第一章嵌入式系统概述
一、举出3个课本中未提到的嵌入式系统的例子。（红绿灯控制、数字空调、机顶盒）
二、什么是嵌入式系统？特点是？
答：嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
英国电机工程师协会定义：
嵌入式系统为控制、检测或辅助某个设备、机器或工厂运作的装置。
（1）以技术角度定义：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。
（2）从系统角度的定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。
特点：1、嵌入式系统通常应用在为特定用户设计的系统中，具有功耗低、体积小、集成度高等特点。将通用CPU中由板卡完成的任务集成在了嵌入式CPU内部。
2、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术于各个行业的具体应用相结合的产物。所以是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，去除冗余。
4、为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或处理器芯片中，而不是存储于磁盘等载体中。由于嵌入式系统必须有较高的时实性，因此对程序的质量，特别是可靠性有较高的要求。
5、嵌入式系统本身不具备自举开发能力，必须有一套专用的开发工具和环境才能进行开发。
三、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？
答：嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元，与普通台式计算机的微处理器相比，其工作稳定性更高，功耗较小，对环境（如温度、湿度、电磁场、震动等）的适应能力更强，体积更小，且集成的功能较多。
嵌入式处理器从应用角度，可以大致分为以下几类：
1.注重嵌入式处理器的尺寸、能耗和价格。应用于新型电子娱乐等不注重计算的设备；
2.注重嵌入式处理器的性能。应用于路由器等高速计算密集型的设备；
3.注重嵌入式处理器的性能、尺寸、能耗和价格。应用于各种工业控制设备；
按照结构分类：嵌入式微处理器（EMPU）；嵌入式微控制器(MCU)；嵌入式DSP处理器(DSP)；嵌入式片上系统（SOC）。嵌入式系统的分类也是以上答案（P5）。
四、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？
答：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。
使用嵌入式操作系统原因之一就是因为其具有实时性。使用嵌入式实时操作系统具有以下优点：
1.嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。
2.嵌入式实时操作系统提高了开发效率，缩短了开发周期。
3.嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
第二章ARM7体系结构
一、基础知识
（1）ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？（P19）
答：T后缀：高密度16位Thumb指令集扩展。D后缀：支持片上调试。
M后缀：64位乘法指令。I后缀：Embedded ICE硬件仿真功能模块。
（2）ARM7TDMI采用几级流水线？（P20）使用何种存储器编址方式？
答：采用三级流水线，三个阶段分别为：取指、译码、执行。使用了冯 诺依曼结构，指令和数据共用一条32位总线。
（3）ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？（P24~P26）
答：处理器模式指的是处理器在执行程序时，在不同时刻所处的不同状态。处理器状态指的是处理器当前所执行的指令集。
（4）分别列举ARM的处理器模式和状态。
答：处理器模式：7种，：用户模式（usr）和特权模式，特权模式包括系统模式（sys）和异常模式，异常模式包括：管理模式(svc)、中止模式(abt)、未定义模式（und）、中断模式(irq)、快速中断模式(fiq)。
处理器状态：ARM状态为32位，这种状态下执行的是字方式ARM指令，具有最完整的功能，处理器在系统上电时默认为ARM状态。
Thumb状态为16位，这种状态下执行半字方式的Thumb指令。
（5）PC和LR分别使用哪个寄存器？（P31~P32）
答：程序计数器（PC）使用R15寄存器，链接寄存器（LR）使用R14寄存器。
（6）R13寄存器的通用功能是什么？（P29~P30）
答：ARM处理器通常将寄存器R13作为堆栈指针(SP),用于保存堆栈的出入口处地址。
（7）CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？
答：程序状态寄存器CPSR,
（8）描述一下如何禁止IRQ和FIQ的中断？(P38)
答：当控制位I置位时，IRQ中断被禁止，否则允许IRQ中断使能；
当控制位F置位时，FIQ中断被禁止，否则允许FIQ中断使能。
二.存储器格式
定义R0=0x12345678, 假设使用存储指令将R0的值存放在0x4000单元中。如果存储器格式为大端格式，请写出在执行加载指令将存储器0x4000单元的内容取出存放到R2寄存器操作后所得R2的值。如果存储器格式改为小端模式，所得R2值又为多少？低地址0x4000单元的字节内容分别是多少？（P49）
三、处理器异常
请描述一下ARM7TDMI产生异常的条件是什么？各种异常会使处理器进入哪种模式？进入异常时内核有何操作？各种异常的返回指令又是什么？
答：只要正常的程序被暂时中止，处理器就进入异常模式。
第三章ARM7TDMI(-S)指令系统
一、基础知识
（1）ARM7TDMI(-S)有几种寻址方式（P53）？“LDR R1,[R0, #0x08]”属于哪种寻址方式？
答：共有8种寻址方式：寄存器寻址、立即寻址、寄存器移位寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、相对寻址。
LDR R1,[R0, #0x08]属于基址寻址，意思是读取R0+0x08地址上的存储单元的内容，存入R1。
（2）ARM指令的条件码有多少个（P60）？默认条件码是什么？
答：有16个，EQ、NE、CS/HS、CC/LO、MI、PL、VS、VC、HI、LS、GE、LT、GT、LE、AL、NV, 默认条件码是AL。
（3）ARM指令中第2个操作数有哪几种形式（P58）？列举5个8位图立即数。
答：有3种形式：immed_8r——常数表达式。Rm——寄存器方式。Rm,shift——寄存器移位方式。
5个8位图立即数：0x3FC(0xFF<<2)、0、0xF0000000(0xF0<<24)、200(0xC8)、0xF0000001(0x1F<<28)。
（4）LDR/STR指令的偏移形式有哪4种（P62）？LDRB指令和LDRSB指令有何区别？答：LDR/STR指令的偏移形式有4种,分别是：零偏移、前索引偏移、程序相对偏移、后索引偏移。LDRB指令是加载无符号字节数据，LDRSB指令则是加载有符号字节数据。LDRB 就是读出指定地址的数据并存入指定寄存器，LDRSB读出指定地址的数据，高24位符号位用于扩展，再存入指定寄存器。
（5）请指出MOV指令与LDR加载指令的区别及用途。
答：MOV指令的源操作数是常数或（带偏移量的）寄存器，用于寄存器之间的数据传送；LDR指令的源操作数是地址，用于存储器到寄存器的数据传送。
（6）CMP指令是如何执行的？写一程序，判断R1的值是否大于0x30，是则将R1减去0x30。(P71)
答：CMP 指令将寄存器Rn 的值减去operand2 的值，根据操作的结果更新CPSR 中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。CMP指令不保存运算结果，在进行两个数据的大小判断时，常用CMP指令及相应的条码来操作。
程序：CMP {cond} Rn, operand2
CMP R1,#0x30 ；将R1与常数0x30比较
LDRLE PC，LR ；如果小于或等于0x30，则程序返回
SUB R1，R1, #0x30 ；大于0x30，则将R1减去0x30，结果存回R1
（7）调用子程序是用B指令还是用BL指令？请写出返回子程序的指令。（P73）
答：BL 指令用于子程序调用。MOV PC，LR 或者BX LR
（8）请指出LDR伪指令的用法。（P61）指令格式与LDR加载指令的区别是什么？
答：LDR指令用于从内存中读取数据放入寄存器或者用于加载32位的立即数，还常用于加载芯片外围功能部件的寄存器地址，指令格式与LDR加载指令的区别在于第二个数为地址表达式，伪指令的LDR的参数有“=”号。
（9）ARM状态与Thumb状态的切换指令是什么？请举例说明。
答：切换指令是BX指令。BX指令跳转到Rm指定的地址去执行程序。若Rm的bit0为1，则跳转时自动将CPSR中的标志T置位，即把目标地址的代码解释为Thumb代码；若Rm 的bit0为0，则跳转时自动将CPSR中的标志T复位，即把目标地址的代码解释为ARM代码。
（10）Thumb状态与ARM状态寄存器有区别吗（P28、P34、P35、P81）？Thumb指令对哪些寄存器的访问受到一定限制？
答：Thumb状态与ARM状态的寄存器有区别：1、由于Thumb指令集不包含MSR和MRS 指令，如果用户需要修改CPSR的任何标志位，必须回到ARM模式。通过BX和BLX指令来改变指令集模式，而且当完成复位（Reset）或者进入到异常模式时，将会被自动切换到ARM模式。2、访问R8-R15的Thumb数据处理指令不能更新CPSR中的ALU状态标志。(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；)
Thumb指令对R8-R15寄存器访问受限。
（11）Thumb指令集的堆栈入栈、出栈指令是哪两条？（P83）
入栈指令PUSH，出栈指令POP
（12）Thumb指令集的BL指令转移范围为何能达到 4MB? 其指令编码是怎样的？(P85) Thumb 采用两条16 位指令组合成22 位半字偏移(符号扩展为32 位)，使指令转移范围为
±4MB。BL label。LR←PC-4，PC←label
2.有符号和无符号加法
下面给出A和B的值，可以先手动计算A+B，并预测N、Z、V和C标志位的值。然后修改程序清单3.1中R0、R1的值，将这两个值装载到这两个寄存器中（使用LDR伪指令，如“LDR R0,=0xFFFF0000”）,使其执行两个寄存器的加法操作。调试程序，每执行一次加法操作就将标志位的状态记录下来，并将所得结果与预先计算得出的结果相比较。如果两个操作数看作有符号数，如何解释所得标志位的状态？同样，如果把两个操作数看作是无符号数，所得标志位又当如何理解？
（1）0xFFFF000F (A)
+0x0000FFF1 (B)
------------------
0x00000000 NZCV=0110
如果两个操作数是有符号的，A是负数，B是正数，和是0，没有溢出，所以V=0。如果两个操作数是无符号数，和是0，有进位，所以C=1。
（2）0x7FFFFFFF (A)
+0x02345678 (B)
------------------
0x82345677 NZCV=1001
如果两个操作数是有符号数，A是正数，B是正数，和是负数，有溢出，所以V=1。如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以C=0。
（3）67654321 (A)
+23110000 (B)
------------------
0x0568F421 NZCV=0000
如果两个操作数是有符号数，A是正数，B是正数，和是正数，没有溢出，所以V=0。如果两个操作数是无符号数，没有进位，所以C=0。
第四章LPC2000系列ARM硬件结构
一、基础知识
1、LPC2114可使用的外部晶振频率范围是多少(P115)（提示使用/不使用PLL功能时(P116)）？
答：晶振频率范围：1～30 MHz，若使用PLL 或ISP功能时，输入时钟的频率不超过：10～25MHz。
2、请描述LPC2210/2220的PO.14、P1.20、P1.26、BOOT1和BOOT0引脚在芯片复位时分别有什么作用？（P95，P96，P119）并简单说明LPC2000系列ARM7微控制器的复位处理流程。
答：P0.14 为低电平时，强制片内引导装载程序复位后控制器件的操作，即进入ISP 状态。P1.20 当RESET 为低电平，使P1.25～P1.16 复位后用作跟踪端口。
P1.26当RESET 为低电平，使P1.31～P1.26 复位后用作一个调试端口。
当RESET 为低时，BOOT0 与BOOT1 一同控制引导和内部操作。引脚的内部上拉确保了引脚未连接时呈现高电平。
外部复位输入：当该引脚为低电平时，器件复位，I/O口和外围功能进入默认状态，处理器从地址0 开始执行程序。复位信号是具有迟滞作用的TTL 电平。
3、LPC2000系列ARM7微控制器对向量表有何要求（提示向量表中的保留字）？
答：向量表所有数据32 位累加和为零(0x00000000～0x0000001C 的8 个字的机器码累加)，才能脱机运行用户程序，这是LPC2114/2124/2212/2214 的特性。
4、如何启动LPC2000系列ARM7微控制器的ISP功能？（P122）相关电路应该如何设计？答：有两种情况可以使芯片进入ISP状态：（1）将芯片的P0.14引脚拉低后，复位芯片，可以进入ISP状态；（2）在芯片内部无有效用户代码时，Boot Block自动进入ISP状态。
5、LPC2000系列ARM7微控制器片内Flash是多位宽度的接口？（P145）它是通过哪个功能模块来提高Flash的访问速度？
答：128位宽度接口, 通过存储器加速模块（MAM）来提高Flash的访问速度。
6、若LPC2210/2220的bank0存储块使用32位总线，访问bank0时，地址线A1、A0是否有效？EMC模块中的BLSO～BLS4具有什么功能？（P159）
答：无效,( 如果存储器组配置成16 位宽,则不需要A0；8 位宽的存储器组需要使用A0 。)；字节定位选择信号。
7、LPC2000系列ARM7微控制器具有引脚功能复用特性，那么如何设置某个引脚为指定功能？（P172）
答：通过引脚功能选择寄存器的设定来设置某个引脚为指定功能。
8、FIQ、IRQ有什么不同？向量IRQ和非向量IRQ有什么不同？（P189）
答：FIQ为快速中断，具有最高优先级，中断响应最快，常用于处理非常重要、非常紧急的事件，IRQ为普通中断。向量IRQ具有中等优先级，对外部事件响应比较及时，常用于处理重要事件。非向量IRQ优先级最低，中断延迟时间比较长，常用于处理一般事件中断。
9、在使能、禁止FIQ和IRQ时，为什么操作SPSR寄存器而不操作CPSR寄存器？(P75，P189，P200)
答：在用户模式下，无法修改CPSR，只有在特权模式下修改SPSR后，通过退出特权模式，然后恢复SPSR到CPSR，才能实现修改CPSR。
10、ARM内核对FIQ、向量IRQ和非向量IRQ有什么不同？（P200）
FIQ优先级最高，中断响应最迅速。一旦发生FIQ中断，ARM处理器进入FIQ模式，而且ARM处理器为FIQ模式多设计了R8～R12这5个私有寄存器，加速FIQ的处理；向量IRQ 具有中等优先级，处理中断比较迅速；非IRQ中断优先级最低。
11、向量中断能嵌套吗？请结合ARM体系结构进行阐述。
答：能，但需要重新开中断。
12、VIC的软件中断和ARM内核的软件中断一样吗？（Ｐ188）
ARM内核本身只有快速中断FIQ和普通中断IRQ这2条中断输入信号线，只能接受2个中断。如果处理2个以上的中断事件，就需要借助向量中断控制器（VIC）。
13、设置引脚为GPIO功能时，如何控制某个引脚单独输入/输出？（P181）当前要知道某个引脚当前的输出状态时，是读取IOPIN寄存器还是读取IOSET寄存器？
答：通过GPIO方向寄存器来控制引脚单独输入/输出。比如某引脚作输出时，将IODIR寄存器的相应位设置为1。当前要知道某个引脚当前的输出状态时，读取IOPIN寄存器，因为IOSET寄存器控制引脚输出高电平。
14、P0.2和P0.3口是I2C接口，当设置它们为GPIO时，是否需要外接上拉电阻才能输出高电平？(P183)
答：需要外接上拉电阻。
15、写出至少3种GPIO的应用实例。（P183-187）
1、将P0.0设置为输出高电平。
2、使用GPIO控制蜂鸣器。
3、读取P0.0引脚的电平状态。
4、读取按键状态。
5、在多个I/O口线上输出数据。
15、使用SPI主模式时，SSEL引脚是否可以作为GPIO？(P238) 若不能，SSEL引脚应如何处理？
答：不能，SSEL引脚应接上拉电阻。
16、LPC2114的2个UART符合什么标准？(P276)哪一个UART可用作ISP通信？（P278）哪一个UART具有Modem接口？
答：符合16C550工业标准。UART0可用作ISP通信，UART1具有Modem接口。
17、介绍I2C和SPI总线的特点，并分别介绍几款基于这两种总线的芯片。（P238，P250）答：I2C BUS（Inter IC BUC）是NXP半导体公司推出的芯片间串行传输总线，它以2根连
线实现了完善的双向数据传送，可以极为方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。I2C 总线采用了器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选线寻址方法。从而使硬件系统具有最简单而灵活的扩展方法。基于I2C的芯片有FM24CL04和ZLG7290
等。
SPI总线（串行外设接口）总线系统是一种全双工同步串行外设接口，允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。一个SPI总线可以连接多个主机和多个从机，但是在同一时刻只允许有一个主机操作总线。基于SPI总线的芯片有ISD4003语音芯片和电能计量芯片A TT7022等等。
18、LPC2114具有几个32位定时器？(P222) PWM定时器是否可以作通用定时器使用？（没讲）
答：有2个32位定时器，分别是定时器0和定时器1。PWM定时器不能用作通用定时器使用。
19、LPC2000系列ARM7微控制器具有哪两种低耗模式？如何降低系统的功耗？（P89，P141）
答：2个低功耗模式：空闲模式和掉电模式；可以通过个别使能/禁止外部功能来优化功耗。
2．计算PLL设置值
假设有一个基于LPC2114的系统，所使用的晶振为11.0592MHZ石英晶振。请计算出最大的系统时钟（CCLK）频率为多少MHz？此时PLL的M值和P值各为多少？请列出计算公式，并编写设置PLL的程序段。
解：LPC2214最大的系统时钟频率是60MHz，Fcclk＝M*Fosc=60MHZ
Fosc＝11.0592MHz所以M=5
Fcclk＝Fosc*M=55.296MHz
又156MHz P=Fcco/(Fcclk*2) 当Fcco取156MHZ时，P=1.3 当个Fcco取最高频率时即320时，P=2.67 所以P=2 程序清单： Uint8 PLLSet(uint32 Fcclk,uint32 Fosc,uint32 Fcco) { Uint8 i; Uint32 plldat; i = (Fcco/Fcclk); switch(i) { case 2: plldat=((Fcclk/Fosc)-1)|(0<<5); break; case 4: plldat=((Fcclk/Fosc)-1)|(1<<5); break; case 8: plldat=((Fcclk/Fosc)-1)|(2<<5); break; case 16: plldat=((Fcclk/Fosc)-1)|(3<<5); break; default: return(FALSE); break; } PLLCON = 1; PLLCFG = plldat; PLLFEED = 0xaa; PLLFEED = 0x55; while((PLLSTA T & (1<<10)) == 0); PLLCON = 3; PLLFEED = 0xaa; PLLFEED = 0x55; return(TRUE); 3、存储器重影射： （1）LPC2210/2220具有（ D ）种存储映射模式。(P106，P139) (A)3 (B)5 (C)1 (D)4 （2）当程序已固化到片内Flash，向量表保存在0x00000000起始处，则MAP〔1:0〕的值应该为（ B ）。(P138-P139) (A)00 (B)01 (C)10 (D)11 （3）LPC2000系列APM7微控制器存储器重映射的目标起始地址为 （ 0x00000000 ），共有（ 16 ）个字。 (A)0x00000000，8 (B)0x40000000，8 (C)0x00000000，16 (D)0x7FFFE000，8 4、外部中断唤醒掉电设计 以下代码是初始化外部中断0，用它来唤醒掉电的LPC2114，请填空。（P214） PINSEL0=0x00000000; PINSEL1=(PINSEL1 & 0XFFFFFFFC) | 0x01； //设置I/O口连接。P0.16设置为EINT0 EXTMODE=EXTMODE & 0x0E； //设置EINT0为电平触发模式 EXTPOLAR=EXTPOLAR & 0x0E； //设置EINT0为低电平触发 EXTWAKE= 0x01； //允许外部中断0唤醒掉电的CPU EXTINT=0x0F； //消除外部中断标志 第1xx 嵌入式系统概述 (1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。 答：键盘、鼠标、扫描仪。 (2)什么叫嵌入式系统？ 答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。 (3)什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？ 答：嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。 分为3类：1.注重尺寸、能耗和价格； 2.关注性能；3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。 (4)什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 答：嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。原因： 1.提高了系统的可靠性；2.提高了开发效率，缩短了开发周期。 3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。 第2章ARM7体系结构 1.基础知识 (1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？ 答：T：高密度16位Thumb指令集扩展；D：支持片上调试；M：64位乘法指令；I：Embedded ICE硬件仿真功能模块。 (2)ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？ 答：3级；冯·诺依曼结构。 (3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？ 答：ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上；ARM处理器状态体现在不同指令的使用上。 1 / 16 (4)分别列举ARM的处理器模式和状态？ 答：ARM的处理器模式：用户模式、系统模式、管理模式、中止模 式、未定义模式、中断模式、快速模式；ARM的处理器状态:ARM状态、Thumb状态。 (5)PC和LR分别使用哪个寄存器？ 答：PC:R15；LR: 14。 (6)R13寄存器的通用功能是什么？ 答：堆栈指针SP。 (7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？ 答：位31~28：N、Z、C、V，条件代码标志位；27~8：保留位；7~0： I、F、T、M4~0，控制标志位。 (8)描述一下如何禁止IRQ和FIQ的中断。 答：当控制位I置位时，IRQ中断被禁止，否则允许IRQ中断使能；当控制位F置位时，FIQ中断被禁止，否则允许FIQ中断使能。 2.存储器格式 答：无论是大端格式还是小端格式，R2的值与R1一致；地址0x4000 习题1 1. 嵌入式系统的概念的是什么？答：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。（嵌入式系统是嵌入式到对象体系中的，用于执行独立功能的专用计算机系统。） 2. 嵌入式系统的特点是什么？ 答：系统内核小；专用性强；运行环境差异大；可靠性要求高；系统精简和高实时性操作系统；具有固化在非易失性存储器中的代码嵌入式系统开发和工作环境 4. 嵌入式系统的功能是什么？答：提供强大的网络服务小型化，低成本，低 功能；人性化的人机界面；完善的开发平台 5. 嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成？答：嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，由存储器I/O 单元电路，通信模块，外部设备必要的辅助接口组成的。 7. 嵌入式操作系统的主要特点是什么？答：体积小；实时性；特殊的开发调试环境。 8. 叙述嵌入式系统的分类。答：按嵌入式微处理器的位数分类可以分为4 位、 8 位、16 位、32 位和64 位等；按软件实时性需求分类可以分为非实时系统（如PDA）， 软实时系统（如消费类产品）和硬实时系统（如工业实时控制系统）按嵌入式系统的复杂程度分类可以分为小型嵌入式系统，中型嵌入式系统和复杂嵌入式系统。 习题2 处理器和工作状态有哪些？ 答：ARM犬态：此时处理器执行32位的的字对齐的ARS旨令。 Thumb犬态：此时处理器执行16位的，半字对齐的Thumb旨令 2.叙述ARM9内部寄存器结构，并分别说明R13 R14 R15寄存器的 作用。 答：共有37个内部寄存器，被分为若干个组（BANK，这些寄存器包括31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针）6个状态寄存器。R13用作堆栈指针，R14称为子程序链接寄存器，R15用作程序计数器。处理器的工作模式有哪些？ 答：用户模式：ARM处理器正常的程序执行状态。 快速中断模式：用于高速数据传输或通道处理 外部中断模式：用于通用中断处理管理模式：操作系统使用的保护模式数据访问终止模式：当数据或指令预期终止时进入该模式，可用于虚拟存储器及存储保护 系统模式：运行具有特权的操作系统任务 未定义指令终止模式：当未定义的指令执行时进入该模式，可用 于支持硬件协处理器的软件仿真。 微处理器支持的数据类型有哪些？ 答：ARM微处理器中支持字节（8位）、半字（16位），字（32 位） arm9嵌入式课后答案 【篇一：arm嵌入式系统结构与编程习题答案(全)】ass=txt>第一章绪论 1. 国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么？如何理解？答：国内嵌入式行业一个普遍认同的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专业计算机系统。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剪裁利用。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”的专业计算机系统。 2．嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。 答：从20世纪70年代单片机的出现到目前各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了30多年的发展历史。 嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。intel公司1971年开发出第一片具有4位总线结构的微处理器4004，可以说是嵌入式系统的萌芽阶段。80年代初的8051是单片机历史上值得纪念的一页。20世纪80年代早期，出现了商业级的“实时操作系统内核”，在实时内核下编写应用软件可以使新产品的沿着更快，更节省资金。20世纪90年代实时内核发展为实时多任务操作系统。步入21世纪以来，嵌入式系统得到了极大的发展。在硬件上，mcu的性能得到了极大的提升，特别是arm技术的出现与完善，为嵌入式操作系统提供了功能强大的硬件载体，将嵌入式系统推向了一个崭新的阶段。 3．当前最常用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。答：主要有嵌入式linux和嵌入式实时操作内核uc/os-ii 嵌入式linux操作系统是针对嵌入式微控制器的特点而量身定做的一种linux操作系统，包括常用的嵌入式通信协议和常用驱动，支持多种文件系统。主要有以下特点：源码开放，易于移植，内核小，功能强大，运行稳定，效率高等。 uc/os是源码工卡的实时嵌入式系统内核，主要有以下特点：源码公开，可移植性强，可固化，可剪裁，占先式，多任务，可确定性，提供系统服务等。 a r m嵌入式系统课后习题 部分答案 The pony was revised in January 2021 一填空题嵌入式系统从大的方面分为（嵌入式系统硬件平台）和（嵌入式软件）两大部分。 驱动层程序一般包括（硬件抽象层HAL）、（板级支持包BSP）和（设备驱动程序）。 嵌入式系统核心是嵌入式处理器，可分为（嵌入式微处理器）、（嵌入式微控制器）、嵌入式DSP处理器和（嵌入式片上系统SoC）4大类。处理器分为（ARM）和（Thumb）两种操作状态。 状态下，SP寄存器指的是（R13）、LR寄存器指的是（R14）、PC寄存器指的是（R15）. 处理器支持的数据类型中，字节为（8）位、半字为（16）位、字为（32）位。 (-S)指令集包括（ARM）指令集和（Thumb）指令集。 指令用于从（存储器）中将一个32位的字数据传送到（目的寄存器）中。 指出下面各条指令的寻址方式。 SUB R0，R1，R2 ；寻址方式：（寄存器寻址）。 SUBS R0，R0，#1 ；寻址方式：（立即寻址）。 MOV R0，R2，LSL#3 ；寻址方式：（寄存器移位寻址）。 SWP R1，R1，[R2] ；寻址方式：（寄存器间接寻址）。 LDR R2，[R3，#0x0C] ；寻址方式：（基址寻址）。 汇编语言源程序中语句一般有（指令）、（伪指令）、（伪操作）和宏指令组成。 对Flash存储器的编程可通过（JTAG仿真/调试器）、（ ISP ）和（IAP）3重方法来实现。 异常向量表可以来自4个不同的存储器区域，分别是（片内Flash ）、（片内SRAM ）、（ Boot Block ）和片外存储器。 系列的定时器主要用于3个方面：（对内部事件进行计数的间隔定时器）、（通过捕获输入实现脉宽解调器）、（自由运行的定时器）。二选择题 可以表示微控制器的缩略词是（ B ） A. MPU B. MCU C. WDT 类存储器包括（ ABD ） 嵌入式期末复习提纲包 含答案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208] 考试题型： ?1、判断题 10分 ?2、填空题 20分 ?3、选择题 20分 ?4、简答题 30分（5个） ?5、应用题 20分（3个） ?6、名字解释 复习资料： ?书本 ?PPT课件，平时课堂例题。 ?平时作业和练习 ?考试范围：1-5章 ?其他说明： ?课后习题是重点。 ?简答题来源于前5章，每章一个。 每章重点： 第一章： 1.什么是嵌入式系统试简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。 嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式系统具有哪些特点 3.嵌入式系统由哪些部分组成简单说明各部分的功能和作用。 4.嵌入式系统是怎样分类的 5.嵌入式系统的定义。 嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。 6.什么是交叉编译，试说明交叉编译的实现过程。 7．嵌入式系统有哪些应用领域。 嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括： １．工业控制： 基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已经有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是８位单片机。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。 ２．交通管理： 在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。 ３．信息家电： 第一章 思考与练习 1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。 答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒 2、什么叫嵌入式系统 嵌入式系统：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。 3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？ 嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 嵌入式片上系统(System On Chip) 4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。 其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力。 第二章 1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？ 项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。 识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。 提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。 执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展， 分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。 结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。 2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？ 在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。 需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险 3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？ 规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。 4、何谓系统规划？为何要做系统规划 系统规划就是拟定一个开发进程，使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。其目地是让客户可以进一步地掌握系统开发的进程，并确定检查点，以让双方确定项目是否如预期中的进度完成。 5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论？ 项目的讨论一个项目进行的反馈机制。通过这一个程序，项目团队的经验才可以被记录 下来，也就是说，这是一个撰写项目历史的过程。 第三章 1、ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？ 64 位乘法指令（带M 后缀的）、支持片上调试（带D 后缀的）、高密度16 位的Thumb 指令机扩展（带T 后缀的）和EmbededICE 观察点硬件（带I 后缀的） 2、ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？ 三级流水线（取指译码执行）；使用了冯·诺依曼（V on Neumann ）结构，指令和数据共用一条 32 位总线。 3、ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？ 处理器模式指的是处理器在执行程序时在不同时刻所处的不同状态，处理器状态指的是处理器当前所执行的指令集。 4、分别列举ARM的处理器模式和状态。 状态： ARM 状态32 位，这种状态下执行的是字方式的ARM 指令 一填空题 1、1嵌入式系统从大的方面分为(嵌入式系统硬件平台)与(嵌入式软件)两大部分。 1、2驱动层程序一般包括(硬件抽象层HAL)、(板级支持包BSP)与(设备驱动程序)。 1、3嵌入式系统核心就是嵌入式处理器,可分为(嵌入式微处理器)、(嵌入式微控制器)、嵌入式DSP处理器与(嵌入式片上系统SoC)4大类。 2、2ARM7TDMI处理器分为(ARM)与(Thumb)两种操作状态。 2、3ARM状态下,SP寄存器指的就是(R13)、LR寄存器指的就是(R14)、PC寄存器指的就是(R15)、 2、4ARM处理器支持的数据类型中,字节为(8)位、半字为(16)位、字为(32)位。 3、1ARM7TDMI(-S)指令集包括(ARM)指令集与(Thumb)指令集。 3、2LDR指令用于从(存储器)中将一个32位的字数据传送到(目的寄存器)中。 3、3指出下面各条指令的寻址方式。 SUB R0,R1,R2 ;寻址方式:( 寄存器寻址)。 SUBS R0,R0,#1 ;寻址方式:( 立即寻址)。 MOV R0,R2,LSL#3 ;寻址方式:( 寄存器移位寻址)。 SWP R1,R1,[R2] ;寻址方式:( 寄存器间接寻址)。 LDR R2,[R3,#0x0C] ;寻址方式:( 基址寻址)。 4、3ARM汇编语言源程序中语句一般有(指令)、(伪指令)、(伪操作)与宏指令组成。 6、1对Flash存储器的编程可通过(JTAG仿真/调试器)、( ISP )与(IAP)3重方法来实现。 6、2异常向量表可以来自4个不同的存储器区域,分别就是( 片内Flash )、( 片内SRAM )、( Boot Block )与片外存储器。 6、3LPC2000系列的定时器主要用于3个方面:( 对内部事件进行计数的间隔定时器 )、( 通过捕获输入实现脉宽解调器 )、( 自由运行的定时器)。 二选择题 1、1可以表示微控制器的缩略词就是( B ) A、MPU B、MCU C、WDT D、SPI 1、2ROM类存储器包括( ABD ) A、NOR Flash B、EPROM C、SRAM D、PROM 1、3不属于ARM的系列就是( D ) A、MCS-96 B、80C51 C、LPC2000 D、80X86 2、2ARM7处理器系列采用( A )级流水线。 A、3 B、5 C、6 D、8 2、3下面ARM处理器模式中属于特权模式的有( BCD ) A、用户模式 B、中断模式 C、系统模式 D、管理模式 3、2LDM(或STM)指令允许一条指令最多传送( C )个寄存器。 A、 4 B、8 C、16 D、24 3、3BL指令限制在当前指令的( B )地址范围。 A、±16MB B、±32MB C、±64MB D、±128MB 4、2ARM汇编程序所支持的变量有( ABC ) A、数字变量 B、逻辑变量 C、字符变量 D、字符串变量 4、3汇编语言程序用到C语言程序变量的情况实质上就是一个引用不同文件定义的变量问题。解决这个问题的办法就就是使用关键字( B )。 A、ATPCS B、IMPORT C、EXPORT D、CODE32 6、1一个异常向量表实际占用了( C )个字的存储单元。 A R M嵌入式系统课后 习题部分答案 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 一填空题 嵌入式系统从大的方面分为（嵌入式系统硬件平台）和（嵌入式软件）两大部分。 驱动层程序一般包括（硬件抽象层HAL）、（板级支持包BSP）和（设备驱动程序）。 嵌入式系统核心是嵌入式处理器，可分为（嵌入式微处理器）、（嵌入式微控制器）、嵌入式DSP处理器和（嵌入式片上系统SoC）4大类。 处理器分为（ARM）和（Thumb）两种操作状态。 状态下，SP寄存器指的是（R13）、LR寄存器指的是（R14）、PC寄存器指的是（R15）. 处理器支持的数据类型中，字节为（8）位、半字为（16）位、字为（32）位。 (-S)指令集包括（ARM）指令集和（Thumb）指令集。 指令用于从（存储器）中将一个32位的字数据传送到（目的寄存器）中。指出下面各条指令的寻址方式。 SUB R0，R1，R2 ；寻址方式：（寄存器寻址）。 SUBS R0，R0，#1 ；寻址方式：（立即寻址）。 MOV R0，R2，LSL#3 ；寻址方式：（寄存器移位寻址）。 SWP R1，R1，[R2] ；寻址方式：（寄存器间接寻址）。 LDR R2，[R3，#0x0C] ；寻址方式：（基址寻址）。 汇编语言源程序中语句一般有（指令）、（伪指令）、（伪操作）和宏指令组成。 对Flash存储器的编程可通过（JTAG仿真/调试器）、（ ISP ）和（IAP）3重方法来实现。 异常向量表可以来自4个不同的存储器区域，分别是（片内Flash ）、（片内SRAM ）、（ Boot Block ）和片外存储器。 系列的定时器主要用于3个方面：（对内部事件进行计数的间隔定时器）、（通过捕获输入实现脉宽解调器）、（自由运行的定时器）。二选择题 可以表示微控制器的缩略词是（ B ） A. MPU B. MCU C. WDT 类存储器包括（ ABD ） A. NOR Flash B. EPROM C. SRAM D. PROM 不属于ARM的系列是（ D ） A. MCS-96 B. 80C51 C. LPC2000 处理器系列采用（ A ）级流水线。 A. 3 B. 5 C. 6 D. 8 下面ARM处理器模式中属于特权模式的有（ BCD ） A. 用户模式 B. 中断模式 C. 系统模式 D. 管理模式 (或STM)指令允许一条指令最多传送（ C ）个寄存器。 A. 4 B. 8 C. 16 D. 24 指令限制在当前指令的（ B ）地址范围。 第1章嵌入式系统概述 (1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。 答：键盘、鼠标、扫描仪。 (2)什么叫嵌入式系统？ 答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。 (3)什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？ 答：嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。分为3类：1.注重尺寸、能耗和价格；2.关注性能；3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。 (4)什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 答：嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。原因：1.提高了系统的可靠性；2.提高了开发效率，缩短了开发周期。3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。 第2章ARM7体系结构 1.基础知识 (1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？ 答：T：高密度16位Thumb指令集扩展；D：支持片上调试；M：64位乘法指令；I：Embedded ICE硬件仿真功能模块。 (2)ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？ 答：3级；冯·诺依曼结构。 (3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？ 答：ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上；ARM处理器状态体现在不同指令的使用上。 (4)分别列举ARM的处理器模式和状态？ 答：ARM的处理器模式：用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式；ARM的处理器状态:ARM状态、Thumb状态。 (5)PC和LR分别使用哪个寄存器？ 答：PC:R15；LR:R14。 (6)R13寄存器的通用功能是什么？ 答：堆栈指针SP。 (7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？ 第1章思考题及习题1参考答案 一、填空 1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。答：微控 制器，嵌入式控制器. 2.单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和 三部分，通过内部连接在一起，集成于一块芯片上。答：CPU、存储器、I/O口、总线 3. AT89S52单片机工作频率上限为 MHz。答：33 MHz。 4. 专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低 和提高。答：成本，可靠性。 二、单选 1. 单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是 A．为了编程方便B．受器件的物理性能限制 C．为了通用性D．为了提高运算速度答：B 2. 在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。 A．辅助设计应用B．测量、控制应用 C．数值计算应用D．数据处理应用 答： B 3. 下面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。 A．工业控制 B．家用电器的控制 C．数据库管理 D．汽车电子设备 答：C 三、判断对错 1. STC系列单片机是8051内核的单片机。对 2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、 1个中断源、1个定时器（且具有捕捉功能）。对 3. 单片机是一种CPU。错 4. AT89S52单片机是微处理器。错 5. AT89C52片内的Flash程序存储器可在线写入，而AT89S52则不能。错 6. 为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。对 7. 为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。对 《ARM原理及应用》复习题 填空题 1.STM32F103是_32_位单片机，内核是ARM公司的___Cortex-M3___。 2.STM32F103最高工作频率___72MHz___。片内具有多种外设，它们分别是：_GPIO_、_USART_、_I2C_、_SPI_、_ADC_、_DAC_、_TIM_、_RTC_、_IWDG_、_WWDG_。 IWDG:独立看门狗 WWDG:窗口看门狗 3.STM32103的GPIO端口具有多种配置状态，输入有3种状态，它们分别是_模拟输入_、_浮空输入__和上拉/下拉输入；输出有4种状态，它们分别是_通用推挽输出_、_通用开漏输出_、_复用推挽输出_和_复用开漏输出_。 5.当STM32I/O端口配置为输入时，输出功能被_禁止_，施密特触发器被激活__。 6.STM32的所有端口都有外部中断能力。当使用外部中断线时，相应的引脚必须配置成 输入模式。 7.STM32具有单独的位设置或位清除能力。这是通过GPIOx->BSRR_和GPIOx->BRR寄存器来实现的。 8．STM32芯片内部集成的12位位ADC是一种逐次逼近（比较）型模拟数字转换器，具有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。 9．STM32的NVIC管理着包括Cortex-M3核异常等中断，其和ARM处理器核的接口紧密相连，可以实现时延的中断处理，并有效地处理后到中断。 10．系统计时器（SysTick）提供了1个24位二进制递减计数器，具有灵活的控制机制11．STM32通用定时器TIM的16位计数器可以采用三种方式工作，分别为向上计数模式、向下计数模式和向上下计数模式。 12．STM32系列ARM Cortex-M3芯片支持三种复位形式，分别为上电复位、按键复位和备份复位。 简答题 1.什么是嵌入式系统？嵌入式系统一般由哪几部分构成？它与通用计算机有何区别？ 答： 是一种嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统，具有“嵌入性”、“专用性”和“计算机系统”3个基本要素。//它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。//嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务，强调控制能力与控制的可靠性；而通用计算机则可以通过安装各种软件执行各种不同的任务，强调高速、海量的数值计算。 2.ARM Cortex-M3有何特点? 答： 采用哈佛结构的32位处理器内核，具有高性能、实时功能、数字信号处理、低功耗与低电压操作特性，同时还保持了集成度高和易于开发的特点。 3.简述Cortex-M3系统滴答定时器的功能和作用。 答： 第1章嵌入式系统基础 1.什么是嵌入式系统？它由哪几部分组成？有何特点？写出你所想到的嵌入 式系统。 答：（1）定义：国内对嵌入式系统的一般定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可靠 性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 （2）组成：嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等几部分组成。 （3）特点：a.软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体； b.需要操作系统支持，代码小，执行速度快； c.专用紧凑，用途固定，成本敏感； d.可靠性要求高； e.多样性，应用广泛，种类繁多。 （4）嵌入式系统：个人数字助理（PDA）、机顶盒（STB）、IP电话。 2.嵌入式处理器分为哪几类？ 答：（1）低端的微控制器（MicroController Unit,MCU）； （2）中高端的嵌入式微处理器（Embeded MicroProcessor Unit,EMPU）； （3）通信领域的DSP处理器（Digital Signal Processor,DSP）； （4）高度集成的片上系统（System on Chip,SoC）。 3.ARM英文原意是什么？它是一个怎样的公司？其处理器有何特点？ 答：（1）英文原意：Advanced RISC Machines。高级精简指令集机器。 （2）公司简介：该公司是全球领先的16/32位RISC微处理器知识产权设计供应商，通过将其高性能、低成本、低功耗的RISC微处理器、外围和 系统芯片设计技术转让给合作伙伴来生产各具特色的芯片。ARM公司已 成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的RISC标 准。 （3）其处理器特点：a.小体积、低功耗、低成本而高性能；b.16/32位双指令集；c.全球的合作伙伴众多。 4.什么是实时系统？它有哪些特征？如何分类？ 答：（1）实时系统的定义：实时系统（Real Time System）是指产生系统输出的时间对系统至关重要的系统。 （2）特征：实时性、并行性、多路性、独立性、可预测性、可靠性。 （3）分类：根据响应时间的不同，实时系统可分为3种类型：强实时系统、弱实时系统、一般实时系统。 根据确定性的不同，实时系统可分为2种类型：硬实时、软实时。 5.RTOS由哪几部分组成？它有哪些特点？与一般操作系统相比有何不同？ 答：（1）组成：实时内核、网络组件、文件系统、图形用户界面。 （2）特点：a.支持异步事件的响应；b.中断和调度任务的优先级机制；c. 支持抢占式调度；d.确定的任务切换时间和中断延迟时间；e.支持同步。 （3）与一般OS的不同： a.实时性：响应速度快，只有几微秒；执行时间确定，可预测； b.代码尺寸小：只有10~100KB，节省内存空间，降低成本； c.应用程序开发较难； d.需要专用开发工具：仿真器、编译器和调试器等。 习题1 1.嵌入式系统的概念的是什么？ 答：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。(嵌入式系统是嵌入式到对象体系中的，用于执行独立功能的专用计算机系统。) 2.嵌入式系统的特点是什么？ 答：系统核小；专用性强；运行环境差异大；可靠性要求高；系统精简和高实时性操作系统；具有固化在非易失性存储器中的代码嵌入式系统开发和工作环境 4.嵌入式系统的功能是什么？ 答：提供强大的网络服务小型化，低成本，低功能；人性化的人机界面；完善的开发平台5.嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成？ 答：嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，由存储器I/O单元电路，通信模块，外部设备必要的辅助接口组成的。 7.嵌入式操作系统的主要特点是什么？ 答：体积小；实时性；特殊的开发调试环境。 8.叙述嵌入式系统的分类。 答：按嵌入式微处理器的位数分类可以分为4位、8位、16位、32位和64位等；按软件实时性需求分类可以分为非实时系统（如PDA），软实时系统（如消费类产品）和硬实时系统（如工业实时控制系统）；按嵌入式系统的复杂程度分类可以分为小型嵌入式系统，中型嵌入式系统和复杂嵌入式系统。 习题2 1.ARM9处理器和工作状态有哪些？ 答：ARM状态：此时处理器执行32位的的字对齐的ARM指令。 Thumb状态：此时处理器执行16位的，半字对齐的Thumb指令 2.叙述ARM9部寄存器结构，并分别说明R13、R14、R15寄存器的作用。 答：共有37个部寄存器，被分为若干个组（BANK），这些寄存器包括31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针）6个状态寄存器。R13用作堆栈指针，R14称为子程序寄存器，R15用作程序计数器。 4.ARM处理器的工作模式有哪些？ 答：用户模式：ARM处理器正常的程序执行状态。 快速中断模式：用于高速数据传输或通道处理 外部中断模式：用于通用中断处理 管理模式：操作系统使用的保护模式 数据访问终止模式：当数据或指令预期终止时进入该模式，可用于虚拟存储器及存储保护 系统模式：运行具有特权的操作系统任务 未定义指令终止模式：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。 5.ARM微处理器支持的数据类型有哪些？ 答：ARM微处理器中支持字节（8位）、半字（16位），字（32位）三种数据类型。其中，字需要4字节对齐，半字需要2字节对齐。 7.叙述CPSR寄存器及其各位数据位的作用？ 答：CPSR是当前程序状态寄存器，是在任何模式下都可以访问的通用状态寄存器，它包括 第一章思考与练习 1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒 2、什么叫嵌入式系统嵌入式系统：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。 3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU 嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP 嵌入式片上系统(System On Chip 4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了 32 位 CPU 的多任务潜力。第二章 1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。 2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险 3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。 4、何谓系统规划？为何要做系统规划系统规划就是拟定一个开发进程，使项目在合理的进程范围中逐渐建构完成。其目地是让客户可以进一步地掌握系统开发的进程，并确定检查点，以让双方确定项目是否如预期中的进度完成。 5、为什么在项目结束前需要进行项目讨论？项目的讨论一个项目进行的反馈机制。通过这一个程序，项目团队的经验才可以被记录下来，也就是说，这是一个撰写项目历 第一章 1.简述嵌入式的定义 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、功耗严格要求的专用计算机系统。 2.举例说明嵌入式系统的“嵌入性”、“专用性”、“计算机系统”的基本特征。 按照嵌入式系统的定义，嵌入式系统有3个基本特点，即“嵌入性”、“专用性”与“计算机”。 “嵌入性”由早期微型机时代的嵌入式计算机应用而来，专指计算机嵌入到对象体系中，实现对象体系的智能控制。当嵌入式系统变成一个独立应用产品时，可将嵌入性理解为内部嵌有微处理器或计算机。 “计算机”是对象系统智能化控制的根本保证。随着单片机向MCU、SoC发展，片内计算机外围电路、接口电路、控制单元日益增多，“专用计算机系统”演变成为“内含微处理器”的现代电子系统。与传统的电子系统相比较，现代电子系统由于内含微处理器，能实现对象系统的计算机智能化控制能力。 “专用性”是指在满足对象控制要求及环境要求下的软 硬件裁剪性。嵌入式系统的软、硬件配置必须依据嵌入对象 的要求，设计成专用的嵌入式应用系统。 3. 简述嵌入式系统发展各阶段的特点。 （1）无操作系统阶段：使用简便、价格低廉；（2）简单操作系统阶段：初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，大大缩短了开发周期，提高了开发效率。 （3）实时操作系统阶段：系统能够运行在各种不同类型的微处理器上，具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面Graphic User Interface，GUI）等功能，并提供了大量的应用程序接口Application Programming Interface，API），从而使应用软件的开发变得更加简单。（4）面向Internet阶段：进入21世纪，Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式系统的飞速发展 4.简述嵌入式系统的发展趋势。 （1）新的微处理器层出不穷，精简系统内核，优化关键算法，降低功耗和软硬件成本。（2）Linux、Windows CE、Palm OS等嵌入式操作系统迅速发展。（3）嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还要提供强大的硬件开发工具和软件支持包。 1.国内嵌入式系统行业对嵌入式系统的定义是什么？如何理解 答：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。 从这个定义看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，必须结合实际系统要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。 2.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 答：嵌入式linux和嵌入式实时操作系统uc/os-II Linux： （1）linux是源码开放的，每一个技术细节都是透明的，易于裁剪定制。 （2）目前嵌入式linux已经在多种嵌入式处理器芯片移植成功，有大量且不断增加的开发工具，这些工具为嵌入式系统开发提供了良好的开发环境。 （3）Linux内核小、功能强大、运作稳定、效率高。 Ucos： （1）源代码公开 （2）可移植性。 （3）可固化 （4）可裁剪 （5）占先式 （6）多任务 （7）可确定性。 （8）系统服务 第2章ARM技术与ARM体系结构 3.arm处理器的工作模式有哪几种，其中哪些为特权模式，哪些为异常模式，并指出处理 器在什么情况下进入相应的模式。 答：ARM 处理器共有7 种工作模式： 用户模式：非特权模式，也就是正常程序执行的模式，大部分任务在这种模式 下执行。在用户模式下，如果没异常发生，不允许应用程序自行改变处理器的工作 模式，如果有异常发生，处理器会自动切换工作模式 FIQ 模式：也称为快速中断模式，支持高速数据传输和通道处理，当一个高优 先级(fast)中断产生时将会进入这种模式。 IRQ 模式：也称为普通中断模式，:当一个低优先级中断产生时将会进入这种模 式。在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。通常的中 断处理都在IRQ 模式下进行。 SVC 模式：称之为管理模式，它是一种操作系统保护模式。当复位或软中断指 令执行时处理器将进入这种模式。 中止模式：当存取异常时将会进入这种模式，用来处理存储器故障、实现虚拟 存储或存储保护。 未定义指令异常模式：当执行未定义指令时会进入这种模式，主要是用来处理 未定义的指令陷阱，支持硬件协处理器的软件仿真，因为未定义指令多发生在对协 处理器的操作上。 系统模式：使用和User 模式相同寄存器组的特权模式，用来运行特权级的操作 第1章嵌入式系统基础 1.什么就是嵌入式系统？它由哪几部分组成？有何特点？写出您所想到得嵌 入式系统。 答：（1）定义：国内对嵌入式系统得一般定义就是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可 靠性、成本、体积、功耗等严格要求得专用计算机系统。 （2）组成：嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统与应用软件等几部分组成。 （3）特点：a、软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体； b、需要操作系统支持，代码小，执行速度快； c、专用紧凑，用途固定，成本敏感； d、可靠性要求高； e、多样性，应用广泛，种类繁多。 （4）嵌入式系统：个人数字助理（PDA）、机顶盒（STB）、IP电话。 2.嵌入式处理器分为哪几类？ 答：（1）低端得微控制器（MicroController Unit,MCU）； （2）中高端得嵌入式微处理器（Embeded MicroProcessor Unit,EMPU）； （3）通信领域得DSP处理器（Digital Signal Processor,DSP）； （4）高度集成得片上系统（System on Chip,SoC）。 3.ARM英文原意就是什么？它就是一个怎样得公司？其处理器有何特点？ 答：（1）英文原意：Advanced RISC Machines。高级精简指令集机器。 （2）公司简介：该公司就是全球领先得16/32位RISC微处理器知识产权设计供应商，通过将其高性能、低成本、低功耗得RISC微处理器、外围 与系统芯片设计技术转让给合作伙伴来生产各具特色得芯片。ARM公司 已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案得RISC 标准。 （3）其处理器特点：a、小体积、低功耗、低成本而高性能；b、16/32位双指令集；c、全球得合作伙伴众多。 4.什么就是实时系统？它有哪些特征？如何分类？ 答：（1）实时系统得定义：实时系统（Real Time System）就是指产生系统输出得时间对系统至关重要得系统。 （2）特征：实时性、并行性、多路性、独立性、可预测性、可靠性。 （3）分类：根据响应时间得不同，实时系统可分为3种类型：强实时系统、弱实时系统、一般实时系统。 根据确定性得不同，实时系统可分为2种类型：硬实时、软实时。 5.RTOS由哪几部分组成？它有哪些特点？与一般操作系统相比有何不同？ 答：（1）组成：实时内核、网络组件、文件系统、图形用户界面。 （2）特点：a、支持异步事件得响应；b、中断与调度任务得优先级机制；c、支持抢占式调度；d、确定得任务切换时间与中断延迟时间；e、支持同 步。 （3）与一般OS得不同： a、实时性：响应速度快，只有几微秒；执行时间确定，可预测； b、代码尺寸小：只有10~100KB，节省内存空间，降低成本； 第一章习题答案 1.什么是嵌入式系统？请列举几个常见的嵌入式系统。 答：根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备、机器和生产线运行的装置（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。这主要是从产品的应用角度加以定义的，由此可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵盖机械等附属装置。 目前被我国科学家普遍认同的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。 常见的嵌入式系统：手机，DVD，路由器，核磁共振仪，全自动洗衣机。2.嵌入式系统与通用计算机有哪些区别？ 答：(1) 以应用为中心；(2) 以计算机技术为基础(3) 软件和硬件可裁减(4) 对系统性能要求严格（5）软件的固件化（6）需要专用的开发工具 3.嵌入式系统的发展分为哪几个阶段？ 答：第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段。第二阶段：以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段：以基于Internet为标志的嵌入式系统。 4.请列举嵌入式系统的主要应用领域。 答：（1）工业控制领域（2）交通运输领域（3）消费电子产品（4）家电领域（5）通信领域（6）商业和金融领域（7）环境监测领域（8）医疗领域（9）建筑领域（10）军事国防领域（11）航天航空领域 第二章习题答案 1.简述简单嵌入式系统与复杂嵌入式系统的主要区别。 答：简单嵌入式系统很早就已经存在，这类嵌入式系统因为软硬件复杂度都很低，一般不使用操作系统，例如常用的单片机系统。对于复杂的嵌入式系统，它的开发模式发生了极大的改变。一个复杂的嵌入式系统不仅硬件系统的开发比单片机复杂了许多，更重要的是在该系统中采用了嵌入式操作系统，其应用软件的开发转变为使用操作系统标准接口的计算机工程领域的应用软件开发。复杂嵌入式系统具有更强大的功能，但是简单的嵌入式并不会随着复杂的嵌入式系统出现而消亡。 2.简述嵌入式系统的体系结构。 答：嵌入式系统从组成上看，可分为嵌入式硬件系统与嵌入式软件系统两大部分。嵌入式硬件层由嵌入式微处理器、嵌入式存储器系统、通用设备和I／O接口等组成。嵌入式系统的软件层分为嵌入式操作系统和嵌入式应用软件两大部分。3.嵌入式处理器分为哪几类？ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案
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