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2016年嵌入式系統(tǒng)復習試題及答案
一、填空題：
1、試列舉三種主流的嵌入式處理器：( ARM )、( MIPS )、(PowerPC)。
2、ARM處理器共有(37)個寄存器，其中包括(31個通用寄存器)和(6個狀態(tài)寄存器)。
3、寄存器R13在ARM指令中(堆棧指針SP )。R14也稱(程序連接寄存器LR)在程序里的作用是(程序計數(shù)器PC的備份)。當發(fā)生中斷或異常時，對應分組寄存器分別是(R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用來保存R15的返回值)。
4、ARM微處理器支持兩種指令集：(ARM)和(Thumb)。
5、寄存器R15用作(程序計數(shù)器PC)。該寄存器在ARM狀態(tài)下，(位[1:0]為00)，位[31:2]用于保存PC;在Thumb狀態(tài)下，(位[0]為0)，位[31:1]用于保存PC。
6、CPSR用作( 狀態(tài)寄存器 )，CPSR可在任何運行模式下被訪問。每一種運行模式下又都有一個專用的物理狀態(tài)寄存器，稱為(程序狀態(tài)保存寄存器SPSR)。
7、Thumb狀態(tài)下的寄存器集是ARM狀態(tài)下寄存器集的一個子集，程序可以直接訪問的通用寄存器是(R0—R7,PC,SP,LR,CPSR)。
8、ARM指令中條件執(zhí)行功能是通過( 指令中添加條件碼)來實現(xiàn)的，包含的條件碼位于指令的最高(四)位。
9、試列舉五種以上常見的嵌入式操作系統(tǒng)：(μC/OS-II)、(Vxworks)、(WinCE)、(Linux/μCLinux)、(PalmOS)。
10、計算機結構中，哈佛結構和馮?諾依曼結構的主要區(qū)別是(指令與數(shù)據(jù)分開)，ARM7采用(馮?諾依曼結構)，ARM9采用(哈佛結構)。
11、ARM處理器采用(Thumb指令)操作來訪問SFR。
12、在ARM匯編語言程序設計中，語句一般是由(指令操作碼)、(指令的條件碼)、(目標寄存器編碼)和(包含第一個操作數(shù)的寄存器編碼)組成。
二、名詞解釋：
ARM處理器：Advanced RISC Machine。先進的RISC指令集處理器。
交叉編譯：在一種計算機環(huán)境中運行的編譯程序，能編譯出在另外一種環(huán)境下運行的代碼，這個編譯過程就叫交叉編譯。
異常：是指CPU在執(zhí)行指令時出現(xiàn)的錯誤，即不正常的情況。異常是與當前所執(zhí)行的程序有關的。如存取數(shù)據(jù)或指令錯誤、計算結果溢出等。
大端格式：字數(shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中，而字數(shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中。
小端格式：低地址中存放的是字數(shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字數(shù)據(jù)的高字節(jié)。
尋址方式：處理器根據(jù)指令中給出的(地址)信息，尋找操作數(shù)(物理地址)的方式。
嵌入式系統(tǒng)：廣義上：凡是不用于通用目的的可編程計算機設備，就可以算是嵌入式計算機系統(tǒng)。狹義上而言，嵌入式系統(tǒng)是指以應用為核心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
GNU：GNU(GNU’s Not Unix)，它的目標是建立可自由發(fā)布和可移植的類Unix操作系統(tǒng)。
偽指令：是匯編語言程序里的特殊指令助記符，在匯編時被合適的機器指令替代。
偽操作：為匯編程序所用，在源程序進行匯編時由匯編程序處理，只在匯編過程起作用，不參與程序運行。
RTOS ：實時系統(tǒng)，能夠對外部事件做出及時響應的系統(tǒng)。
三、簡答題：
1、 簡述采用RISC架構的ARM微處理器的特點。
a.采用固定長度的指令格式，指令規(guī)整，簡單，基本尋址2~3種
b.使用單周期指令，便于流水線操作
c.大量使用寄存器，提高指令的執(zhí)行效率
d.所有的指令都可以根據(jù)前面的執(zhí)行后，決定是否執(zhí)行從而提高指令的執(zhí)行效率
e.可以加載/存儲指令，批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率
2、 選擇嵌入式微處理器時，應考慮那些因素?
調查市場上已有的CPU供應商。
CPU的處理速度
技術指標。
處理器的低功耗。
處理器的軟件支持工具。
處理器是否內置調試工具。
處理器供應商是否提供評估板
片內存儲容量
3、 若允許FIQ、IRQ中斷，CPSR如何設置?
FIQ: CPSR[4:0]=0B10001 IRQ: CPSR[4:0]=0B10010
CPSR[5]=0
CPSR[6]=0
CPSR[7]=0
4、 舉例說明ARM的各種尋址方式。
寄存器尋址：LDR R1,R2
寄存器間接尋址：LDR R1,[R2]
寄存器偏移尋址：LDR R1,[R2,-R4,LSL#3]
立即尋址:LDR,R3，#34
多寄存尋址：LDMIA R0,{R1,R3,R4,R5}
5、 對比說明ADR、ADRL與LDR的區(qū)別與聯(lián)系。
ADR：小范圍的地址讀取偽指令。
ADRL：中等范圍的地址讀取偽指令。
LDR：大范圍的地址讀取偽指令。
ADR偽指令功能：將基于PC相對偏移的地址值或基于寄存器相對偏移的地址值讀取到寄存器中。
ADRL偽指令功能：將基于PC相對偏移的地址值或基于寄存器相對偏移的地址值讀取到寄存器中，比ADR偽指令可以讀取更大范圍的地址。
LDR偽指令功能：用于加載32位立即數(shù)或一個地址值到指定的寄存器。
6、 比較ARM920T和ARM720T的主要異同。
ARM9 5級流水線 獨立的指令總線哈佛結構
ARM7 3級流水線 數(shù)據(jù)與指令一起 馮·諾依曼結構
8、 簡述S3C2410 Nand flash存儲器的啟動過程。
(1)完成復位
(2)如果自動啟動模式使能，NAND Flash存儲器的前4KB自動復制到Steppingstone內部緩沖器中
(3)Steppingstone映射到nGCS0
(4)CPU在Steppingstone的4KB內部緩沖器中開始執(zhí)行啟動代碼
9、 請從廣義和狹義兩個方面簡述嵌入式系統(tǒng)的含義。
答案：嵌入式系統(tǒng):Embedded System
廣義上：凡是不用于通用目的的可編程計算機設備，就可以算是嵌入式計算機系統(tǒng)。
狹義上而言，嵌入式系統(tǒng)是指以應用為核心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
10、簡述Bootloader啟動過程。
1、第一階段
(1)、基本的硬件設備初始化
(2)、為階段2代碼準備RAM空間
(3)、拷貝階段2代碼到RAM空間
(4)、設置好堆棧
(5)、跳轉到階段2的C程序入口點
2、第二階段
(1)、初始化本階段要使用到的硬件
(2)、檢測系統(tǒng)內存映射(memory map)
(3)、將kernel和根文件系統(tǒng)映像從flash讀到RAM空間
(4)、為kernel設置啟動參數(shù)
(5)、調用內核
12、ARM7指令是幾級流水線，各階級執(zhí)行什么操作?
ARM7的三級流水線
1取指：從程序存儲器中取指令，放入指令流水線。(占用存儲器訪問操作)
2譯碼：指令譯碼。(占用譯碼邏輯)
3執(zhí)行：執(zhí)行指令/讀寫REG。(占用ALU及數(shù)據(jù)路徑)
13、請簡述嵌入式軟件Bootloader的兩種工作模式。
啟動加載模式：啟動加載模式稱為“自舉”(Autonomous)模式。即Bootloader從目標機上的某個固態(tài)存儲設備上將操作系統(tǒng)加載到 RAM 中運行，整個過程并沒有用戶的介入。啟動加載模式是 Bootloader的正常工作模式，在嵌入式產(chǎn)品發(fā)布的時侯，Bootloader必須工作在這種模式下。
下載模式：在這種模式下，目標機上的Bootloader將通過串口連接或網(wǎng)絡連接等通信手段從主機下載文件。下載內容及存儲：主要是下載內核映像和根文件系統(tǒng)映像等。從主機下載的文件通常首先被Bootloader保存到目標機的RAM中，然后再被 Bootloader寫到目標機上的FLASH 類固態(tài)存儲設備中。
14、寫出不少于12類嵌入式產(chǎn)品中的常用接口。
UART接口、SPI接口、I2C接口、ADC和觸摸屏接口、USB接口、以太網(wǎng)接口、外存接口、LCD接口、時鐘接口、PWM接口、中斷接口、JTAG接口、VGA接口、音頻接口
15、簡述ARM9處理器的7種運行模式。
1、用戶模式(usr)：非特權模式，大部分任務執(zhí)行在這種模式。——正常程序執(zhí)行的模式
2、快速中斷模式(fiq)：當一個高優(yōu)先級(fast)中斷產(chǎn)生時將會進入這種模式。——高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理
3、外部中斷模式(irq)：當一個低優(yōu)先級(normal)中斷產(chǎn)生時將會進入這種模式。——通常的中斷處理
4、管理模式(svc)：當復位或軟中斷指令執(zhí)行時將會進入這種模式。——供操作系統(tǒng)使用的一種保護模式
5、中止模式(abt)：當存取異常時將會進入這種模式。——虛擬存儲及存儲保護
6、未定義模式(und)：當執(zhí)行未定義指令時會進入這種模式——軟件仿真硬件協(xié)處理器
7、系統(tǒng)模式(sys)：供需要訪問系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)任務使用——特權級的操作系統(tǒng)任務
16、ARM9處理器的尋址方式有那些?
立即尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、基址尋址、堆棧尋址 、塊拷貝尋址、相對尋址
17、ARM9有哪些處理器模式?哪些是特權模式?哪些是異常模式?
異常模式：除用戶模式、系統(tǒng)模式之外的五種模式稱為異常模式。特點：以各自的中斷或異常方式進入，并且處理各自的中斷或異常。
特權模式：除用戶模式之外的工作模式又稱為特權模式 特點：應用程序可以訪問所有的系統(tǒng)資源，可以任意地進行處理器模式的切換
18、ARM7在ARM狀態(tài)下有多少個寄存器?通常堆棧指針使用哪個寄存器?連接寄存器LR有什么功能?
有37個32位的寄存器其中31個為通用寄存器;6個為狀態(tài)寄存器。
R13：寄存器R13在ARM指令中常用作堆棧指針SP。而在Thumb指令集中，某些指令強制性的要求使用R13作為堆棧指針。
R14：寄存器R14也稱作子程序鏈接寄存器(Subroutine Link Register)或鏈接寄存器LR。當執(zhí)行BL子程序調用指令時，R14中得到R15(程序計數(shù)器PC)的備份。其他情況下，R14用作通用寄存器。
19、見28
20、Linux的主要特點有那些?
開放性、多用戶、多任務、良好的用戶界面、設備獨立性、豐富的網(wǎng)絡功能、可靠的安全系統(tǒng)、良好的可移植性。
21、常用的Bootloader有那些?
1、vivi
2、RedBoot
3、U-Boot
22、Makefile和Make各實現(xiàn)什么功能?
Makefile文件內容 按照規(guī)則，對系統(tǒng)中本目錄下的文件(.c、.s、.o、.h、.lib等)根據(jù)相互關系和要求進行組織，設定各自的編譯方法，指定所生成的目標。 Makefile是一種文本格式文件。
Make是Makefile文件的解釋器
Make對Makefile文件解釋后，生成Linux的shell命令和gcc編譯命令，接著對命令執(zhí)行，最終生成目標文件。
Makefile是工程系統(tǒng)編譯批處理文件。
23、Linux文件系統(tǒng)目錄樹結構是怎樣的?
Linux文件系統(tǒng)是一個目錄樹結構，最上層是根目錄，其他的所有目錄都是從根目錄出發(fā)而生成的。Linux下，任何一個目錄都可以是一個分區(qū)。因此，在分區(qū)時，必須將一個分區(qū)安裝在樹根下面。Linux不僅將分區(qū)安裝為一個目錄，而且還將所有的硬件設備都安裝成一個個設備文件。對設備的操作是通過文件的操作完成的。
24、CPSR各位的含義及作用。
31 30 29 28 27 … 8 7 6 5 4 3 2 1 0
N Z C V (保留) I F T M4 M3 M2 M1 M0
1、條件碼標志位(保存ALU中的當前操作信息)
N：正負號/大小 標志位
Z：零標志位
C：進位/借位/移出位
V：溢出標志位
2、控制位
I、F中斷控制位——控制允許和禁止中斷
T控制(標志)位——反映處理器的運行狀態(tài)
M控制位——決定了處理器的運行模式
25、S3C2410存儲器組織及地址分配。
S3C2410X的存儲器管理器提供訪問外部存儲器的所有控制信號：26位地址信號、32位數(shù)據(jù)信號、8個片選信號、以及讀/寫控制信號等。
S3C2410X的存儲空間分成8組，最大容量是1GB，bank0---bank5為固定128MB，bank6和bank7的容量可編程改變，可以是2、4、8、16、32、64、128MB，并且bank7的開始地址與bank6的結束地址相連接，但是二者的容量必須相等。
bank0可以作為引導ROM，其數(shù)據(jù)線寬只能是16位和32位，復位時由OM0、OM1引腳確定;其它存儲器的數(shù)據(jù)線寬可以是8位、16位和32位。
S3C2410X的存儲器格式，可以編程設置為大端格式，也可以設置為小端格式。
26、ARM有哪兩種工作狀態(tài)，怎樣有指令進行切換?
從ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)
有兩種情況ARM處理器自動切換到Thumb狀態(tài)。
(1)執(zhí)行BX指令，當操作數(shù)寄存器的位[0]為1時，則微處理器從ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)。此為主動切換。
(2)當處理器處于Thumb狀態(tài)時發(fā)生異常(如IRQ、FIQ等)，處理完異常后，在異常處理返回時，自動切換到Thumb狀態(tài)。此為自動切換。
從Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)
有兩種情況ARM處理器自動切換到Thumb狀態(tài)。
(1)執(zhí)行BX指令，當操作數(shù)寄存器的位[0]為0時，則微處理器從Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)。
(2)當處理器在Thumb狀態(tài)時發(fā)生異常(如IRQ、FIQ等)，則處理器從Thumb狀態(tài)自動切換到ARM狀態(tài)進行異常處理
27、Linux常用命令。
ls---文件及子目錄名列表
cat---連續(xù)顯示
cd---改變工作目錄(目錄切換)
cp---復制文件和目錄
28、嵌入式處理器ARM7/9TDMI中TDMI的基本含義是什么?
ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核。TDMI的基本含義為(對其它系列也適用)：
T： 支持16位壓縮指令集Thumb，稱為T變種
D： 支持片上Debug，稱為D變種
M：內嵌硬件乘法器 Multiplier，稱為M變種
I： 嵌入式ICE，支持片上斷點和調試，稱為I變種
29、S3C2410有那些數(shù)據(jù)通信接口?
UART接口 、SPI接口、IIC接口、JTAG接口、以太網(wǎng)接口、USB接口
四、編程題：
1、編寫一個匯編程序，在ARM程序代碼中調用Thumb子程序，并返回ARM程序完成其功能。
CODE32
--------
BLX TSUB1
-------
CODE16
TSUB1
-------
BX R14
2、將存儲器中0x30000000開始的200字節(jié)的數(shù)據(jù)，傳送到地址從0x10000000開始的某接口電路的存儲區(qū)域。
START
LDR R0,=0X30000000
LDR R1,=0X10000000
MOV R4,#0
LKM
LDRB R2,[R0],#1
STRB R2,[R1],#1
ADD R4,R4,#1
CMP R4,#200
BLNE LKM
END
3、編寫一簡單ARM匯編程序段，實現(xiàn)1+2+…+1000的累加運算。
MOV R0,#0
MOV R1,#0
LKM
ADD R0,R0,#1
ADD R1,R1,R0
CMP R0,#1000
BLNE LKM
END
4、將內存中從0x30000FFF開始的100個字數(shù)據(jù)相加，其結果存于R3、R2中。
LDR R0,=0X30000000
MOV R4,#0
MOV R2,#0
MOV R3,#0
LKM
LDR R5 , [R0],#4
ADDS R3, R3,R5
ADDC R2, R2,#0
ADD R4,R4,#1
CMP R4,#100
BLNE LKM
END
5、編寫一程序，查找存儲器從0x30000000開始的100個字中為0的數(shù)目，將其結果存到0x30000012中。
START
LDR R0,=0X30000000
LDR R1,=0X30000012
MOV R3,#0
MOV R4,#0
LKM
LDR R2,[R0],#4
ADD R3,R3,#1
CMP R2,#0
ADDEQ R4,R4,#1
CMP R3,#100
BLNE LKM
STR R4,[R1]
END
6、R0和R1中有兩個32位無符號數(shù)，若R0>R1，則R0=R0-R1;若R0
CMP R0,R1
SUBHS R0,R0,R1
SUBCC R1,R1,R0
7、試編寫程序，實現(xiàn)計算2+4+6+8+…+2N的值。
MOV R5,#0
MOV R3,#0
MOV R4,#0
LABLE EQU #0X2300000
MOV LABLE,#300
LKM
ADD R3,R3,#2
ADD R4,R4,R3
ADD R5,R5,#1
CMP R5,#LABLE
BLNE LKM
END
9、編程實現(xiàn)S3C2410工作模式的切換。
MRS R0,CPRS
BIC R0,R0,#&1F
ORR R0,R0,#&12
MSR CPSR_C R0
10、UART初始化編程。
START
LDR R0,=UFCON0
LDR R1,=0X0
STR R1,[R0]
LDR R0,=ULCON0
LDR R1,=0X3
STR R1,[R0]
LDR R0,=UCON0
LDR R1,=0X245
STR R1,[R0]
LDR R0,=PCLK
MOV R1,[R0]
考試題型
填空20分;單項選擇20分;名詞解釋12分;簡答題20分;編程題28分。
跳轉指令：
B BL BLX BX
B/BL{cond} label
BLX{cond} Rm/lable
數(shù)據(jù)指令:
MOV MVN 移位指令 2
ADD ADC 加法指令 3
SUB SBC 減法指令 3
RSB RSC 逆向減法 3
ORR EOR AND 邏輯 3
CMP CMN TST TEQ 測試 2
BIC 位測試 3
注意：
{cond} {s} Rd ,Rm
{cond} {s} Rd ,Rm Rn LSL #3
{cond} {s} Rd ,Rm,# LABLE
TEQ (NE,EQ)
乘法：
MUL 32 {cond} {S} Rd, Rm ,Rs
MLA 32 {cond} {S} Rd, Rm ,Rs
SMULL/ SMLAL
UMULL/UMLAL
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