嵌入式复习题及答案1

第一章

1、国内对于嵌入式系统的定义是什么？p1

答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

2、什么是实时系统？根据实时性，嵌入式操作系统有哪些类型？

答：所谓实时系统是指在这种系统中，一个优先级高的任务能够得到立即的、没有延迟的服务，不需要等待任何其他优先级低的任务，一旦它得到CPU 的使用权，将一直执行直到工作结束或者出现更高级别的进程。 嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件。

1)、传统的经典PTOS ，包括VxWorks 操作系统，以及其Tornado 开发平台；2)、嵌入式Linux 操作系统；3)、Windows CE 嵌入式操作系统；4)、uC/OS-II 实时操作系统。

注：实时系统的分类（1）硬实时系统：确保系统中的关键任务在确定的时间得到响应，不能有失败的情况，否则会出现严重后果；

（2）软实时系统：设计的时候是有响应时间要求的，但是偶尔某些任务的响应时间超过这个限制也不会有严重的后果； （3）非实时系统：无响应时间的要求。

3、选择嵌入式操作系统原则有哪些？

答：一般而言，在选择嵌入式操作系统时，可以遵循以下6个原则：

市场进入时间、可移植性、可利用资源、系统定制能力、成本、中文内核支持。

4、列举一些常见的嵌入式操作系统。

答：常见的嵌入式系统有：Linux 、uClinux 、WinCE 、PalmOS 、Symbian 、eCos 、uCOS-II 、VxWorks 、pSOS 、Nucleus 、ThreadX 、Rtems 、QNX 、INTEGRITY 、OSE 、C Executive 。

5、嵌入式系统有什么特点？p11

答：专用于特定任务、多类型处理器和处理器系统支持、极其关注成本、是实时系统、可裁剪性好、可靠性高、大多有功耗约束。

6、说说嵌入式系统的发展趋势。p12

答：(1)、嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统产商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持；(2)、网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟，带宽的提高而日益提高，使得单一功能的设备不再单一，结构更加复杂，这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能；(3)、网络互联成为必然趋势；(4)、精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本；(5)、提供友好的多媒体人机界面。

7、列举一些典型的嵌入式系统应用。p10

答：应用有： (1)国防军事领域；(2)工业控制；(3)交通管理；(4)信息家电；(5)办公自动化；(6)POS 网络及电子商务；(7)医疗保健设备；(8)环境工程和自然；(9)机器人。

8、典型嵌入式系统硬件的基本组成。p4

填空题30’；名词解释20’； 阅读程序10’；问答题30’；

意见和感想10’（不少于300字）。

补充：

实时系统中任务有四种状态：运行、就绪、挂起、冬眠。

嵌入式复习纲要

答：嵌入式系统的硬件架构，是以嵌入式处理器为中心，由存储器、I/O设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。

嵌入式处理器可以分成：(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)、嵌入式片上系统。

外围设备根据功能一般分为：存储设备、通信设备、I/O设备。

第二章

1、简述ARM处理器种类及特点。

答：特点：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，能很好的兼容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；5)寻址方式灵活简单，执行效率高；6)指令长度固定。

种类：ARM7系列，ARM9系列，ARM9E系列，ARM10E系列，SecurCore系列，Inter的Xscale，Inter的StrongARM。

2、简述ARM处理器的工作状态。

答：第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令；

第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位，半字对齐的Thumb指令。

3、什么是大端模式？什么是小端模式？（必考）p17着重看懂例子

答：大端模式是指字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中；

小端模式是指字数据的高字节存储在高地址中，而字数据的低字节则存放在低地址中；

4、简述ARM微处理器的七种运行模式。

答：1）用户模式（usr）；2）快速中断模式(fip)；3）外部中断模式(irp)；4）管理模式(svc)；5）数据访问终止模式(abt)；6）系统模式(sys)；7）未定义指令中止模式(und)。

5、简述ARM寄存器组织的特点。

答：1)未分组寄存器R0-R7，即指向同一物理寄存器，未被系统用作特殊的用途；2)分组寄存器R8-R14，即每一次所访问的物理寄存器与处理器当前的运行模式有关；3)程序计数器PC（R15），即用作程序计数器（PC）。4)R16：用作CPSR(当前程序状态寄存器)，它在任何运行模式下被访问。每一种运行模式下又有一个专业的物理状态寄存器（SPSR），当发生异常时，SPSR用于保存CPSR的当前值，从异常退出时则可由SPSR来恢复CPSR。

6、简述ARM指令寻址方式。

答：(1)、立即寻址：操作数本身就在指令中给出，只要取出指令也就取到了操作数；(2)、寄存器寻址：就是利用寄存器中的数值作为操作数。(3)、寄存器间接寻址：是以寄存器中的值作为操作数的地址，而操作数本身放在存储器中。(4)、基址变址寻址：是将寄存器的内容与指令中给出的地址偏移量相加，从而得到一个操作数的有效地址。(5)、多存储器寻址：一条指令可由完成多个寄存器值的传送。(6)、相对寻址：一程序计数器当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移量，将两者相加之后得到操作数的有效地址。(7)、堆栈寻址：堆栈是一种数据结构，按先进后出的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作地址，堆栈指针总是指向栈顶。

7、简述S3C44B0X的体系结构。

答：(1)、集成了手持设备和通用嵌入式系统应用的解决方案；(2)、16/32为RISC体系结构和ARM7TDMI处理器内核强大的指令体系；(3)、Thumb代码压缩机；(4)、基于JTAG的片上集成ICE调试方式支持解决方案；(5)、32*8位硬件乘法器；(6)、实现低共耗SAMBAII的新型总线结构。

8、简述S3C44B0X存储器管理的特点。

答：(1)、支持数据存储的大，小端选择，有大端模式和小端模式；(2)、地址空间具有8个存储器，每个存储器可达32MB，总

共可达到256MB；(3)、对所有存储体的访问大小均可以进行改变，总线宽度可编程；(4)、8个存储器中，Bank0~Bank5可支持ROM，SRAM；Bank6，Bank7可支持ROM，SRAM和FP/EDO/SDRAM等，Bank6和Bank7存储容量大小相同；(5)、7个存储器的起始地址固定，1个存储器的起始地址可变。

9、S3C44B0X中功耗管理的5种模式？

答；1)正常模式；2)慢速模式；3)空闲模式；4)停止模式；5)LCD的SL空闲模式。

10、S3C44B0X具有多少个通用I/O口，它们都具有哪些功能？

答：具有71个多功能输入/输出脚。

2个9位输入/输出端口（端口E和F）；2个8位输入/输出端口（端口D和G）；

1个16位输入/输出端口（端口G）；

1个10位输出端口（端口A）；1个11位输出端口（端口B）。

11、ARM常见寄存器

ARM微处理器共有37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，6个为状态寄存器。

通用寄存器非为三类：未分组寄存器；分组寄存器；程序计数器。

状态寄存器又包括当前程序状态寄存器和物理状态寄存器。

12、中断优先级（必考）

FIQ>IRQ

若处于不同主群,主群的优先级高的则高

若处于相同主群,优先级高的则高

sGA,sGB,sGC,sGD的优先级高于mGKA,mGKB

sGA,sGB,sGC,sGD的优先级是可编程的, mGKA,mGKB中mGKA>mGKB

第三章

1、设计电路板的最基本过程有哪些步骤。p52

答：（1）电路原理图的设计；（2）产生网络表；（3）印制电路板的设计。

2、硬件系统调试的基本方法。p 77

答：电源、晶振及复位电路，S3C44B0X及JTAG接口电路，SDRAM接口电路的调试，Flash接口电路的调试。

第四章

1、什么是交叉编译p81

答：是指在某个主机平台上(比如PC上)用交叉编译器编译出可在其他平台上(比如ARM)运行的代码的过程。

2、ARM常用编译器有哪些？p82

答：1)、ARM SDT；2)、ARM Developer Suite；3)、ARM REALVIEW DEVELOPER SUITE；4)、IAR EW ARM；5)、KEIL ARM-MDKARM；6)、WINARM (GCCARM)；7)、arm gcc。

3、什么是JTAG？p84

答：JTAG是JOINT TEST ACTION GROUP的简称。IEEE1149.1标准就是由JTAG这个组织最初提出的，最终由IEEE批准并且标准化。所以，这个IEEE1149.1标准一般也俗称JTAG调试标准。JTAG实质上是一种在线调试接口，它的建立可以使得被固定在PCB上的集成电路只通过边界扫描便可以被测试

4、目前常见的调试方式有哪几种？

答：目前常见的调试方法有：1)、指令集模拟器；2)、驻留监控软件；

3)、JTAG仿真器；4)、在线仿真器。

目前常用的调试工具有：1)、H-JTAG调试代理；2)、Banyan Daemon；3)、J-LINK；4)、U-LINK。

5、arm-linux-gcc和arm-elf-gcc有什么不同？

答：arm-linux-*和arm-elf-*的使用没有一个绝对的标准，排除不同库实现的差异，gcc可以编译任何系统。arm-linux-*和arm-elf-*都可以用来编译裸机程序和操作系统，只是在遵循下面的描述时系统程序显得更加协调：

arm-linux-*针对运行linux的ARM机器，依赖于指定的C语言库Glibc。因为linux同样使用Glibc，使得arm-linux-*在运行linux的ARM机器上编译显得更加和谐。

arm-elf-*则是一个独立的编译体系，不依赖于指定的C语言库Glibc，可以使用newlib等其他C语言库，不要求操作系统支持，当其使用为嵌入式系统而设计的一些轻巧的C语言库时编译裸机程序(没有linux等大型操作系统的程序)，如监控程序，bootloader等能使得系统程序更加小巧快捷。

第五章

1.Bootloader(P134)

答：Bootloader就是在操作系统内核或系统应用程序运行之前运行的一段程序。

2.中断控制器P165

答:见P165图5.19和表5-28

第六章

1、嵌入式uC/OS的特点和应用。p187

答：特点：公开源代码、可移植性、可固化、可裁剪、占先式、多任务、可确定性、任务栈、系统服务、中断管理、稳定性与可靠性。

应用：μC／OS-II是一个结构简单、功能完备和实时性很强的嵌入式操作系统内核，适合于广大的嵌入式系统开发人员和爱好者入门学习，以及高校教学和科研。μC／OSII很适合开发那些对系统要求不是很苛刻，且RAM和ROM有限的各种小型嵌入式系统设备。（网上找的）

2、可重入函数的特点。

答：可重入的代码指的是一段可以被多个任务同时调用，而不必担心会破坏数据的代码（比如：一个函数）。可重入型函数在任何时候都可以被中断执行，过一段时间以后又可以继续运行，而不会因为在函数中断的时候被其他的任务重新调用，而影响函数中的数据

为保证函数具有可重入性，关键在于：使用本地数据；不返回指向静态数据的指针，所有数据都有函数的调用者提供；不为连续的调用持有静态数据；通过制作全局数据的本地拷贝来保护全局数据；不调用任何不可重入函数。

3、uC/OS移植的基本条件。p193

答：(1)、处理器的C编译器能产生可重入代码；(2)、在程序中可以打开或者关闭中断；(3)、处理器支持中断，并且能产生定时中断(通常在10—100Hz之间）；(4)、处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈(通常是几千字节）；(5)、处理器有将堆栈指针和其他CPU寄存器的内容存储和读出到堆栈（或者内存）的指令。

第七章

1、嵌入式uClinux的特点和应用领域。p220

答：嵌入式uClinux操作系统主要有三个基本部分组成：引导程序、uClinux内核（由内存管理、进程管理和中断处理等构成）和文件系统。μClinux最大特点在于针对无MMU处理器设计，不能使用处理器的虚拟内存管理技术，只能采用实存储器管理策

略。μClinux广泛应用于嵌入式系统中，例如VPN路由器/防火墙，家用操作终端，协议转换器，IP电话，工业控制器，Internet 摄像机，PDA设备等。uClinux继承了linux的大多数特性：开源；免费；

高度可裁剪：通常内核小于512KBytes，文件系统可从几十KBytes到几Mbytes不等，视应用程序大小而定。

2、BootLoader的主要功能。p134

答：Boot Loader 是在操作系统内核运行之前运行的第一段小程序。

主要功能有：(1)、初始化硬件设备；(2)、建立内存空间的映射图——将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境；(3)、加载操作系统内核映象到RAM中，并将系统的控制权传递给它。

3. uClinux与linux的区别。比较uClinux与uC/OS

uClinux与linux的区别－内存管理：uClinux运行于没有MMU的处理器上；使用平坦式（flat）内存管理模式，虚拟内存到物理内存是一对一的映射关系。

uClinux与linux的区别－fork与vfork：uClinux的多进程管理只能通过vfork来实现；vfork使父进程锁定直到子进程exec()或者exit()。

uClinux与uC/OS-II的区别－功能性：uClinux来源于linux，包含一整套的编译、调试等开发工具、内核源代码、各种文件系统、图形接口、各种协议、驱动程序以及丰富的应用程序。而uC/OS-II确切的来说只是一个微内核，仅仅包含多任务调度、简单内存管理等基本的多任务操作系统元素，且多任务调度算法和内存管理等都比较简单。对于想实现GUI、FS、协议等都必须另外购买或者移植，对于设备驱动程序没有提供专门统一的接口。

uClinux与uC/OS-II的区别－开发工具：uClinux发布中包含了编译器和调试器等工具，它们都采用GCC编译器，汇编语法一致。

uC/OS-II没有指定编译器，在不同的平台下使用该平台下的编译器，而各个编译器，其汇编语法不同，因此，在不同类型平台下，汇编程序不一致。

uClinux与uC/OS-II的区别－开发资源：在开发上，uClinux与linux采用相同的API调用，接口文档齐全，书籍、网上资源也比较多。

uC/OS-II虽没有标准的API接口，但是其内核非常简单、简洁，且书籍、网上资源也非常丰富。

uClinux与uC/OS-II的区别－移植性：uClinux发布中包含了多种平台下的移植，可以通过配置内核选择体系结构和裁剪内核。uC/OS-II的不同平台下的移植通过不同的移植代码独立发布，没有一个统一的界面，通过宏定义进行内核裁剪。

uClinux与uC/OS-II的区别－实时性：uClinux内核不关心实时性问题，可以通过和RTLinux配合来实现实时。RTLinux处理实时任务，非实时任务由linux完成

uC/OS-II采用占先式内核，实时性好

补充：（这几个大家也看看，有异议的自己重新确认答案）

1、S3C44B0X内部有（8KB）CACHE；(30)个中断源；（6）个16位定时器，其中（定时器5）是一个内部定时器不具有对外输

出口线,通常作为UCLINUX的内部定时器；

2、关键字volatile的含义：说明变量在程序执行中可被隐含地改变；

3、ARM存储器最大最小端口模式的区别：定义了不同长度的数据类型的对齐方式；

4、μCLINUX中的μ代表“微小”，C代表“控制器”；

5、端口I/O与内存映射I/O的区别：I/O内存就是外设卡上的存储空间，与内存统一编址，使用相同的指令访问，I/O端口是外

设卡上的一些寄存器，必须通过特定的指令来访问（网上找的）