嵌入式考試復(fù)習(xí)重點

一、填空1、計算機軟件一般可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。2、微機系統(tǒng)，傳統(tǒng)三總線：地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線。3、微機外部輸入設(shè)備有鼠標(biāo)，鍵盤等，外部輸出設(shè)備有顯示器，打印機等。4、匯編語言程序開發(fā)過程一般通過4個步驟完成，分別是：編輯程序，匯編程序、鏈接目標(biāo)文件與庫文件、運行和調(diào)試5、ARM7TDMI有2種處理器狀態(tài)，7種處理器模式 2種處理器狀態(tài)：ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)7種處理器模式：用戶〔usr〕： 程序正常執(zhí)行模式,大局部任務(wù)在這種模式快速中斷模式FIQ〔fiq〕：當(dāng)一個高優(yōu)先級(fast)中斷產(chǎn)生時將進入此種模式 外部中斷模式IRQ(irq)： 通用中斷處理，一個低優(yōu)先級(normal)中斷產(chǎn)生管理(svc)： 操作系統(tǒng)保護模式，當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時中止(abt)： 虛擬存儲器或存儲器保護，存取異常時未定義(und)：支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真，執(zhí)行未定義指令時系統(tǒng)(sys)： 運行特權(quán)操作系統(tǒng)任務(wù)，ARM指令長度32位，Thumb指令長度16位以能被4整除的地址開始的連續(xù)4個字節(jié)構(gòu)成一個字，從偶數(shù)地址開始的連續(xù)2個字節(jié)構(gòu)成一個半字計算機指令系統(tǒng)分為復(fù)雜指令系統(tǒng)(CISC)和精簡指令(RISC)系統(tǒng)1MB=1024KB,4GB=4096MBCPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式:無條件傳送方式、查詢方式、中斷方式和DMA方式。11、通常說的32位機，是指這種計算機的CPu能夠同時處理32位二進制數(shù)12、定點16位字長的字采用2的補碼形式表示時一個字所能表示的整數(shù)范圍是(-2^15)->(2^15-1)13、接口電路的最根本功能是對輸入數(shù)據(jù)緩沖、對輸出數(shù)據(jù)鎖存功能14、中斷向量是終端效勞程序入口地址15、在存放器間接尋址方式中，被訪問的操作數(shù)在主存單元中(堆棧中)16、一個存儲器有m為地址總線，n位數(shù)數(shù)據(jù)總線，那么這個存儲器的存儲容量為2^mByte，字長為n/8byte。嵌入式操作系統(tǒng)的三個根本特征：嵌入性、內(nèi)含計算機、專用性ARM7TDMI中的T、D、M、I分別代表：支持Thumb指令集、支持片上調(diào)試、支持64位乘法指令、EmbeddedICE硬件仿真模塊ARM指令與Thumb指令切換狀態(tài)用的是BX指令，查詢處理器處于何種狀態(tài) 可以通過MRS指令讀取CPSR存放器中的T控制位實驗中嵌入式Linux系統(tǒng)移植的過程分為三個階段：下載Bootloder，下載Kernel，下載文件系統(tǒng)Bootloder主要功能是系統(tǒng)初始化、加載和運行把內(nèi)核程序。設(shè)系統(tǒng)節(jié)拍為50毫秒，調(diào)用OSTimeDLy〔40〕的效果是延時2秒鐘，調(diào)用OSTimeDlyHMSM〔0,1,27,650〕的效果是延時1分27秒650毫秒。目前使用的嵌入式操作系統(tǒng)主要有WindowsCE/WindowsMobileLinux、uCos、和Symbian24、ARM微處理器有七種工作模式，它們分為兩類非特權(quán)模式、特權(quán)模式。其中用戶模式屬于非特權(quán)模式25、ARM微處理器復(fù)位后，PC〔R15〕的地址通常是0X0，初始的工作模式是supervisor26、在ARM體系構(gòu)架中對復(fù)雜的內(nèi)存管理是通過系統(tǒng)控制協(xié)處理器cp15和MMU〔存儲管理部件〕來進行的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生DataAbort〔數(shù)據(jù)〕異常和PrefetchAbort〔指令領(lǐng)取〕異常時，異常處理程序透過嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理機制，通過MMU交換物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存的頁面，以保證程序正常執(zhí)行。27、構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的工具鏈有多種，其中開放源碼的工具鏈?zhǔn)荊NU工具鏈，ARM公司提供的工具鏈?zhǔn)茿DS工具鏈28、在嵌入式系統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)中，存儲速度最快的是存放器組29、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件一般在宿主機上開發(fā)，在目標(biāo)機上運行，因此需要一個交叉編譯環(huán)境30、EQU偽指令相當(dāng)于C語言#define，用于為一個常量定義字符名稱31、CPU是用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路技術(shù)制成的半導(dǎo)體芯片，其中主要包括運算器、計算器和控制器三大局部。32、在ARM處理器的七種運行模式中，具備獨立的R8~R12存放器的是〔FIQ快中斷〕模式，沒有SPSR存放器的是〔USR用戶〕模式和〔SYS系統(tǒng)〕模式。33、ARM處理器在完成復(fù)位后工作于〔svc管理〕模式，執(zhí)行的第一條指令所在的地址為〔0x00000000〕，且這時外部中斷屏蔽位I和快速中斷屏蔽位F均被設(shè)置成〔1〕。名詞解釋CPU：中央處理單元 RTOS：實時操作系統(tǒng)MMU：內(nèi)存管理單元UART：通用異步串行接口CPSR：當(dāng)前程序狀態(tài)存放器 AHB ：先進的高性能總線 VIC向量中斷控制器SRAM：靜態(tài)隨機存儲器DMA：直接存儲器存取LR：鏈接存放器 判斷題，錯了，需改正1〕指令LDR r0,[r1],#4表示將r1指向的內(nèi)容取到r0后，再將r1+4?！獭?〕ARM的數(shù)據(jù)傳送指令共有八種尋址方式，其中包括直接尋址。答：錯誤。ARM的數(shù)據(jù)傳送指令共有八種尋址方式，但沒有直接尋址?！?〕ARM指令必須字對齊存放，Thumb指令必須半字對齊存放?！獭?〕ARM指令集不同尋常的特征是每條指令都是可條件執(zhí)行的?！獭?〕在ARM7TDMI處理器中，PC指向的是下一條要執(zhí)行的指令。答：錯誤。PC指向的是再下條指令。四、簡答題〔1〕、馮諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)的根本思想二進制表示指令和數(shù)據(jù)程序和數(shù)據(jù)事先存儲在存儲器中，計算機在工作時能夠高速地從存儲器中取出指令并加以執(zhí)行運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出設(shè)備五局部組成〔2〕、外設(shè)為何通過接口和主機相連？內(nèi)存與系統(tǒng)總線相連是否也需要接口？外設(shè)必須通過I/O接口電路與微機系統(tǒng)總線相連，因為CPU與外部設(shè)備通信在運行速度和數(shù)據(jù)格式上差異很大內(nèi)存與系統(tǒng)總線相連不需要接口，因為接口是連接微機和外設(shè)的一個中間部件，I/O接口電路要面對主機和外設(shè)兩個方面進行協(xié)調(diào)和緩沖，而內(nèi)存屬于微機系統(tǒng)的組成局部，他們之間的數(shù)據(jù)傳輸時標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的，沒有必要通過接口?！?〕解釋ARM7TDMI結(jié)構(gòu)中流水線結(jié)構(gòu)的指令執(zhí)行順序，并說明IRQ中斷返回指令：SUBSPC,R14_irq,#4的原理。ARM處理器利用流水線來增加處理器指令流的速度，這樣可以使幾個操作同時進行，并使處理和存儲器系統(tǒng)連續(xù)操作，分為取指、譯碼和執(zhí)行三級流水結(jié)構(gòu)。在ARM指令中，執(zhí)行PC-8指令，譯碼PC-4指令，取指PC指針指向指令，PC指針始終指向取知指令。IRQ中斷返回時，首先從R13_irq中獲取IRQ中斷異常模式的棧頂指針，然后將SPSR_irq中的內(nèi)容復(fù)制到GPSR。根據(jù)流水線特性，將K14_irq指向的地址減去一個偏移量后緩存入R15(PC)，這樣就能返回到進入中斷之前的下一條指令，具體實現(xiàn)指令為SUBSPC,R14_irq,#4.〔4〕、MOV指令與LDR指令都是往目標(biāo)存放器中傳送數(shù)據(jù)，他們有什么區(qū)別？分析LDRR1,[R2] 指令和MOV R1,R2指令的執(zhí)行結(jié)果有何不同？MOV指令用于將數(shù)據(jù)從一個存放器傳送到另一個存放器，或者將一個常數(shù)傳送到一個存放器，但是不能訪問內(nèi)存。LDR指令用于從內(nèi)存中讀入數(shù)據(jù)放到存放器中。LDRR1,[R2]：以R2存放器中的內(nèi)容作為地址訪問存儲器，讀取存儲單元的值到R1MOVR1,R2將存放器R2的值傳送到R1中去〔5〕、結(jié)合CPSR的結(jié)構(gòu)，哪些是狀態(tài)位？哪些是控制位，并說明其中控制位的作用。31 30 292827 876 5 4 3 2 1 0NZCV-----------------IFTM4M3M2M1M0S N,Z,C,V是狀態(tài)位，I,F,T以及M[4:0]是控制位，中斷控制標(biāo)志位I和F，處理器狀態(tài)位T；處理器模式位M4--M0〔6〕簡述ARM核中什么存放器用于存儲PC？R13通常用來存儲什么？R14通常用來存儲什么?R15用于程序計數(shù)存放器PC，R13通常用來做堆棧指針存放器，R14通常用來做鏈接存放器，保存函數(shù)調(diào)用的返回地址〔7)、ARM7處理器有哪幾種處理模式？用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式、系統(tǒng)模式?！?〕、ARM7處理器有哪幾種工作狀態(tài)？處理器如何標(biāo)志不同狀態(tài)？〔必考〕ARM7處理器有ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)，處理器的當(dāng)前狀態(tài)存放器CPSR的T位可標(biāo)志出兩種狀態(tài)。當(dāng)T位為0時是ARM狀態(tài)，為1時是Thumb狀態(tài)?！?〕簡述I/O設(shè)備與CPU交換數(shù)據(jù)有哪幾種方式？〔可能考〕程序傳送方式--->分為無條件傳送、查詢方式中斷傳送方式直接存儲器存取傳送方式〔DMA〕〔10〕、簡述ARM數(shù)據(jù)傳輸?shù)?種尋址方式〔必考〕立即數(shù)尋址，操作數(shù)在指令中，如ADD R0,R0,#10---->R0=R0+10存放器尋址，利用存放器中的值作為操作數(shù)，如ADDR0,R1,R2--->R0=R1+R2存放器移位尋址，存放器中的值移位后得到操作數(shù)4種常用的移位操作：LSL：邏輯左移，相當(dāng)于無符號數(shù)*2LSR：邏輯右移，相當(dāng)于無符號數(shù)除2ASR：算術(shù)右移，相當(dāng)于帶符號數(shù)除2ROR：循環(huán)右移如：ADDR0,R1,R2,LSL#2--->R0=R1+R2<<2存放器間接尋址存放器中的值作為操作數(shù)的地址，操作數(shù)本身在存儲器中如:LDR R0,[R1]--->R0=[R1],取出R1存的地址所指向存儲區(qū)的值，賦給R0STR R0，[R1]--->[R1]=R05〕基址變址尋址基址存放器的內(nèi)容與指令中的偏移量相加，得到有效操作數(shù)的地址，然后訪問該地址空間，分三種：【1】前索引如：LDR R0,[R1,#4]-->把地址為R1+4的存儲區(qū)域的值賦給R0【2】自動索引如：LDR R0,[R1,#4]!--->完成前索引的功能外，還使R1=R1+4【3】后索引如：LDR R0,[R1],#4--->R1存的地址的內(nèi)容寫進R0，同時， R1=R1+4多存放器尋址指令完成多存放器的傳送，最多16個存放器如：LDMIA R0,{R1-R5}--->R1=[R0],R2=[R0+4],R3=[R0+8],R4=[R0+12],R5=[R0+16]指令中的IA表示在執(zhí)行完一次load操作之后，R0自增4.該指令將以R0為起始地址的5個字數(shù)據(jù)分別存入R1,R2,R3,R4,R5中相對尋址和基址變址尋址相似，只是把PC當(dāng)作基址存放器，指令中的標(biāo)記當(dāng)做偏移量堆棧尋址用于數(shù)據(jù)棧和存放器組之間批量數(shù)據(jù)傳送如：STMFD R13!,{R0,R1,R2,R3,R4}LDMFD R13!,{R0,R1,R2,R3,R4}指令將R0-R4的數(shù)據(jù)一次壓入堆棧，R13為堆棧指針指令將數(shù)據(jù)出棧，依次送入R0-R4中?！?1〕、試闡述將P0.0設(shè)置為GPIO輸出高電平的三個步驟。答:1)設(shè)置P0.0引腳為GPIO;2)設(shè)置方向存放器為輸出，1為輸出，0為輸入;3)輸出高電平?！?2〕、請說明以下UART程序的功能并解釋每條語句注：8位數(shù)據(jù)位，一位停止位，無奇偶校驗位，波特率為115200，外設(shè)時鐘頻率為Fpclk。VoidUART0_Ini(void)完成串口初始化{Uint16Fdiv;PINSEL0=0x00000005;設(shè)置引腳連接模塊U0LCR=0x83;置位除數(shù)鎖存位Fdiv=(Fpclk/16)/UART_BPS;根據(jù)波特率計算分頻值U0DLM=Fdiv/256;設(shè)置除數(shù)存放器U0DLL=Fdiv%256;設(shè)置除數(shù)存放器U0LCR=0x03;去除除數(shù)鎖存位，并置工作模式}〔13〕、嵌入式開發(fā)環(huán)境主要包括哪些組件？答：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要交叉編譯和在線調(diào)試的開發(fā)環(huán)境，主要包括1.宿主機2.目標(biāo)機〔評估電路板〕3基于JTAG的ICD仿真器、或調(diào)試監(jiān)控軟件、或在線仿真器IC4運行于宿主機的交叉編譯器和鏈接器、以及開發(fā)工具鏈或軟件開發(fā)環(huán)境5嵌入式操作系統(tǒng)〔14〕、BootLoader在嵌入式系統(tǒng)中主要起什么作用？完成哪些主要的工作？答：BootLoader是在嵌入式系統(tǒng)復(fù)位啟動時，操作系統(tǒng)內(nèi)核運行前，執(zhí)行的一段程序。通過BootLoader，初始化硬件設(shè)備，建立內(nèi)存和I/O空間映射圖，為最終加載操作系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)整好適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)軟硬件環(huán)境〔15〕、搭建嵌入式開發(fā)環(huán)境，連接目標(biāo)板，一般使用什么通信接口連接？在Windows主機上使用什么軟件建立連接？在Linux主機上使用什么軟件建立連接？答：RS-232，以太網(wǎng)口、并口在Windows主機上使用超級終端軟件在Linux主機上使用Minicom軟件〔16〕、進行基于ARM核的嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)時，調(diào)用如下函數(shù)：intdo_something(intarg1,void*arg2,chararg3,int*arg4)那么這四個參數(shù)通過什么方式從調(diào)用程序傳入被調(diào)函數(shù)？答：基于ARM核的嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)時，調(diào)用函數(shù)和子程序通過R0——R3四個存放器傳遞參數(shù)，超過四個參數(shù)使用堆棧傳遞。因此arg1通過R0傳入，arg2,通過R1傳入，arg3通過R2傳入，arg4通過R3傳入。ARM指令中如何判斷一個立即數(shù)是有效立即數(shù)判斷一個數(shù)是否符合8位位圖的原那么,首先看這個數(shù)的二進制表示中1的個數(shù)是否不超過8個.如果不超過8個,再看這n個1(n<=8)是否能同時放到8個二進制位中,如果可以放進去,再看這八個二進制位是否可以循環(huán)右移偶數(shù)位得到我們欲使用的數(shù).如果可以,那么此數(shù)符合8位位圖原理,是合法的立即數(shù).否那么,不符合.〔18〕、試說明現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中存儲器系統(tǒng)是如何分層的？為什么要分層，主要解決了哪些問題？〔7分〕答：〔1〕微機中的存儲器子系統(tǒng)一般分為四級，即：存放器組、高速緩存、內(nèi)存和外存。第一級存放器組位于微處理器的內(nèi)部，速度最快，但數(shù)目較少；第二級高速緩存Cache是為了解決CPU與主存之間的速度不匹配問題而設(shè)置的，其性能是速度快、容量小。第三級內(nèi)部存儲器〔即主存〕容量大、速度較慢(相對于Cache)，通常用于存放運行的程序和數(shù)據(jù)。第四級外部存儲器容量巨大，可讀可寫，單位存儲