嵌入式系統原理及接口技術復習題

1、一、 簡答題1. 簡要說明嵌入式系統的硬件組成和軟件組成。答:硬件組成：微處理器，存儲器，輸入設備和輸出設備。軟件組成：操作系統，文件系統，圖形用戶接口，網絡系統，通用組建模塊。2. S3C2410A的AHB總線上連接了那些控制器？APB總線上連接了那些部件？AHB：LCD控制器，LCD DMA，總線控制器，USB主控制器，中斷控制器，ExtMaster，電源管理，Nandflash控制器，儲存器控制器。APB：通用異步收發(fā)器，內部集成電路總線（IIC），USB設備控制器，集成電路內部聲音總線（IIS），MMC/SD/SDIO主控制器，通用I/O端口（GPIO），看門狗定時器（WDT），定時時

2、鐘（RTC），總線控制器，A/D轉換器，串行外設接口，定時器/脈寬調制。3. ARM體系結構支持幾種類型的異常，并說明其異常處理模式和優(yōu)先級狀態(tài)？答，支持7種類型的異常異常處理過程：（進入異常）PCLR，CPRSSPSR，設置CPSR的運行模式位，跳轉到相應的異常處理程序，（異常返回）LRPC，SPSRCPSR，若在進入異常處理時設置中斷禁止位，要在此清楚，復位異常處理程序不需要返回。Reset數據中指快速中斷請求（）中斷請求（IRQ）指令預取中止未定義指令和軟件中止。4. 簡述I2S總線接口的啟動與停止過程。通過I2S控制寄存器IISCON控制，當控制寄存器IISCON的地址為0=I2S禁止

3、（停止）；當控制寄存器IISCON的地址為1=I2S允許（開始）。5. 簡述ARM系統中的中斷處理過程。中斷處理過程包括：中斷請求、中斷排隊或中斷判優(yōu)、中斷響應、中斷處理和中斷返回6. ARM微處理器支持哪幾種運行模式？各運行模式有什么特點？User：用戶模式。絕大部分的任務執(zhí)行都在這種操作模式下，此為正常的程序執(zhí)行模式。FIQ：快速中斷模式。支持數據傳送或通道處理。IRQ：普通中斷模式。用于一般中斷處理。Supervisor：管理模式。一種操作系統受保護的方式。Abort：中止模式。在訪問數據中止后或指令預取中止后進入中止方式。System：系統模式。是操作系統一種特權級的用戶方式。Unde

4、f：未定義模式。當執(zhí)行未定義指令時會進入這種操作模式。7. 當PCLK=66.5MHz時，選擇不同的時鐘分頻（1/2、1/4、1/8、1/16）輸入，分別計算定時器最小分辨率、最大分辨率及最大定時區(qū)間。答：最小分辨率：定時器輸入時鐘頻率=值.5/0+1/2=33.2500(MHz)一個計數脈沖時間=1/33.2500MHz=0.0300(us)最大分辨率：定時器輸入時鐘頻率=PCLK/255+1/2=66.5/256/2=129.8828一個計數脈沖的時間=1/129.8828=7.6992（us）最大定時區(qū)間：由于TCNTBn=65535，計數到0共65536個計數脈沖，所以65536*7.

5、6992=0.5045（sec）。8. 分析如圖所示I2S總線時序圖，說明其操作過程。9. S3C2410A與UAD1341通過I2S總線接口連接，試述音頻數據傳送過程。答：處理器通過IIS總線接口，控制音頻數據在s3c2410內存與UDA1341TS之間傳送。連接在UDA1314TS上的麥克風信號在UDA1314內部經過A/D轉換器，轉換成二進制數，串行通過DATAO引腳送到S3C2410的IIS模塊，在IIS模塊中數據轉換成并行數據然后使用通常存取方式或DMA存取方式，將并行數據保存的內存中，而內存中要輸出的音頻數據使用通常存取方式或DMA存取方式，將數據并行傳送到IIS模塊在IIS中轉換

6、成串行數據，串行通過DATAI引腳送到UDA1314TS，在片內經過D/A轉換器，變成模擬信號，經過驅動器，驅動揚聲器。10. 簡述LCD控制器組成及數據流描述。LCD控制器包括：REGBBANK，LCDCDMA，TMEGEN，定時控制邏輯單元，VIDPRCS以及VIDEOMUX組成。當傳送請求由總線仲裁器接收時，4個連續(xù)的字數據由系統存儲器幀緩沖區(qū)傳送到LCDCDMA內的FIFO。全部FIFO大小為28個字，分別由12個字的FIFOL和16個字的FIFOH組成。使用FIFOL和FIFOH，用來支持雙掃描顯示模式，在單掃描顯示模式，僅有FIFO中一個，即FIFOH能夠被使用。11. 以下是S3

7、C2410A的串口邏輯方框圖，試分析其組成和工作原理。2. 根據Nand Flash控制器工作原理，試在圖中畫出S3C2410A的Nand Flash控制器與K9F2808U0C芯片的連接關系，并簡單描述其操作過程。 一、 填空1. “嵌入性”、“專用性”與“計算機系統”是嵌入式系統的三個基本要素。2. IP核分為軟核、硬核、固核。3. 嵌入式系統通常由包含有嵌入式處理器、嵌入式操作系統、應用軟件和外圍設備接口的嵌入式計算機系統和執(zhí)行裝置（被控對象）組成。4. 嵌入式計算機系統是整個嵌入式系統的核心，可以分為硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層。5. 硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器、通用

8、設備接口和I/O接口。嵌入式微處理器是嵌入式系統硬件層的核心。6. 系統初始化過程按照自底向上、從硬件到軟件的次序依次可以分為片級初始化、板級初始化和系統級初始化3個主要環(huán)節(jié)。7. 系統軟件層通常包含有實時多任務操作系統（Real-time Operation System，RTOS）、文件系統、圖形用戶接口（Graphic User Interface，GUI）、網絡系統及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開發(fā)平臺。8. ARM處理器共有37個寄存器，31個通用寄存器，6個狀態(tài)寄存器。寄存器R13通常用作堆棧指針，稱作SP。寄存器R14用作子程序鏈接寄存器，也稱為鏈接寄存器L

9、K （Link Register）。9. FIQ模式有7個分組的寄存器R8R14，映射為R8_fiqR14_fiq。在ARM狀態(tài)下，許多FIQ處理沒必要保存任何寄存器。User、IRQ、Supervisor、Abort和Undefined模式每一種都包含兩個分組的寄存器R13和R14的映射，允許每種模式都有自己的堆棧和鏈接寄存器。10. 寄存器R15用作程序計數器（PC）。在ARM狀態(tài)，位1:0為0，位31:2保存PC。11. 程序狀態(tài)寄存器CPSR的N、Z、C、V分別指-，I=1指-、F=1指-，M4：0用做-。12. S3C2410A的CPU內核采用的是16/32位ARM920T 內核，同

10、時還采用了AMBA（先進的微控制器總線體系結構）新型總線結構。13. ARM920T采用了MMU，AMBA總線和Harvard高速緩存體系結構，該結構具有獨立的16KB指令Cache和16KB數據Cache，每個Cache都是由8字長的行組成的。14. 2個USB主設接口/1個USB從設接口15. 117位通用I/O接口和24通道外部中斷源；16. 8通道10位ADC和觸摸屏接口；17. 支持小大端方式18. ARM體系結構使用單一、線性地址空間。將字節(jié)地址做為無符號數看待，范圍為（ 02321 ）。19. 地址空間：8個存儲器bank，每bank 128 MB（byte）（總共1GB）。20

11、. 對于字對齊的地址A，地址空間規(guī)則要求如下：地址位于A的字由地址為A、A1、A2和A3的字節(jié)組成；地址位于A的半字由地址為A和A1的字節(jié)組成；地址位于A2的半字由地址為A2和A3的字節(jié)組成；地址位于A的字由地址為A和A2的半字組成。21. ARM系統使用存儲器映射I/O。I/O口使用特定的存儲器地址，當從這些地址加載（用于輸入）或向這些地址存儲（用于輸出）時，完成I/O功能。22. bank0bank6都采用固定的bank起始地址。23. 每個bank支持可編程的8/16/32位數據總線寬度。24. 總線寬度和等待寄存器BWSCON：用來設置總線寬的和等待狀態(tài)。25. Bank控制寄存器BA

12、NKCONn：控制各bank的片選，訪問周期。26. 刷新控制寄存器REFRESH：SDRAM的刷新控制寄存器。27. BANKSIZE寄存器：用來設置BANK的容量。28. 支持從NAND Flash存儲器和NOR Flash兩種啟動方式。在NAND Flash模式下，采用4 KB內部緩沖器用于啟動引導29. Cache存儲器采用寫直達（Write-through）或寫回（Write-back）操作來更新主存儲器。30. 每個引腳端的功能通過端口控制寄存器（PnCON）來定義（配置）。31. 與配置I/O口相關的寄存器包括：端口控制寄存器（GPACONGPHCON）、端口數據寄存器（GPAD

13、ATGPHDAT）、端口上拉寄存器（GPBUPGPHUP）、雜項控制寄存器以及外部中斷控制寄存器（EXTINTN）等。32. S3C2410A通過對程序狀態(tài)寄存器（PSR）中的F位和I位進行設置控制CPU的中斷響應。如果設置PSR的F位為1，則CPU不會響應來自中斷控制器的FIQ中斷；如果設置PSR的I位為1，則CPU不會響應來自中斷控制器的IRQ中斷。如果設置PSR的F位或I位設置為0，同時將中斷屏蔽寄存器（INTMSK）中的相對應位設置為0，CPU響應來自中斷控制器的IRQ或FIQ中斷請求。33. S3C2410A中的中斷控制器能夠接收來自56個中斷源的請求；34. 每個DMA控制器可以處

14、理以下4種情況：（1）源和目的都在系統總線上；（2）源在系統總線上，目的在外圍總線上；（3）源在外圍總線上，目的在系統總線上；（4）源和目的都在外圍總線上。35. S3C2410A每個DMA通道有9個控制寄存器，4個通道共有36個寄存器。每個DMA通道的9個控制寄存器中有6個用于控制DMA傳輸，另外3個用于監(jiān)控DMA控制器的狀態(tài)。36. 如果在一個存儲系統中，指令預取時使用的一個cache，數據讀寫時使用的另一個cache，各自是獨立的，這時稱系統使用了獨立的cache，用于指令預取的cache稱為指令cache，用于數據讀寫的cache稱為數據cache。37. 存儲器按存儲信息的功能，分為

15、隨機存取存儲器（Random Access Memory，RAM）和只讀存儲器（Read Only Memory，ROM）。38. Flash memory（閃速存儲器）是嵌入式系統中重要的組成部分，用來存儲程序和數據，掉電后數據不會丟失。39. Bank控制寄存器BANKCONn：控制各bank的片選，訪問周期。1. 什么是嵌入式系統？其特點有些什么？答： 嵌入式系統是“以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。” 特點：1）是專用的計算機系統，用于特定的任務；2）資源較少，可以裁減；3) 功耗低，體積小，集成度高，成本低; 4

16、）使用實時操作系統；5) 可靠性要求更高，具有系統測試和可靠性評估體系;6）運行環(huán)境差異大7）大部分程序固化在 ROM中； 8) 較長的生命周期；9）嵌入式微處理器通常包含專用調試電路 2. 嵌入式系統的BooTLoader的功能是什么？答：BootLoader是系統加電后、操作系統內核或用戶應用程序運行之前，首先必須運行的一段程序代碼。通過這段程序,為最終調用操作系統內核、運行用戶應用程序準備好正確的環(huán)境。（對于嵌入式系統來說，有的使用操作系統，也有的不使用操作系統，但在系統啟動時都必須運行BootLoader，為系統運行準備好軟硬件環(huán)境。）3. 目前嵌入式操作系統有哪些？ 答：1）C/OS

17、-II 嵌入式操作系統內核；2）VxWorks嵌入式實時操作系統；3）WinCE操作系統；4）Linux操作系統 ；5）Symbian操作系統4. 構造嵌入式開發(fā)環(huán)境有哪幾種形式？ 答：1）交叉開發(fā)環(huán)境 ；2）軟件模擬環(huán)境 ；3)評估電路板5. 嵌入式系統開發(fā)的基本流程? 答：1）系統定義與需求分析；2）系統設計方案的初步確立；3）初步設計方案性價比評估與方案評審論證；4）完善初步方案、初步方案實施；5）軟硬件集成測試；6）系統功能性能測試及可靠性測試。6. 什么是可編程片上系統？ 答：用可編程邏輯技術把整個系統放到一塊硅片上,稱作可編程片上系統SOPC.它是一種特殊的嵌入式系統，首先它是SO

18、C，即由單個芯片實現整個系統的主要邏輯功能，具有一般SOC基本屬性；其次，它又具備軟硬件在系統可編程的功能，是可編程系統，具有可裁剪、可擴充、可升級等靈活的設計方式。7. 有時要使用Thumb技術的原因答：（Thumb指令集是把32位的ARM指令集的一個子集重新編碼后形成的一個特殊的16位指令集。）在性能和代碼大小之間取得平衡，在需要較低的存儲代碼時采用Thumb指令系統用Thumb指令編寫最小代碼量的程序（能夠很好的解決代碼長度的問題），卻取得以ARM代碼執(zhí)行的最好性能，可以帶來低功耗,小體積,低成本。8. ARM處理器的工作模式有哪幾種？ 答：1）正常用戶模式（usr）；2）快速中斷模式（

19、fiq）；3）普通中斷模式（irq）；4）操作系統保護模式（svc）或 管理模式 ；5）數據訪問中止模式（abt）；6）處理未定義指令的未定義模式（und）；7）運行特權級的操作系統任務的系統模式（sys）。9. 寄存器R13，R14，R15的專用功能各是什么？ 答：1）寄存器R13保存堆棧指針SP；2）寄存器R14用作子程序鏈接寄存器，也稱為LR ，用以保存返回地址；3）R15（PC）用作程序計數器。10. 寄存器CPSR，SPSR的功能各是什么？答：1）CPSR包含條件碼標志、中斷禁止位、當前處理器模式以及其它狀態(tài)和控制信息。所有處理器模式下都可以訪問當前的程序狀態(tài)寄存器CPSR。2） 在每種異常模式下都有一個對應的物理寄存器程序狀態(tài)保存寄存器SPSR。當異常出現時，SPSR用于保存 CPSR的狀態(tài)，以便異常返回后恢復異常發(fā)生時的工作狀態(tài)。11. ARM的異常有哪幾種，各進入何種工作模式？他們退出各采用什么指令？答：1）復位（Reset）異常（管理模式）；2）未定義指令（undefined instruction）異常（未定義模式）；3）軟件中斷（SWI）異常（管理模式）；4）指令預取中止（Prefech Abort）異常（中止模式）；