嵌入式系统复习题及答案

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作业一 .............................................................................................................................................. 1

作业二 .............................................................................................................................................. 2

作业三 .............................................................................................................................................. 3

作业四 .............................................................................................................................................. 3

作业五 .............................................................................................................................................. 5

作业六 .............................................................................................................................................. 5

作业七 .............................................................................................................................................. 8

作业八 .............................................................................................................................................. 8

作业九 .............................................................................................................................................. 8

作业十 .............................................................................................................................................. 9

作业一

1.使用EDA技术进行电子系统设计，最终形成的目标电路的类型有哪几种？P16

利用EDA技术进行电子系统设计，最后实现的目标电路有3种类型。

①全定制或半定制专用集成电路

ASIC：Application Specific Integrated Circuits

②FPGA/CPLD（或称可编程ASIC）开发应用

③印制电路板

PCB，Printed Circuit Board

2.简述自顶向下法设计ASIC的简要步骤。P17

第1步 概念设计

第2步 系统架构设计与软硬件划分

第3步 行为级描述

第4步 构建模块与接口

第5步 功能仿真

第6步 逻辑综合与优化

第7步 布局布线设计

第8步 时序仿真

第9步 适配和验证

第10步 硬件测试

3.CPLD和FPGA的相同之处和不同之处。P19-P20

两者功能基本相同，只是实现原理略有不同。

以乘积项结构方式构成逻辑行为的器件称为CPLD;以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA。

它们都由三大部分组成：

①可编程二维的逻辑阵列块，构成了PLD器件的逻辑组成核心；

②可编程的输入/输出块；

③可编程的连接逻辑块的互连资源，连线资源由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入/输出块之间的连接。

4.IP核的三种形态以及他们的优选原则。P37

软核

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硬核

固核

从可被重用频度、可向其它工艺移植可能性、重用灵活性等方面考虑，三种IP核的优选次序是：上策选软核、中策选固核、下策选硬核；

从高性能、规范化、有较短上市时间、自行开发工作量尽量少、有支付高价能力的角度考虑，优选次序是：硬核为上策、固核为中策、软核为下策。

5.SoC的优点体现在哪些方面？P33

丰富的系统功能；

客户定制；

提高速度；

降低功耗；

减少体积。

6.软硬件方面进行低功耗设计的方法P43

在嵌入式软件开发过程中也需要采取对应的措施。在编程方面注意以下几个要素：

编译优化技术

减少CPU的运算量

避免后台程序长时间无效运行

用“中断”代替“轮询”

硬件软件化

采用快速算法

作业二

1.I/O端口采用统一编址与独立编址的处理器有哪些，是否具有单独的I/O指令。P46

独立编址:x86处理器系列。具有单独的I/O指令。

统一编址:8051系列和ARM系列处理器。不具有单独的I/O指令。

2.简述哈佛体系结构与冯诺依曼体系结构的不同点。P48

3.正交指令集的特征有哪些？P51

4.什么是看门狗定时器？P53

嵌入式处理器专用的部件。

它能够让嵌入式处理器处理器自动脱离死锁工作状态。

5.简述地址重映射的原因与方法。P56

原因:Flash ROM的读出速度慢

方法：把SDRAM地址空间迁移到0地址开始处，把Flash ROM的地址空间迁移到系统存储器的高端地址。

6.主存控制器的主要功能有哪些？P57

MC功能：

确定处理器所使用的存储区（Bank）个数；

确定各存储区起始地址；

确定各BANK寻址空间大小和数据线宽度；

确定字节序；

确定所有Bank的可编程访问周期；

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动态存储器的自动刷新等。

作业三

1.按照地址边界对准方式访问内存有哪些优点P54

2.嵌入式系统与PC机的调试技术有什么不同？P64

3.什么是基于Angel的调试方案？P68

Angel是ARM公司的调试监控程序

也称为Angel调试代理

由多个程序部件组成

与传统调试监控程序相类似

驻留在目标机上

Angel接收主机上发送过来的调试命令，执行指定的调试操作，并将调试结果反馈回主机。

适用于各种ARM硬件平台。

4.简述JTAG测试的基本原理。P70

5.什么是半主机调试方式？P78

半主机调试方式也称为半主机，半主机的实质是让不支持ANSI C函数库功能的目标系统使用调试主机提供的C函数库功能。

6.实时在线仿真的主要优点P67

优点是功能强大，软硬件均可以做到完全实时在线调试。

作业四

1.ARM体系结构版本的变量后缀所对应的含义P82

2.ARM的工作模式的分类及简单说明。P91

USR用户模式

[ARM处理器内部安排了5种异常中断处理的工作模式。]

ABT（取指中止或者取操作数中止）

UND（进入未定义指令陷阱）

IRQ（普通中断）

FIQ（快速中断）

SVC（管理）

SYS

3.ARM的不同工作状态，以及状态之间切换的方法。P92

ARM状态、Thumb状态

【进入Thumb状态

当操作数寄存器的状态位（位[0]）为1时，执行BX指令进入Thumb状态。

如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ、FIQ、Undef、Abort和SWI）返回时，自动转换到Thumb状态。

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进入ARM状态

当操作数寄存器的状态位（位[0]）为0时，执行BX指令进入ARM状态。

处理器进行异常处理（IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort和SWI）。在此情况下，把PC放入异常模式链接寄存器中。从异常向量地址开始执行也可以进入ARM状态。】

工作状态切换方法

使用BX指令可以将ARM7TDMI(-S)内核的工作状态在ARM状态和Thumb状态之间进行切换。

参看下例：

从ARM状态转变为Thumb状态

LDR R0, =Lable+1

BX R0

从Thumb 状态转变为ARM状态

LDR R0, =Lable

BX R0

【通过使用BX指令可以让ARM处理器内核工作状态在ARM状态和Thumb状态之间进行切换。

参看下例：

;从ARM状态转变为Thumb状态

LDR R0, =Sub_Routine+1

BX R0

;从Thumb 状态转变为ARM状态

LDR R0, =Sub_Routine

BX R0

】

4.什么是影子寄存器，ARM分别有哪些影子寄存器？P92

影子寄存器是为处理器不同工作模式配备的专用物理寄存器。在异常模式下，它们将代替用户或者系统模式下使用的部分寄存器。

在管理、中止、未定义和普通中断模式下，影子寄存器的数量均为2个,即R13_,R14_,其中mode可以是SVC、ABT、UND、IRQ。而快速中断为7个，即R8_FIQ～R14_FIQ。

5.ATPCS命名规则下，通用寄存器的特殊用途有那些？P93 P150

子程序间通过寄存器R0～R3来传递参数。这时，寄存器R0～R3可记作a0～a3。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0～R3的内容。

在子程序中，使用寄存器R4～R11来保存局部变量。这时，寄存器R4～R11可以记作v1～v8。如果在子程序中使用了寄存器v1～v8中的某些寄存器，则子程序进入时必须保存这些寄存器的值，在返回前必须恢复这些寄存器的值。在Thumb程序中，通常只能使用寄存器R4～R7来保存局部变量。

寄存器R12用作过程调用中间临时寄存器，记作IP。在子程序之间的连接代码段中常常有这种使用规则。

寄存器R13用作堆栈指针，记作SP。在子程序中寄存器R13不能用作其他用途。寄存器SP在进人子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。

寄存器R14称为连接寄存器，记作LR。它用于保存子程序的返回地址。如果在子程序中保存了返回地址，寄存器R14则可以用作其他用途。