是文件系统的格式。（） (A)FAT （B）DOS (C)NTFS （D）Ext 10、在将uc/os操作系统移植到ARM处理器上时，以下哪些文件不需要修改。（） (A) （B） (C) （D）OSTaskInit 三、判断题：共5小题，每小题2分，满分10分。 1、所有的电子设备都属于嵌入式设备。（） 2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。（） 3、嵌入式linux操作系统属于免费的操作系统。（） 4、移植操作系统时需要修改操作系统中与处理器直接相关的程序。（） 5、的最大通信速率为12M/S。（） 简答题：共2小题，每小题10分，满分20分。 1、根据嵌入式系统的特点，写出嵌入式系统的定义。 2、试分析实时操作系统的工作状态特点及相互之间的转换。
一、嵌入式系统定义、由来及特点 1.1.1 嵌入式系统的定义 ?E mbedded System Dictionary： 一种计算机硬件和软件的组合，也许还有机械装置，用于实现一个特定功能。 在某些特定情况下，嵌入式系统是一个大系统或产品的一部分。 通用计算机定义是：计算机硬件和软件的组合，用做通用计算平台。 国内普遍被认同的定义： “以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。” 从这个定义可以看出嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁剪利用。 因此有人把嵌入式系统比作是一个针对特定的应用而“量身定做”的专用计算机系统。 1.1. 2 嵌入式系统的由来及其与微控制器的关系 1. 单片机（微控制器）的基本含义 Single-chip Microcomputer Microcontroller MCU MCU的基本含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM 等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。下图给出了典型的MCU组成框图。 MCU是在计算机制造技术发展到一定阶段的背景下出现的，它使计算机技术从科学计算领域进入到智能化控制领域。 2. 嵌入式系统的由来 通俗地说，计算机是因科学家需要一个高速的计算工具而产生的。直到二十世纪七十年代，电子计算机在数字计算、逻辑推理及信息处理等方面表现出非凡的能力. 在通信、测控与数据传输等领域，人们对计算机技术给予了更大的期待。 这些领域的应用与单纯的高速计算要求不同，主要表现在： ①直接面向控制对象； ②嵌入到具体的应用体中，而非计算机的面貌出现； ③能在现场连续可靠地运行； ④体积小，应用灵活； ⑤突出控制功能，特别是对外部信息的捕捉与丰富的输入输出功能等。
嵌入式系统复习 选择10’；填空20’；判断10’；5个简答30’；3大题：指令使用(LDMIA)，组变量表变量； 1、ARM的寄存器 P32 通用寄存器：包括程序计数器PC、堆栈指针、其他通用寄存器 (1)不分组寄存器R0~R7：每种状态下都统一，注意不同模式下使用时的数据保护； (2)分组寄存器R8~R14： R8~R14为分组寄存器，对应的物理寄存器取决于当前的处理器模式； R8~R12有两个分组的物理寄存器。除FIQ模式之外的所有模式(R8~R12)，FIQ模式 (R8_fiq~R12_fiq)，有利于加快FIQ的处理速度； R13、R14分别有6个分组的物理寄存器。用于用户和系统描述，其余五组用于五种异常模式； R13堆栈指针(SP)，要初始化，指向该异常向量专用的栈地址；保护现场； R14子程序链接寄存器(LR)，功能：保存子程序返回地、设置为异常返回地址其他情况下R14 可作为通用寄存器使用。 (3)程序计数器R15(PC)，指向当前指令的下两条指令的地址。 程序状态寄存器：任何模式下被访问，包含条件标志位、中断使能位、当前处理器模式标志、其他控制和状态位。 (1)标志域： 条件标志位：N符号、Z结果为0、C进位或借位、V溢出； Q标志位：用于指示增强的DSP指令是否发生溢出； J标志位：Jazelle状态。 (2)控制域：CPSR的低8位称为控制位，异常时变化。 运行模式控制位M[4:0]：控制处理器模式； 中断禁止位I、F：I=1时，禁止IRQ中断；F=1禁止FIQ中断； T控制位：说明指令是ARM指令还是Thumb指令。 2、进程状态变换图 P178 3、C语言参数传递的是数组，实质传递的是什么P135 地址；(好像是，我蒙的) 4、堆栈的增长方向（两种），满堆栈和空堆栈 P52 堆栈：数据结构，先进后出堆栈指针总指向栈顶。 (按生成方式)递增堆栈：低地址向高地址生成； 递减堆栈：高地址向低地址生成； (按指向位置)满堆栈：当堆栈指针指向最后压入堆栈的数据时； 空堆栈：当堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置时。 5、内存容量和地址总线、数据总线的关系。 存储器的容量= 2M × N M=地址线根数 N=数据线根数 6、操作系统的常用调度算法 P178 (翻书看具体什么意思) 最短周期优先SBF、优先级法、轮转法、多队列轮转法和多级反馈队列法、实时调度算法。
《嵌入式系统》课程试卷 考试时间：__120___分钟开课学院___计算机___ 任课教师____________ 姓名______________ 学号_____________班级_______________ 一．单项选择题（2 × 20）： 1下面不属于Xscale微架构处理器的主要特征有：( ) A.采用了7级超级流水线、动态跳转预测和转移目标缓冲器BTB技术（Branch Target Buffer）。 B.支持多媒体处理技术、新增乘/累加器MAC、40位累加器、兼容ARM V5TE 指令和特定DSP型协处理器CP0。 C.采用了32KB的指令Cache。 D.采用了64KB的数据Cache。 2以下不属于XScale超级流水线的流水级是( ) A.寄存器文件/移位级（FR） B.写回级(XWB) C.寄存器读取级 D.和执行级二(X2) 3 目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的实时系统是：（） A. Symbian B. Windows CE C. VxWorks D. QNX 4 下面那句话的描述是不正确的？( ) A.在一个基于XScale内核的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从
地址0x00000000 处开始执行 B.引导装载程序通常是在硬件上执行的第一段代码，包括固化在固件中的 引导代码（可选）和Boot Loader两大部分。 C.在嵌入式系统中，Boot Loader不依赖于硬件实现。 D.Boot Loader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。 5 通常情况下，目标机上的Boot Loader通过串口与主机之间进行文件传输,下面不属于通常使用的传输协议的是：( ) A.modem协议 B.xmodem协议 C.ymodem协议 D.zmodem协议 6 Make预置了一些内部宏，其中$@表示：（） A.没有扩展名的当前目标文件 B.当前目标文件 C.当前目标文件最近更新的文件名 D.当前目标文件最近更新的文件名 7 在Default kernel command string “root=1f03 rw console=ttyS0,115200 init=/linuxrc”中，代表根文件系统(“/”) 的设备文件主号码是什么？( ) A.1f B.03 C.ttyS0 D.115200 8 用命令dd if=/dev/zero of=ramdisk_img bs=1k count=8192创建的ramdisk_img 其空间大小为多少？( ) A.8M bit
第一章嵌入式处理器 1嵌入式系统的概念组成： 定义：以应用为主，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，满足系统对功能、性能、可靠性、体积和功耗有严格要求的计算机系统。 组成：硬件：处理器、存储器、I / O设备、传感器 软件：①系统软件， ②应用软件。 2.嵌入式处理器分类特点： 分类：①MPU（Micro Processor Unit）微处理器。一块芯片，没有集成外设接口。部主要由运算器，控制器，寄存器组成。 ②MCU（Micro Controller Unit）微控制器（单片机）。一块芯片集成整个计算机系统。 ③EDSP（Embled Digital Signal Processor）数字信号处理器。运算速度快，擅长于大量重复数据处理 ④SOC（System On Chip）偏上系统。一块芯片，部集成了MPU和某一应用常用的功能模块 3.嵌入式处理器与通用计算机处理器的区别： ①嵌入式处理器种类繁多，功能多样 ②嵌入式处理器能力相对较弱，功耗低 ③嵌入式系统提供灵活的地址空间寻址能力 ④嵌入式系统集成了外设接口 4.①哈佛体系结构：指令和数据分开存储————————（嵌入式存储结构） 特征：在同一机器周期指令和数据同时传输 ②·诺依曼体系结构：指令和数据共用一个存储器——（通用式存数结构） 数据存储结构（多字节）： 大端方式：低地址存高位；小端方式：高地址存高位 6.ARM指令集命名：V1~V8 （ARMV表示的是指令集）
7.ARM核命名：. 命名规则：ARM｛x｝｛y｝｛z｝｛T｝｛D｝｛M｝｛I｝｛E｝｛J｝｛F｝｛S｝｛x｝——系列（版本） ｛y｝——当数值为“2”时，表示MMU（存管理单元） ｛z｝——当数值为“0”时，表示缓存Cache ｛T｝——支持16位Thumb指令集 ｛D｝——支持片上Debug（调试） ｛M｝——嵌硬件乘法器 ｛I｝——嵌ICE（在线仿真器）——支持片上断点及调试点 ｛E｝——支持DSP指令 ｛J｝——支持Jazzle技术 ｛F｝——支持硬件浮点 ｛S｝——可综合版本 8. JTAG调试接口的概念及作用： ①概念：（Joint Test Action Group）联合测试行动小组→检测PCB和IC芯片标准。（P CB→印刷电路板IC→集成芯片） ②作用（1）硬件基本功能测试读写 （2）软件下载：将运行代码下载到目标机RAM中 （3）软件调试：设置断点和调试点 （4）FLASH烧写：将运行最终代码烧写到FLASH存储器中。 9.GPIO概念：（General Purpose I/O Ports）通用输入/输出接口，即处理器引脚。 10.S3C2410/S3C2440 GPIO引脚 S3C2410共有117个引脚，可分成A——H共8个组，（GPA，GPB，…GPH组） S3C2440共有130个引脚，可分成A——J共9个组，（GPA，GPB，…，GPH，GPJ 组） 11.GPxCON寄存器,GPxDAT寄存器,GpxUP寄存器的功能，各位含义和用法 ①GPxCON寄存器（控制寄存器）——设置引脚功能 →GPACON（A组有23根引脚，一位对应一个引脚，共32位，拿出0~22位，其余没用） （若某一位是）0：（代表该位的引脚是一个）输出引脚 1：地址引脚 →GPBCON——GPH/JCON（用法一致，两位设置一个引脚） 00：输入引脚 01：输出引脚 10：特殊引脚 11：保留不用 GPBCON ②GPxDAT寄存器（数据寄存器）——设置引脚状态及读取引脚状态 若某一位对应的是输出引脚，写此寄存器相应位可令引脚输出高/低电平。 若某一位对应的是输入引脚，读取此寄存器可知相应引脚电平状态。GPBDAT
嵌入式系统试卷及答案
2014年上学期11级计算机专业嵌入式系统期末试卷 专业班级学号姓名___ _____ 考试时间120分钟考试方式闭卷考试成绩__________ _ 题号一二三四五六 得分 一、选择题（本大题共10个小题，每小题1分，共10分） 1、和PC机系统相比，下列哪点不是嵌入式系统所特有的：（ C） A、系统内核小 B、专用性强 C、可执行多任务 D、系统精简 2、ADD R0，R1，#3属于（ A）寻址方式。 A、立即寻址 B、多寄存器寻址 C、寄存器直接寻址 D、相对寻址 3、GET伪指令的含义是：（A） A、包含一个外部文件 B、定义程序的入口 C、定义一个宏 D、声明一个变量 4、μCOS-II操作系统不属于：（C） A、RTOS B、占先式实时操作系统 C、非占先式实时操作系统 D、嵌入式实时操作系统 5、FIQ中断的入口地址是：（A） A、0x0000001C B、0x00000008 C、0x00000018 D、0x00000014 6、ARM指令集和Thumb指令集分别是（D）位的。 A、8位，16位 B、16位，32位 C、16位，16位 D、32位，16位 7、BL和BX的指令的区别是（ D ） A、BL是跳转并切换状态；BX带返回的跳转并切换状态。 B、BL是带返回的连接跳转；BX带返回的跳转并切换状态。 C、BL是跳转并切换状态；BX是带返回的连接跳转。 D、BL是带返回的连接跳转；BX是跳转并切换状态。 8、Boot Loader 的启动过程是( A ) A.单阶段 B. 多阶段 C.单阶段和多阶段都有 D.都不是 9、以下说法不正确的是（ B ） A 、任务可以有类型说明 B 、任务可以返回一个数值 C 、任务可以有形参变量 D 、任务是一个无限循环 10、若已定义的函数有返回值，则以下关于该函数调用叙述中错误的是（D） A、函数调用可以作为独立的语句存在
一、单项选择题 1、下面关于哈佛结构描述正确的是（ A ）。 A、程序存储空间与数据存储空间分离 B、存储空间与IO空间分离 C、程序存储空间与数据存储空间合并 D、存储空间与IO空间合并 2、下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）。 A、用户模式 B、管理模式 C、软中断模式 D、FIQ模式 3、ARM9TDMI的工作状态包括（ D ）。 A、测试状态和运行状态 B、挂起状态和就绪状态 C、就绪状态和运行状态 D、ARM状态和Thumb状态 4、指令“LDMIA R0!, {R1, R2, R3, R4}”的寻址方式为（ C ）。 A、立即寻址 B、寄存器间接寻址 C、多寄存器寻址 D、堆栈寻址 5、对寄存器R1的内容乘以4的正确指令是( C )。 A、LSR R1，#2 B、LSL R1，#2 C、MOV R1，R1, LSL #2 D、MOV R1，R1, LSR #2 6、下面指令执行后，改变R1寄存器内容的指令是( D )。 A、TST R1，#2 B、ORR R1，R1,R1 C、CMP R1，#2 D、EOR R1，R1,R1 7、下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。（ D ） A、USB控制器 B、UART控制器 C、以太网控制器 D、LED 8、下面哪个操作系统是嵌入式操作系统。（ B ） A、Red-hat Linux B、μCLinux C、Ubuntu Linux D、SUSE Linux 9、使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。 A、宿主机 B、银河麒麟操作系统 C、目标机 D、交叉编译器 10、下面哪个系统不属于嵌入式系统（ D ）。 A、MP3播放器 B、GPS接收机 C、“银河玉衡”核心路由器 D、“天河一号”计算机系统 11. RS232-C串口通信中，表示逻辑1的电平是（ D ） A、0V B、3.3V C、+5V~+15V D、-5V~-15V 12. 下列不属于RISC计算机特点的是（C）。 A、流水线每周期前进一步。 B、更多通用寄存器。 C、指令长度不固定，执行需要多个周期。 D、独立的Load和Store指令完成数据在寄存器和外部存储器之间的传输。 13. 存储一个32位数0x2168465到2000H~2003H四个字节单元中，若以大端模式存储，则20000H存储单元内容为（D） A、 0x21 B、 0x68 C、0x65 D、0x02 14. S3C2410 I/O口常用的控制器是（D） A、端口控制寄存器（GPACON-GPHCON） B、端口数据寄存器（GADAT-GPHDAT） C、外部中断控制寄存器（EXTINTN）。 D 、以上都不是 15. 寄存器R13除了可以做通用寄存器外，还可以做（C）
《嵌入式开发》期中试卷 试卷适用范围：2011级计算机科学与技术（本）1、2班 一、填空题（每空1分，共46分） 习题 1 1．填空题 （1）嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 （2）嵌入到对象体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 （3）嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SOC）。 （4）嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。 （5）嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。 （6）在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：引导加载程序、 Linux内核、文件系统、用户应用程序。 （7）嵌入式系统硬件的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。 （8）嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，一般把嵌入式处理器分成4类，即微处理器、微控制器、数字信号处理器、和嵌入式片上系统。 （9）ARM公司首创了 chipless 的生产模式，专门从事基于RISC技术芯片的设计开发，公司本身并不生产芯片，而是设计出高效的IP内核，授权给半导体公司使用。 （10）ARM7TDMI中，T表示支持Thump指令集。D表示支持片上调试（Debug）。M表示内嵌硬件乘法器（Multiplier）。I表示支持片上断点和调试点。 （11）ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。 （12）ARM微处理器有两种工作状态：Thump状态、ARM状态。 （13）通用寄存器分为三类：未分组寄存器、分组寄存器、程序计数器（PC）。 （14）异常是由内/外部源引起的需要处理器干预的一个事件。 （15）精简指令集计算机RISC（Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集计算机CISC 是当前CPU的两种架构。 （16）ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集： ARM指令集、Thump指令集。 （17）MMU的作用有两个：将虚拟地址转化为物理地址、对存储器访问的
各位：根据掌握要点认真复习，后面附有作业题答案。 第1章掌握要点 1.1.1节嵌入式系统的概念 1.1．3节嵌入式系统的特点 1.3节嵌入式处理器 1.4节嵌入式系统的组成（看课件，有补充的内容） 补：1.嵌入式系统开发过程？ 2.嵌入式系统调试常用的基本方法 3.交叉编译和交叉调试 4.嵌入式操作系统 第2章掌握要点 2.1节计算机体系结构分类 2.3.1节 ARM和Thumb状态 2.3.2节 RISC技术 2.3.3节流水线技术 2.4.1 ARM存储系统 2.4.2 Cache:写通、写回、读操作分配cache、写操作分配cache、工作原理、地址映像 2.4.3节 ARM存储系统 补充: (见课件) 1. ARM简介：ARM的命名方式、5种变形
2.理解片内Flash的3种编程方法。 3.理解ARM7芯片存储器存储空间分布。（8个bank，每个bank32MB）第3章掌握要点 3.1节ARM编程模式：处理器模式、处理器工作状态、寄存器组织、 异常中断 3.2节指令格式和寻址方式 3.3节指令系统：掌握和熟练应用课件所讲的指令、可编程序段 第5章掌握要点 5.1节键盘接口：行扫描法原理、掌握编写驱动程序 5.2节 LED显示器接口：理解工作原理，掌握编写驱动程序 5．5.1节 UART异步串行接口：异步通信格式、接收的4种错误类型、初始化、发送程序、接收程序 第1章作业题答案： 1.什么是嵌入式系统？ ?第一种，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 ?第二种，嵌入式系统是以应用为中心、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。
ARM嵌入式系统基础教程 ----期中开卷 专业：软件1002班姓名：王世伟学号：04103060（24） 一、嵌入式系统基本概念 1、什么是嵌入式系统？有何特点？ 答：所谓嵌入式,实际上是“嵌入式计算机系统”，的简称，它是相对于通用计算机系统而言，注重于发展独立的单芯片技术。嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。 特点:(1)嵌入式系统是将先进的计算机技术，半导体技术以及电子技术与各行业的具体应用相结合的产物，这一点就决定了他必然是一个技术密集，资金密集，高度分散，不断创新的知识集成系统。（2）系统内核小(3)专用性强（4）系统精简（5）系统软件要求（6）嵌入式软件开发要走向标准化，需要使用多任务的操作系统。（7）嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。 2、举例在你的身边常见到的嵌入式系统产品，谈一谈你对“嵌入式系统”的初步理 解。 答：产品有：洗衣机，空调，手机。 嵌入式系统就是内置小计算机系，可以对机器进行智能控制的系统。 3、嵌入式系统的3个基本特点？ 答：（1）专用性（2）嵌入型（3）计算机系统 4、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？ 答：嵌入式处理机是嵌入式的核心，是控制，辅助系统运行的硬件单元。 分类：四大类（1）嵌入式微处理器（2）嵌入式微控制器（3）嵌入式DSP处理器（4）SoC片上系统 5、广泛使用的三种类型的操作系统？ 答：多道批处理操作系统、分时操作系统以及实时操作系统。 6、列举常见的4种嵌入式操作系统？说明你对嵌入式操作系统的基本认识，嵌入式 操作系统在嵌入式系统开发中的必要性。 答：嵌入式Linux、WinCE、VxWorks、μC/OS-II 没有操作系统的计算机效率十分底下，把操作系统嵌入到计算机中，可以提高系统
《嵌入式系统》试题库 《嵌入式系统》试题库 一、填空题 嵌入式系统的基本定义为：以应用中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适、 1应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从模块结构来看，嵌入式系统由三大部分组成，分别是：硬件、软件和开发平台。、 2从层次角度来看，嵌入式
系统由四大部分组成，分别是：应用软件层、操作系统层、、 3板级支持包（或硬件抽象层） 和硬件层。嵌入式产品的主要度量指标包括：上市时间、设计成本和产品质量。、 4嵌入式系统的设计过程包括：需求分析、规格说明、体系结构设计、构件设计、系统、 5集成和系统测试。需求分析包括：功能性需求分析和非功能性需求分析。 6、确定输入信号是数字信号还 是模拟信号属于功能性需求。 7、确定系统的物理尺寸和重量属于非功能性需求。 8、在嵌 入式系统的设计过程中，其中规格说明解决“做什么”。 9、在嵌入式系统的设计过程中，其 中体系结构设计解决“如何做”。 10、在嵌入式系统的设计过程中，软硬件划分应该在体系结构设计阶段完成。 11、在嵌入式系统的设计过程中，处理器的选择应该在体系结构设计阶段 完成。、 12在嵌入式系统的设计过程中，嵌入式操作系统的选择应该在体系结构设计阶段完成。、13在嵌入式系统的设计过程中，完成原理图设计应在构件设计阶段完成。、 14在嵌入式系统 的设计过程中，完成版图设计应在构件设计阶段完成。、15在嵌入式系统的设计过程中，完 成软件设计应在构件设计阶段完成。 16、反映嵌入式系统设计人员的水平能力主要在于总体 设计（需求分析、规格说明和体系 17、结构设计）和系统调试。设计流程指的是设计过程中所经历的过程步骤。、 18核的模块级重用和基于平台的系统级重用。 IP 设计重用技术主要分为基于19、 软硬件协同设计由系统描述、软硬件划分、软硬件协同综合以及软硬件协同模拟与验 20、证几个阶段组成。嵌入式处理器的分类包括三种，分别是：嵌入式微处理器、微控制器（或单片机）和、21页共页第 1 44 《嵌入式系统》试题库
嵌入式系统 第一章绪论 1．什么是嵌入式系统？嵌入式系统的特点是什么？ 嵌入式系统的定义：嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪的，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。它可以实现对其他设备的控制、监控或管理等功能。 嵌入式系统的特点： 形式多样、面向特定应用； 处理器和处理器体系结构类型多； 关注成本 实时性和可靠性的要求 适应多种处理器、可剪裁、轻量型、实时可靠、可固化的嵌入式操作系统 2．请说出嵌入式系统与其它商用计算机系统的区别。 3．嵌入式系统的关键技术有哪些？ 1、嵌入式处理器 2、微核结构 3、任务调度 4、硬实时和软实时 5、存管理 6、核加载方式
4．请说明嵌入式系统技术发展及开发应用的趋势。 应用：小型化、经济化、低功耗、可靠性、智能化、高速 硬件：集成化 操作系统：可靠性、实时性、采用组件化技件->可配置性，可裁剪性，可移植性 开发环境：集成化、智能化、图形化、 5．你知道嵌入式系统在我们日常生活中哪些设备中应用?说明其采用的处理器是什么？采用的哪一个嵌入式操作系统？ PDA：PXA25X——Palm OS/WINCE 路由器：ARM9——uclinux 数码相机：ARM9+DSP5000——uclinux 波导手机：ARM9——DOEASY OS 小米： 苹果： 6．开发嵌入式系统的计算机语言主要有哪几种？分别用在什么场合？ C语言——开发操作系统，和硬件相关的一些应用程序 C++语言——开发一些大型的应用程序 汇编语言——开发底层的硬件接口以及一些算法的基本模块 JAVA语言——JSP开发网页，J2EE开发B/S，J2ME开发移动设备的服务程序 VHDL语言——开发CPLD/FPGA芯片、其RTL模型对于ASIC也很有用 C与C++具有可移植性，可以在主机上调试算法程序 7.在项目开发中，采用嵌入式系统和专用集成电路进行设计各有什么优缺点？ 第二章嵌入式系统设计方法 1.需求分析与系统分析法 2．软硬件协同设计方法 3．嵌入式硬件开发方法 4．嵌入式软件开发方法 5．构件式开发方法 6．由上而下研究方法 7．软件调试与软件测试方法
测试题0及参考答案 （1）ARM汇编程序由指令、指令和指令构成。 （2）ARM C____（A.0X12 B.0X34 C.0X56 D.0X78）（采用小端模式进行存储） （4）一般情况下，ARM微处理器异常处理模式共有___7___种，机器启动后第一条指令执行的是__A___（A.复位异常处理函数指令 B.中断异常处理指令 C.IRQ 异常处理指令 D.指令预取终止异常）。 （5）调用函数FUN(X,Y,Z)，则实参值分别通过__r0__、_r1___、_r2__寄存器来进行传递，如果参数超过4个，则参数传递规则为____通过栈进行传递________。 （6）举例列出一款ARM7TDMI微内核的嵌入式微处理器_S3C44B0X_，ARM920T微内核的嵌入式微处理器_S3C2410_，ARM11内核的嵌入式微处理器__S3C6410____，并列举2款64位ARM微内核_Cortex-A53 __、__Cortex-A57________。 （7）利用汇编和C混合编程，设计代码完成求a,b,c中最大值功能，要求写出汇编启动代码和C代码。 （略）此知识点不需要掌握 测试题1及参考答案 1.嵌入式Linux操作系统包括 bootloader 、内核、文件系统三部分组成。 2.在PC机上Linux系统编译使用的编译器名为 gcc ，ARM处理器嵌入式编译器名为 arm-linux-gcc 。 3.bootloader的功能：①引导操作系统内核启动②提供辅助命令工具。 4.列出最常用的bootloader：、、、、、。 5.在uboot中，打印开发板上环境变量值的命令为 printenv setenv ，假如嵌入式内核名为vmlinux，通过tftp加载内核的命令为
1、什么是嵌入式系统？它由及部分组成？ 嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化，类似与BIOS的工作方式。具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。 嵌入式系统一般有3个主要的组成部分：硬件、实时操作系统以及应用软件。 2、嵌入式系统的三要素是什么？ 嵌入式系统的三要素是嵌入、专用、计算机；其中嵌入性指的是嵌入到对象体系中，有对象环境要求；专用性是指软、硬件按对象要求裁减；计算机指实现对象的智能化功能。 3、嵌入式系统一般由几层组成？ 嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。 4、Linux作为嵌入式系统的优势？ （1）可应用于多种硬件平台。 （2）添加部件非常容易 （3）支持大量硬件 （4）程序源码全部公开 （5）完善的开发工具 5、何为虚拟内存？虚拟内存的管理有何作用？ 使用虚拟地址寻址整个系统的主存和辅存为虚拟内存。可以运行体积比物理内存还要大的应用程序，也可以实现“按需调页”，既满足了程序的运行速度，又节约了物理内存。6、进程内存区域涉及哪几种数据段？ 代码段：可执行的操作命令 数据段：已初始化的全局变量 BSS段：未初始化的全局变量 堆：进程运行中被分配的内存段 栈：程序临时创建的局部变量 7、简述内核空间和用户空间的区别? 内核空间：任何操作都可以执行 用户空间：禁止处理器对硬件的直接访问和对内容的未授权访问。 两者分别引用不同的内存映射，即程序代码段使用不同的“地址空间” 8、简述共享内存的作用 ①、共享内存区域是被多个进程共享的一部分物理内存 ②、进程可以直接访问该共享内存区域，并通过该区域进行通信。 ③、进程间快速共享数据 ④、共享虚拟内存的页面出现在每一个共享该页面的进程的页表中，但它不需要所有进程的虚拟内存都有相同的虚拟地址 9、简述内存管理与虚拟文件系统之间的关系 内存管理利用虚拟文件系统支持交换，交换进程定期由调度程序调度，这也是内存管理依赖于进程调度的唯一原因。当一进程存取的内存映射被换出时，内存管理向文件系统发出请求，同时挂起当前正在进行的进程。 10、Linux系统中线程的同步方式有互斥量、信号灯和条件变量等。假设现在需要设计一个多线程的应用程序，试分析一下以上几种同步方式分别可在什么场合下使用？ Mutex互斥量：用于操作某个临界资源时对该资源上锁，以实现互斥地对独占资源的使
嵌入式系统复习提纲 第一章绪论 1.嵌入式系统的定义 （1）广义：根据IEEE（电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“用来控制或监视机器、装置或工厂等大规模系统的设备”。 （2）狭义：国内嵌入式行业一个普遍被认同的定义，即以应用为中心，以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式实时操作系统 嵌入式实时操作系统是指在限定的时间内对输入进行快速处理并做出响应的嵌入式操作系统。 3.当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些，请举出两例，并分析其特点。 （1）嵌入式Linux，特点：源代码开放、开发工具多、内核小、功能强大、运行稳定、效率高等 （2）μC/OS-II，特点：源代码公开、可移植性、可固化、可裁剪、占先式、多任务、可确定性 第二章ARM技术与ARM体系结构 1.ARM的含义 ARM通常具有如下三种含义： （1）ARM是Advanced RISC Machine Limited的简称（代表一个公司）； （2）ARM是Advanced RISC Machine Limited公司的产品，该产品以IP Core（知识产权核）的形式提供，并可泛指许多半导体厂商购买了这种知识产权后生产出来的“ARM处理器系列的芯片以及衍生品”（代表一类微处理器的通称）； （3）ARM是一种RISC MPU/MCU（微处理器/微控制器）的体系结构，如同X86架构是一种CISC结构一样，另外，还有MIPS架构，PowerPC架构等（代表一种技术）。 2.ARM内核版本命名规则 见课本P12 3.流水线内核结构 ARM7采用了三条流水线的内核结构，三级流水线分别为取指（Fetch）、译码（Decode）、执行（Excute） ARM920，在指令操作上采用五级流水线，即取指、译码、执行、存储器访问（简称：访存）和寄存器回写（简称：回写） 4.ARM处理器的工作模式 ARM处理器共有七种工作模式，即用户模式（USR），快速中断模式（FIQ），普通中断模式（IRQ），管理模式（SVC），终止模式（ABT），未定义指令异常模式（UND）和系统模式（SYS），除用户模式外，其他6种处理器模式可以称为特权模式，在6种特权模式中，除了系统模式外，其他5中特权模式又称为异常模式，每种异常都对应有自己的异常处理入口点。 5.ARM内部寄存器 在ARM处理器内部共有37个寄存器，这些寄存器包括以下两类寄存器： 31个通用寄存器：包括程序计数器PC等，这些寄存器都是32位的寄存器