《嵌入式系统基础教程》第04讲_第3章嵌入式调试技术_习题2 44页
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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?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。
第1章嵌入式系统根底什么是嵌入式系统它由哪几局部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,以计算机技术为根底,软硬件可裁剪,从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、本钱、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局部组成。
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,本钱敏感;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 。
嵌入式处理器分为哪几类2〕中高端的嵌入式微处理器〔EmbededMicroProcessorUnit,EMPU〕;3〕通信领域的DSP处理器〔DigitalSignalProcessor,DSP〕;4〕高度集成的片上系统〔SystemonChip,SoC〕。
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:AdvancedRISCMachines。
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给商,通过将其高性能、低本钱、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、低本钱而高性能;32位双指令集;c.全球的合作伙伴众多。
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〔RealTimeSystem〕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。
嵌入式系统调试方法
嵌入式系统调试方法可以根据不同的调试目标和调试需求采用不同的方法。
以下列举了一些常见的嵌入式系统调试方法:
1. 基于软件的调试方法:
- 使用断点:在代码中插入断点,停止程序运行并观察变量值,跟踪程序执行流程。
- 打印调试信息:通过在代码中插入打印语句,将程序的状态信息打印输出到终端或日志文件中。
- 使用调试工具:使用专业的调试工具,如GDB、JTAG等,通过连接到嵌入式系统的调试接口,对系统进行调试和观察。
2. 基于硬件的调试方法:
- 使用示波器:通过连接示波器到嵌入式系统的输入输出接口,观察信号波形,以了解系统在运行时的状态和行为。
- 使用逻辑分析仪:通过连接逻辑分析仪到嵌入式系统的总线上,可以观察和分析总线通信、时序等情况。
- 使用仿真器/调试器:通过连接仿真器/调试器到嵌入式系统的调试接口,可以对系统进行单步调试、观察内存和寄存器状态等。
3. 试错法和排除法:
- 通过对系统的部分功能进行临时修改或替换,以确认问题所在。
- 逐步排除可能的原因,通过修改代码或配置参数,逐步缩小问题范围。
4. 远程调试方法:
- 使用远程调试工具:通过网络连接,将调试信息传输到远程电脑进行调试。
- 使用远程监控系统:通过网络连接,远程监控嵌入式系统的运行状态,收集和分析系统的日志和运行数据。
综合使用上述方法,可以帮助开发人员在嵌入式系统开发过程中有效地定位和解决问题。
第一章1-1.简述嵌入式系统的定义。
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,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
1-2.简述嵌入式系统的组成。
从体系结构上看,嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。
其中嵌入式处理器通常是单片机或微控制器,支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件等,嵌入式软件则包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件及应用中间件等。
嵌入式系统的组成部分是嵌入式系统硬件平台、嵌入式操作系统和嵌入式系统应用。
嵌入式系统硬件平台为各种嵌入式器件、设备(如ARM 、PowerPC、Xscale、MIPS等);嵌入式操作系统是指在嵌入式Linux、uCLinux、WinCE等。
1-3.ARM7处理器使用的是(ARMv4)指令集。
ARM7内核采用冯·诺依曼体系结构,数据和指令使用同一条总线。
内核有一条3级流水线,执行ARMv4指令集。
1-6.ARM9采用的是(5)级流水线设计。
存储器系统根据哈佛体系结构(程序和数据空间独立的体系结构)重新设计,区分数据总线和指令总线。
第二章2-1.简述ARM可以工作在几种模式。
ARM处理器共有7种工作模式:用户模式(User)、快速终端模式(FIQ)、外部中断模式(IRQ)、特权模式(svc)、数据访问中止模式(Abort)、未定义指令中止模式(Undef)、系统模式(System)。
除用户模式外其他6种模式称为特权模式。
在特权模式下,程序可以访问所有的系统资源,也可以任意地进行处理器模式切换。
再除去系统模式,其余5种模式又称为异常模式。
2-2.ARM核有多少个寄存器?ARM处理器有如下37个32位长的寄存器:(1)30个通用寄存器;(2)6个状态寄存器:1个CPSR(Current Program Status Register,当前程序状态寄存器),5个SPSR(Saved Program Status Register,备份程序状态寄存器);(3)1个PC(Program Counter,程序计数器)。
嵌入式系统调试方法在嵌入式系统开发过程中,调试是一个至关重要的环节,它可以帮助开发人员发现和修复系统中的问题,确保系统的可靠运行。
嵌入式系统调试方法有多种,本文将介绍几种常见的调试方法及其应用。
1.仿真调试方法仿真调试方法是通过软件工具模拟出目标系统的运行环境,并执行实际的应用程序进行调试。
主要有两种仿真调试方法:软件仿真和硬件仿真。
软件仿真是在宿主机上运行嵌入式系统的代码,通过模拟目标系统的硬件和外设,实现对代码的调试。
软件仿真的优点是不需要实际的硬件环境,可以在开发过程中随时进行调试,并且具有一定的调试功能,如断点调试、变量跟踪等。
但由于宿主机和目标系统的硬件差异,软件仿真无法完全模拟出实际系统的运行情况,因此在一些对实时性要求较高的系统调试中,软件仿真的效果可能不太理想。
硬件仿真是通过使用专用的硬件仿真器或开发板,将目标系统的代码加载到仿真器或开发板上运行,并通过仿真器或开发板提供的调试接口进行调试。
硬件仿真可以更加真实地模拟出系统的运行环境,能够检测到一些与硬件相关的问题,并且对实时性要求较高的系统也有较好的支持。
但硬件仿真的成本较高,需要专门的硬件设备,并且在调试过程中可能会受到硬件本身的限制。
2.远程调试方法远程调试方法是通过网络连接将开发环境和目标系统进行远程通信,实现对目标系统的调试。
远程调试方法可以分为两种:远程串口调试和远程调试工具调试。
远程串口调试是通过连接目标系统的串口与开发环境的串口进行通信,实现对目标系统的调试。
远程串口调试的优点是简单易用,在调试过程中可以使用类似于本地调试的方式进行操作。
但远程串口调试的缺点是需要连接物理串口,局限于物理距离。
远程调试工具调试是通过使用专门的远程调试工具,如JTAG或SWD调试器,通过连接开发环境和目标系统的调试接口进行调试。
远程调试工具调试可以实现远程调试,无需物理接触目标系统,灵活性较高。
但远程调试工具调试的缺点是需要专用的调试工具和接口支持。